JP2014164302A - 光出射部品および光源装置 - Google Patents

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正隆 安田
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Abstract

【課題】信頼性が高い光出射部品およびこれを用いた光源装置を提供する。
【解決手段】ガラスからなる光ファイバ21と光ファイバ21の外周を覆う被覆部22とを備えた光ファイバコード20の光出射端部に設けられる光出射部品30であって、光ファイバコード20の一端において軸方向に所定の長さだけ被覆部22が除去されることで露出した光ファイバ21の光出射端面に接続されたガラスロッド31と、貫通孔32Aa,32Baを有し、光ファイバコード20が、光出射端面が一端から突出するように貫通孔32Aa,32Ba内に配置されて固定される引止部32と、ガラスロッド31および引止部32を保持するケース部33と、を備え、ケース部33で発生する応力が露出した光ファイバ21に伝わることを緩和する応力緩和機構を有する光出射部品。
【選択図】図2

Description

本発明は、光出射部品およびこれを用いた光源装置に関するものである。
光源から光ファイバを介してレーザ光を出射させる場合に、光ファイバの光出射端部に光出射部品(エンドキャップとも呼ばれる)が設けられる場合がある(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の光出射部品は、光ファイバの光出射端面に、光ファイバのコア部よりも直径が大きいガラスロッドが接続されている。また、ガラスロッドおよびガラスロッドと光ファイバとの接続部は、ケース部に収容されている。光ファイバの光出射端面から出射されたレーザ光は、このガラスロッドを介して、ビーム径が広げられて外部に出射されることにより、そのレーザ光の光出射端面における光強度密度が減少する。これによって、光出射端面のレーザ光による損傷の確率が低減される。
特開平7−318733号公報
ところで、上述した構成の光出射部品において、光ファイバが破断する場合があるという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性が高い光出射部品およびこれを用いた光源装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光出射部品は、ガラスからなる光ファイバと前記光ファイバの外周を覆う被覆部とを備えた光ファイバコードの光出射端部に設けられる光出射部品であって、前記光ファイバコードの一端において軸方向に所定の長さだけ前記被覆部が除去されることで露出した光ファイバの光出射端面に接続されたガラスロッドと、貫通孔を有し、前記光ファイバコードが、前記光出射端面が一端から突出するように前記貫通孔内に配置されて固定される引止部と、前記ガラスロッドおよび前記引止部を保持するケース部と、を備え、前記ケース部で発生する応力が前記露出した光ファイバに伝わることを緩和する応力緩和機構を有することを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記応力緩和機構は、前記光ファイバコードを前記露出した光ファイバを避けるように前記被覆部の外周で前記引止部に固定する固定手段を有することを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記固定手段は、接着剤であることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記固定手段は、前記引止部の貫通孔内に設けられた突起部であることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記固定手段は、前記引止部の前記光出射端面が突出する端面とは反対側の端部から挿入されて前記光ファイバコードの被覆部を把持する把持部材であることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記応力緩和機構は、前記光ファイバコードを前記露出した光ファイバを避けるように前記引止部に固定する第一接着剤と、前記第一接着剤よりも硬度が低く、前記光ファイバコードを前記露出した光ファイバの外周で前記引止部に固定する第二接着剤と、を有することを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記第二接着剤は、前記光ファイバのクラッド部よりも屈折率が高いことを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記第二接着剤は、さらに前記被覆部の際部を覆っていることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記引止部は、前記接着剤または前記第一接着剤と、前記被覆部の際部との間で、前記貫通孔の内壁に形成された凹部を有することを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記貫通孔は、前記光ファイバコードの被覆部の外径よりも大きい内径を有し、前記被覆部が配置される第一孔部と、前記第一孔部と略同軸で設けられ、前記第一孔部の内径より小さく前記光ファイバの外径よりも大きい内径を有し、前記光ファイバが配置される第二孔部と、を有することを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記貫通孔内における前記光ファイバコードの径方向の位置決めを行う位置決め機構を有することを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記位置決め機構は、前記引止部に設けられた、前記第一孔部と前記第二孔部との間に位置し、前記第二孔部から前記第一孔部に向けて内径が小さくなるテーパ部であり、前記被覆部の際部が前記テーパ部に当接されることによって、前記位置決めが行われることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記位置決め機構は、前記貫通孔内に配置されて前記光ファイバコードの外周に設けられたOリングであることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記位置決め機構は、前記把持部材であることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記位置決め機構は、前記第二接着剤であることを特徴とする。
本発明に係る光出射部品は、上記発明において、前記引止部の前記光出射端面が突出する端面において、前記貫通孔が丸面取部を有することを特徴とする。
本発明に係る光源装置は、レーザ光を出力する光源と、前記光源に接続され、前記レーザ光を伝送する前記光ファイバコードと、前記光ファイバコードの光出射端部に設けられた、上記発明の光出射部品と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、信頼性が高い光出射部品およびこれを用いた光源装置を実現できるという効果を奏する。
図1は、実施の形態1に係る光出射部品を備えた光源装置の模式的な構成図である。 図2は、図1に示す光出射部品を説明する図である。 図3は、実施の形態2に係る光出射部品を説明する図である。 図4は、実施の形態3に係る光出射部品を説明する図である。 図5は、実施の形態4に係る光出射部品を説明する図である。 図6は、実施の形態5に係る光出射部品を説明する図である。 図7は、実施の形態6に係る光出射部品を説明する図である。 図8は、実施の形態7に係る光出射部品を説明する図である。 図9は、実施の形態8に係る光出射部品を説明する図である。 図10は、実施の形態9に係る光出射部品を説明する図である。 図11は、実施の形態10に係る光出射部品を説明する図である。 図12は、実施の形態11に係る光出射部品を説明する図である。 図13は、実施の形態12に係る光出射部品を説明する図である。
以下に、図面を参照して本発明に係る光出射部品および光源装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る光出射部品を備えた光源装置の模式的な構成図である。図2は、図1に示す光出射部品を説明する図である。光源装置100は、光源10と、光ファイバコード20と、本実施の形態1に係る光出射部品30と、を備えている。
光源10は、レーザ光を出力する光源であり、たとえば半導体レーザダイオードや、YAGレーザ等の固体レーザや、イッテルビウム添加光ファイバレーザ等の光ファイバレーザである。レーザ光の波長は特に限定されないが、たとえば900nm〜1100nmの範囲である。光ファイバコード20は、光源10に接続し、光源10が出力したレーザ光を伝送するものである。光出射部品30は、光ファイバコード20の光出射端部に設けられている。
図2に示すように、光ファイバコード20は、石英系ガラス等のガラスからなる光ファイバ21と、光ファイバ21の外周を覆う、樹脂等からなる被覆部22とを備えている。光ファイバコード20では、その一端において、軸方向に所定の長さだけ被覆部22が除去されることで、光ファイバ21が露出した状態になっている。被覆部22は際部22aを有する。光ファイバ21は、レーザ光が出射される光出射端面21aを有する。
なお、光ファイバ21は、たとえば光源10が出力するレーザ光をシングルモードで伝搬するシングルモード光ファイバや、マルチモードで伝搬するマルチモード光ファイバである。光ファイバ21の外径は特に限定されないが、125μm〜350μm〜500μm程度であり、たとえば200μmが好ましい。また、光ファイバ21がマルチモード光ファイバの場合、その種類はたとえばステップインデックス(SI)型やグレーデッドインデックス(GI)型などであり、特に限定はされない。
光出射部品30は、ガラスロッド31と、引止部32と、ケース部33と、保護ブーツ34(図1参照)とを備えている。なお、図2以降では保護ブーツは図示を省略している。
ガラスロッド31は、石英系ガラス等からなり、その端面31aが光ファイバ21の光出射端面21aに融着接続等により接続されている。ガラスロッド31の屈折率は、たとえば光ファイバ21のコア部の屈折率からクラッド部の屈折率の範囲である。
引止部32は、光源10が出力するレーザ光の波長において反射率が高い材料で形成されており、たとえばCu、Al、ステンレス鋼(SUS)、または黄銅からなる。引止部32は、筒状の第一引止部32A、第二引止部32Bからなる。第一引止部32A、第二引止部32Bは、それぞれ貫通孔32Aa、32Baを有している。そして、光ファイバコード20は、光ファイバ21の光出射端面21aが第一引止部32A、第二引止部32Bの一端から突出するように、貫通孔32Aa、32Ba内に配置されている。なお、貫通孔32Aaの内径は、光ファイバコード20の被覆部22の外径よりも大きい。また、貫通孔32Baは、第一孔部32Baaと第二孔部32Babとを有する。第一孔部32Baaは、被覆部22の外径よりも大きい内径を有し、被覆部22および露出した光ファイバ21が配置される。第二孔部32Babは、第一孔部32Baaと略同軸で設けられ、第一孔部32Baaの内径より小さく、光ファイバ21の外径よりも大きくかつ被覆部22の外径よりも小さい内径を有し、光ファイバ21が配置される。また、第二引止部32Bの、光ファイバ21の光出射端面21aが突出する側には、表面がケース部33の内壁に向くように傾斜した円錐台状のテーパ部32Bbが設けられている。
ここで、光ファイバコード20は、固定手段または第一接着剤としての接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、第一引止部32Aに固定されている。また、光ファイバコード20は、第二接着剤としての接着剤36によって、光ファイバ21の外周と被覆部22の際部22aを含む外周とで、第二引止部32Bに固定されている。すなわち接着剤36は被覆部22の際部22aを覆っている。接着剤36は接着剤35よりも硬度が低いものである。また、接着剤36は光ファイバ21の外周部を構成するクラッド部よりも屈折率が高い材料で構成されている。
ケース部33は、筒状の形状を有しており、その内部にガラスロッド31および引止部32を保持する。引止部32は、第一引止部32Aと第二引止部32Bとが離間した状態で、ケース部33によって保持される。なお、ガラスロッド31はたとえば接着剤にてケース部33に固定されている。引止部32はたとえばネジにてケース部33に固定されている。ケース部33は、線膨張係数が小さい材料で形成されており、たとえばInver(登録商標)合金、Al、またはSUSからなる。
ここで、たとえば、第一孔部32Baaの内径は、たとえば2mm〜3mmであって、光ファイバコード20の被覆部22の4倍〜10倍の内径を有するので、第一孔部32Baaの後端側から接着剤36を注入しやすくなっている。また、図示しないが、第二引止部32Bは、第一孔部32Baaと外壁との間に単数もしくは複数の貫通孔を設け、ケース部33の側壁にも開口部を設けることによって、第一孔部32Baaの後端側から更に接着剤36を注入しやすくすることができる。そのようにした上で、第一孔部32Baa内を接着剤36で充填することによって、光ファイバの固定を確実に行うことができる。
つぎに、光源装置100の動作について説明する。光源10は、レーザ光を出力する。光ファイバコード20は、光源10が出力したレーザ光を伝送し、光ファイバ21の光出射端面21aから、光出射部品30のガラスロッド31の端面31aに出射する。ガラスロッド31は、光出射端面21aから出射されたレーザ光を透過し、端面31aとは反対側の端面31bから出射する。ここで、ガラスロッド31中では、光ファイバ21のNA(開口数)に従ってレーザ光のビーム径が拡大し、ビーム径が拡大されたレーザ光が、レーザ光L1として端面31bから出射される。その結果、レーザ光L1の光出射端面である端面31bにおける光強度密度が減少し、その損傷の確率が低減される。
なお、たとえばこの光源装置100をレーザ加工に使用する場合、出射されたレーザ光L1の一部が板材などの被加工体によって反射され、ガラスロッド31に戻ってくる場合がある。このような戻り光の一部が第二引止部32Bに到達した場合、一部は第二引止部32Bによって吸収されて熱に変換され、一部はテーパ部32Bbによってケース部33に反射される。ケース部33は反射された戻り光を吸収して熱に変換し、外部に放熱する。また、戻り光の一部は光ファイバ21に入力し、クラッドモードで伝搬する。本実施の形態1では、このようなクラッドモードで伝搬する戻り光を除去するために、光ファイバ21の外周(クラッド部の外周)にクラッドモード除去部40を設けられている。クラッドモード除去部40は、たとえば光ファイバ21の外周を粗面化したり、光ファイバ21の外周にクラッド部よりも屈折率が高いガラスキャピラリを設けたりすることによって実現できる。
ここで、環境温度の変化や、上述した戻り光等によって、引止部32やケース部33が温度上昇すると、引止部32やケース部33が膨張し、図2に矢印A1で示す方向の応力が発生する。すると、ガラスロッド31には矢印A2で示す方向に、および光ファイバ21には矢印A3で示す方向(軸方向)に、それぞれ応力が掛かる。
本発明者らが精査したところによれば、ガラスからなる光ファイバが、被覆部から露出した部分において硬度が高い接着剤にて引止部に接着されている場合に、接着剤を介してケース部からの応力が光ファイバに伝わるため、破断する場合がある。
これに対して、本実施の形態1に係る光出射部品30では、光ファイバコード20は、接着剤35によって、被覆部22の外周で第一引止部32Aに固定されるとともに、接着剤35よりも硬度が低い接着剤36によって、露出した光ファイバ21の外周で、第二引止部32Bに固定されている。その結果、光ファイバコード20は、接着剤35によって十分な強度で第一引止部32Aに固定されながら、ケース部33からの応力は接着剤36によって緩和されて光ファイバ21に掛かる。これによって、光ファイバ21に掛かる応力は低減されるので、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。すなわち、接着剤36は、ケース部33で発生する応力が露出した光ファイバ21に伝わることを緩和する。したがって、光出射部品30およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。
なお、接着剤35は、たとえばエポキシ系の接着剤であるが、第一引止部32Aに対する十分な固定強度を確保するために、ショアA硬度が80より大きいことが好ましい。接着剤36は、応力を緩和するためにはショアA硬度が80以下であることが好ましく、30以下であることがさらに好ましい。また、接着剤36の硬度は、被覆部22と同程度であってもよい。
また、接着剤36は光ファイバ21の外周部を構成するクラッド部よりも屈折率が高い材料、たとえば光学樹脂やグリスで構成されている。さらに、上述したように、接着剤36は、被覆部22の際部22aを覆っている。その結果、上述したようにレーザ光L1の戻り光が光ファイバ21をクラッドモードで伝搬した場合に、この戻り光がクラッドモード除去部40で完全に除去できなかった場合でも、除去できずに残留した戻り光を接着剤36に漏洩させることができる。漏洩した戻り光は接着剤36に吸収される。さらに、吸収により接着剤36で発生した熱は第二引止部32Bに放熱される。これによって、クラッドモードで伝搬した戻り光が際部22aに到達して際部22aを損傷することが抑制または防止される。
また、この光出射部品30では、引止部32は、第一引止部32Aと第二引止部32Bとが離間した状態で、ケース部33によって保持される。その結果、この光出射部品30の組み立て時において、接着剤35によって光ファイバコード20を第一引止部32Aに固定する際に、接着剤35が硬化する前にその一部が流れて露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
以上説明したように、本実施の形態1に係る光出射部品30およびこれを備えた光源装置100は、信頼性が高いものとなる。
以下、上記実施の形態1に係る光出射部品30と置き換えて光源装置100に備えることができる光出射部品の他の実施の形態について説明する。
(実施の形態2)
図3は、実施の形態2に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態2に係る光出射部品130は、実施の形態1に係る光出射部品30において、引止部32を引止部132に置き換えた構成を有する。また、引止部132は、図2に示す引止部32において、第二引止部32Bを第二引止部132Bに置き換えた構成を有する。第二引止部132Bは、図2に示す第二引止部32Bにおいて、貫通孔32Baを、第一孔部32Baaと、第一孔部32Baaと略同軸で設けられ、第一孔部32Baaの内径より小さく、被覆部22の外径よりも大きい内径を有し、光ファイバ21が配置される第二孔部132Babとを有する貫通孔132Baに置き換えた構成を有する。
本実施の形態2に係る光出射部品130でも、実施の形態1に係る光出射部品30と同様に、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品130およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、戻り光による際部22aの損傷を抑制または防止できる。さらに、接着剤35によって光ファイバコード20を第一引止部32Aに固定する際に、接着剤35が硬化する前にその一部が流れて露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
また、本実施の形態2に係る光出射部品130では、第二引止部132Bの貫通孔132Baにおいて、第二孔部132Babが、被覆部22の外径よりも大きい内径を有しているので、第二孔部132Babと露出した光ファイバ21との間の隙間が大きくなる。その結果、露出した光ファイバ21と引止部132とが接触する確率が低くなり、その接触による光ファイバ21の損傷の確率も低くなるという効果を得られる。
ここで、たとえば、第一孔部32Baaの内径は、たとえば2mm〜3mmである。光ファイバコード20の被覆部22の外径が、たとえば500μmであって、その時の第二孔部132Babの内径は、被覆部22の外径より大きいが、その差は100μm程度以内である。このように、第一孔部32Baaは被覆部22の4倍〜10倍の内径を有するので、第一孔部32Baaの後端側から接着剤36を注入しやすくなっている。また、図示しないが、第二引止部132Bは、第一孔部32Baaと外壁との間に単数もしくは複数の貫通孔を設け、ケース部33の側壁にも開口部を設けることによって、第一孔部32Baaの後端側から更に接着剤36を注入しやすくしてもよい。そのようにした上で、第一孔部32Baa内を接着剤36で充填することによって、光ファイバ21の固定を確実に行うことができる。
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態3に係る光出射部品230は、実施の形態1に係る光出射部品30において、引止部32を引止部232に置き換えた構成を有する。また、接着剤35、36が光ファイバコード20を固定する位置が光出射部品30の場合と異なる。なお、図4以降ではガラスロッド31およびクラッドモード除去部40は図示を省略している。
引止部232は、貫通孔232aを有している。貫通孔232aの内径は、光ファイバコード20の被覆部22の外径よりも大きい。そして、貫通孔232aには、光ファイバコード20の被覆部22が配置される。そして、被覆部22の際部22aは、引止部232からは突出している。
また、光ファイバコード20は、引止部232の貫通孔232aの内部において、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部232に固定されている。また、光ファイバコード20は、引止部232の端面232bにおいて、接着剤36によって、光ファイバ21の外周と被覆部22の際部22aを含む外周とで、引止部232に固定されている。接着剤36は被覆部22の際部22aを覆っている。
本実施の形態3に係る光出射部品230でも、実施の形態1に係る光出射部品30と同様に、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品230およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、戻り光による被覆部22の際部22aの損傷を抑制または防止できる。さらに、際部22aが引止部232から突出しているので、硬化前の接着剤35の一部が流れて露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
なお、被覆部22の際部22aの、引止部232の端面232bからの突出量は、5mm以下であることが望ましい。突出量が5mm以下であれば、接着剤36に戻り光が漏洩して発生した熱が、接着剤36中を長い距離伝わること無く速やかに引止部232に伝わるので、接着剤36の温度上昇等が抑制される。
(実施の形態4)
図5は、本発明の実施の形態4に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態4に係る光出射部品330は、実施の形態3に係る光出射部品230において、引止部232を引止部332に置き換えた構成を有する。また、接着剤36が光ファイバコード20を固定する位置が光出射部品230の場合と異なる。
引止部332は、貫通孔332aを有している。貫通孔332aは、第一孔部332aaと第二孔部332abとを有する。第一孔部332aaは、被覆部22の外径よりも大きい内径を有し、被覆部22および露出した光ファイバ21が配置される。第二孔部332abは、第一孔部332aaと略同軸で設けられ、第一孔部332aaの内径より小さく、光ファイバ21の外径よりも大きくかつ被覆部22の外径よりも小さい内径を有し、光ファイバ21が配置される。
光ファイバコード20は、第一孔部332aaの内部において、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部332に固定されている。また、光ファイバコード20は、第二孔部332abの内部において、接着剤36によって、光ファイバ21の外周で、引止部332に固定されている。
本実施の形態4に係る光出射部品330でも、実施の形態3に係る光出射部品230と同様に、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品330およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、戻り光による被覆部22の際部22aの損傷を抑制または防止できる。さらに、接着剤36によって、貫通孔332a内における光ファイバコード20の径方向の位置決め(たとえば貫通孔332aに対するセンタリング)が行われる。
(実施の形態5)
図6は、本発明の実施の形態5に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態5に係る光出射部品430は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、引止部332を引止部432に置き換えた構成を有する。
引止部432は、貫通孔432aを有している。貫通孔432aは、第一孔部432aaと第二孔部432abとテーパ部432acとを有する。第一孔部432aaは、被覆部22の外径よりも大きい内径を有し、被覆部22が配置される。第二孔部432abは、第一孔部432aaと略同軸で設けられ、第一孔部432aaの内径より小さく、光ファイバ21の外径よりも大きくかつ被覆部22の外径よりも小さい内径を有し、光ファイバ21が配置される。テーパ部432acは、位置決め機構を構成しており、第一孔部432aaと第二孔部432abとの間に位置し、第一孔部432aaから第二孔部432abに向けて内径が小さくなっている。
光ファイバコード20は、第一孔部432aaの内部において、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部432に固定されている。さらに、光ファイバコード20は、被覆部22の際部22aがテーパ部432acに当接されている。
本実施の形態5に係る光出射部品430でも、光ファイバコード20は、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部432に固定されているので、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品430およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、光ファイバコード20の被覆部22の際部22aがテーパ部432acに当接されていることによって、貫通孔432a内における光ファイバコード20の径方向の位置決め(たとえば貫通孔432aに対するセンタリング)、および際部22aの軸方向の位置決めが行われる。さらには、際部22aがテーパ部432acに当接されていることによって、硬化前の接着剤35の一部が流れて露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
(実施の形態6)
図7は、本発明の実施の形態6に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態6に係る光出射部品530は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、位置決め機構としてのOリング534を追加した構成を有する。
光ファイバコード20は、第一孔部332aaの内部において、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部332に固定されている。さらに、Oリング534は、第一孔部332aa内に配置されて光ファイバコード20の被覆部22外周に設けられている。Oリング534は、光ファイバコード20の外径と第一孔部332aaの内径とに応じて、光ファイバコード20と第一孔部332aaとの間の隙間を埋めることができるサイズに設定されている。Oリング534はゴムまたは樹脂などの材料からなる。
本実施の形態6に係る光出射部品530でも、実施の形態5に係る光出射部品430と同様に、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品530およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、Oリング534によって、貫通孔332a内における光ファイバコード20の径方向の位置決め(たとえば貫通孔332aに対するセンタリング)が行われる。さらには、Oリング534が接着剤35と際部22aとの間に配置されていることによって、硬化前の接着剤35の一部が流れて露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
(実施の形態7)
図8は、本発明の実施の形態7に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態7に係る光出射部品630は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、引止部332を引止部632に置き換えた構成を有する。
図8(a)に示すように、引止部632は、貫通孔632aを有している。貫通孔632aは、光出射部品330における第一孔部332aaと第二孔部332abと同様の構成の第一孔部632aaと第二孔部632abとを有する。第一孔部632aaは、被覆部22および光ファイバ21が配置される。第二孔部632abは、光ファイバ21が配置される。
光ファイバコード20は、第一孔部632aaの内部において、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部632に固定されている。
さらに、引止部632は、その側面に溝632bを有している。この溝632bは、図8(b)に示すように、貫通孔632aの最大内径よりも広い幅を有し、かつ貫通孔632aの第二孔部332abと交差する深さまで形成されている。また、溝632bは、貫通孔632aの軸方向において、接着剤35と、被覆部22の際部22aとの間に位置している。すなわち、引止部632は、接着剤35と際部22aとの間で、貫通孔632aの内壁に形成された、凹部としての溝632bを有する。
本実施の形態7に係る光出射部品630でも、実施の形態5に係る光出射部品430と同様に、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品630およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、接着剤35と際部22aとの間に位置する溝632bによって、硬化前の接着剤35の一部が流れても溝632bに流れ込むので、露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
(実施の形態8)
図9は、本発明の実施の形態8に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態8に係る光出射部品730は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、引止部332を引止部732に置き換えた構成を有する。
引止部732は、接合された第一引止部732Aと第二引止部732Bとからなる。第一引止部732A、第二引止部732Bは、それぞれ貫通孔732Aa、732Baを有している。なお、貫通孔732Aaの内径は、光ファイバコード20の被覆部22の外径よりも大きい。また、貫通孔732Baは、第一孔部732Baaと第二孔部732Babとを有する。第一孔部732Baaは、被覆部22の外径よりも大きい内径を有し、被覆部22および露出した光ファイバ21が配置される。第二孔部732Babは、第一孔部732Baaと略同軸で設けられ、第一孔部732Baaの内径より小さく、光ファイバ21の外径よりも大きくかつ被覆部22の外径よりも小さい内径を有し、光ファイバ21が配置される。
光ファイバコード20は、貫通孔732Aaの内部において、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部732に固定されている。
さらに、第二引止部732Bは、第一引止部732Aと接合される面側に、第一孔部732Baaと略同軸で設けられた、第一孔部732Baaよりも内径が大きい拡径部を有する。その結果、第一引止部732Aと第二引止部732Bとが接合されると、引止部732には、拡径部と第一引止部732Aの接合端面とにより、凹部732bが形成される。凹部732bは、接着剤35と、被覆部22の際部22aとの間に位置している。すなわち、引止部732は、接着剤35と際部22aとの間で、貫通孔732Aa、732Baにより構成される貫通孔の内壁に形成された、凹部732bを有する。
本実施の形態8に係る光出射部品730でも、実施の形態5に係る光出射部品430と同様に、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品730およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、接着剤35と際部22aとの間に位置する凹部732bによって、硬化前の接着剤35の一部が流れても凹部732bに流れ込むので、露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
(実施の形態9)
図10は、本発明の実施の形態9に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態9に係る光出射部品830は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、引止部332を引止部832に置き換え、かつ応力緩和機構を構成する固定手段として、光ファイバコードの被覆部を把持する把持部材834を追加した構成を有する。
図10(a)に示すように、把持部材834は、貫通孔834aaを有する円筒状の本体部834aと、本体部834aから伸びる2本の把持部834bとを備える。貫通孔834aaは光ファイバコード20の被覆部22の外径よりも大きい内径を有する。把持部834bは、貫通孔834aaを挟んで所定の間隔で設けられている。また、把持部834bは、長手方向に垂直な断面が半円状であり、その先端では、半円の直径が、側面から見てカーブを描くように徐々に小さくなる形状を有している。また、把持部834bはその外周側に突起部834baを有している。把持部材834はゴムや樹脂などの弾性を有する部材からなることが好ましい。
図10(b)に示すように、引止部832は、貫通孔832aを有している。貫通孔832aは、第一孔部832aaと第二孔部832abとテーパ部832acとを有する。第一孔部832aaは、被覆部22の外径よりも大きい内径を有し、被覆部22が配置される。第二孔部832abは、第一孔部832aaと略同軸で設けられ、第一孔部832aaの内径より小さく、光ファイバ21の外径よりも大きくかつ被覆部22の外径よりも小さい内径を有し、光ファイバ21が配置される。テーパ部832acは、第一孔部832aaを挟んで第二孔部832abとは反対側(つまり光ファイバ21の光出射端面21aが突出する端面とは反対側の端部)に位置し、第一孔部832aaに向けて内径が小さくなっている。また、テーパ部832acの内壁には凹部832adが設けられている。
この光出射部品830を組み立てる際には、図10(b)に示すように、引止部832の貫通孔832a内に光ファイバコード20を配置した状態で、把持部材834の本体部834aの貫通孔834aaに光ファイバコード20を通す。なお、あらかじめ光ファイバコード20を貫通孔834aaに通しておいてから、貫通孔832a内に光ファイバコード20を配置してもよい。
つぎに、引止部832のテーパ部832acに把持部材834の把持部834bを挿入する。すると、図10(c)に示すように、2本の把持部834bは挿入されるにしたがってテーパ部832acの内壁に押圧されてその間隔が狭くなり、光ファイバコード20の被覆部22を把持する。このとき、テーパ部832acの凹部832adに把持部834bの突起部834baが嵌合し、把持部材834は、引止部832の本体にロックされる。これによって、光ファイバコード20は引止部832に固定される。
本実施の形態9に係る光出射部品830では、光ファイバコード20は、把持部材834によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部832に固定されているので、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品830およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、上記の実施の形態とは異なり、接着剤を用いずに上記固定を行っているので、接着剤の硬化に伴う応力の発生およびその影響が光ファイバコード20に及ばない。さらに、把持部材834によって、貫通孔832a内における光ファイバコード20の径方向の位置決め(たとえば貫通孔832aに対するセンタリング)が行われる。
なお、把持部材としては、図10に示す形状のものに限られず、たとえばリベット状のものであって、引止部に挿入することによって先端部が潰れて光ファイバコード20をかしめるものでもよい。
(実施の形態10)
図11は、本発明の実施の形態10に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態10に係る光出射部品930は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、引止部332を引止部932に置き換えた構成を有する。
図11(a)に示すように、引止部932は、第一引止部932Aと第二引止部932Bとを有する。第一引止部932Aおよび第二引止部932Bは、貫通孔を有する円筒体を貫通孔に沿って2分割して形成されたような形状を有している。第一引止部932Aおよび第二引止部932Bは、長手方向に伸び、接合したときに貫通孔を形成する円形の溝932Aa、932Baをそれぞれ有している。また、溝932Aa、932Baの内壁には断面が三角形状の突起部932Ab、932Bbがそれぞれ長手方向に沿って複数形成されている。
この光出射部品930を組み立てる際には、図11(a)に示すように、光ファイバコード20を第一引止部932Aと第二引止部932Bとで挟み込み、接合する。このとき、第一引止部932Aおよび第二引止部932Bの溝932Aa、932Baに光ファイバコード20が配置されるようにする。第一引止部932Aと第二引止部932Bの接合により、溝932Aa、932Baが貫通孔932aを形成する。
図11(b)に示すように、貫通孔932aは、第一孔部932aaと第二孔部932abとを有する。第一孔部932aaは、光ファイバコード20の被覆部22の外径よりも大きい内径を有し、被覆部22が配置される。第二孔部932abは、第一孔部932aaと略同軸で設けられ、第一孔部932aaの内径より小さく、光ファイバ21の外径よりも大きくかつ被覆部22の外径よりも小さい内径を有し、光ファイバ21が配置される。
また、第一引止部932Aと第二引止部932Bとの接合により、突起部932Ab、932Bbが光ファイバコード20の被覆部22に咬合する。これによって、光ファイバコード20は引止部932に固定される。この目的のために、突起部932Ab、932Bbのサイズは、第一引止部932Aと第二引止部932Bとを接合したときに突起部932Ab、932Bbよって形成される孔状の空間の内径が、被覆部22の外径よりも小さくなるように設定されている。その後、引止部932は、図11(c)に示すように、ケース部33に収容され、保持される。
本実施の形態10に係る光出射部品930では、光ファイバコード20は、突起部932Ab、932Bbによって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部932に固定されているので、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品930およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、接着剤を用いずに上記固定を行っているので、接着剤の硬化に伴う応力の発生およびその影響が光ファイバコード20に及ばない。さらに、突起部932Ab、932Bbにより、貫通孔932a内における光ファイバコード20の径方向の位置決め(たとえば貫通孔932aに対するセンタリング)を行うこともできる。
(実施の形態11)
図12は、本発明の実施の形態11に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態11に係る光出射部品1030は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、引止部332を引止部1032に置き換えた構成を有する。
はじめに、図12(c)により引止部1032の構成を説明する。引止部1032は、第一引止部1032Aと第二引止部1032Bとを有する。第一引止部1032Aは雄螺子部1032Abを有している。第二引止部1032Bは雌螺子部1032Bbを有している。引止部1032は、第一引止部1032Aと第二引止部1032Bとを螺合することによって形成され、実施の形態4に係る光出射部品330と同様の形状となる。
引止部1032は、貫通孔1032aを有している。貫通孔1032aは、光出射部品330における第一孔部332aaと第二孔部332abと同様の構成の第一孔部1032aaと第二孔部1032abとを有する。第一孔部1032aaは、被覆部22が配置される。第二孔部1032abは、第二引止部1032Bに形成されており、光ファイバ21が配置される。
この光出射部品1030を組み立てる際には、図12(a)に示すように、光ファイバコード20を第一引止部1032Aの第一孔部1032aa内に配置し、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、第一引止部1032Aに固定する。
つぎに、図12(b)に示すように、第一引止部1032Aの雄螺子部1032Abと第二引止部1032Bの雌螺子部1032Bbとによって、第一引止部1032Aと第二引止部1032Bとを螺合し、引止部1032とする。その後、引止部1032は、図12(c)に示すように、ケース部33に収容され、保持される。
本実施の形態11に係る光出射部品1030では、光ファイバコード20は、接着剤35によって、露出した光ファイバ21を避けるように被覆部22の外周で、引止部1032に固定されているので、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品1030およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらには、図12に示すように、第一引止部1032Aに接着剤35によって光ファイバコード20を固定してから、第一引止部1032Aと第二引止部1032Bとを螺合することができるので、硬化前の接着剤35の一部が流れて露出した光ファイバ21まで到達するということが防止される。
(実施の形態12)
図13は、本発明の実施の形態12に係る光出射部品を説明する図である。本実施の形態12に係る光出射部品1130は、実施の形態4に係る光出射部品330において、接着剤36を削除し、引止部332を引止部1132に置き換えた構成を有する。
引止部1132は、引止部332と略同様の構成を有するが、光ファイバ21の光出射端面21aが突出する端面1132bにおいて、貫通孔332aが丸面取部332acを有する点が異なる。
本実施の形態12に係る光出射部品1130でも、実施の形態3に係る光出射部品230と同様に、光ファイバ21の破断の発生数は低減される。したがって、光出射部品1130およびこれを備えた光源装置100は信頼性が高いものとなる。さらに、貫通孔332aが丸面取部332acを有するので、光ファイバ21が貫通孔の縁に接触してもその外周が損傷するおそれが低減する。なお、同様に、光ファイバ21が接触するおそれのある第一孔部332aaと第二孔部332abとの境界部に、丸面取部を設けてもよい。
なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、図6〜13に示す各実施の形態において、図5に示す実施の形態4と同様に接着剤36を有するようにしてもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
10 光源
20 光ファイバコード
21 光ファイバ
21a 光出射端面
22 被覆部
22a 際部
30、130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030、1130 光出射部品
光出射部品
31 ガラスロッド
31a、31b、232b、1132b 端面
32、132、232、332、432、632、732、832、932、1032、1132 引止部
32A、732A、932A、1032A 第一引止部
32B、132B、732B、932B、1032B 第二引止部
32Aa、32Ba、132Ba、232a、332a、432a、632a、732Aa、732Ba、832a、834aa、932a、1032a 貫通孔
32Baa、332aa、432aa、632aa、732Baa、832aa、932aa、1032aa 第一孔部
32Bab、132Bab、332ab、432ab、632ab、732Bab、832ab、932ab、1032ab 第二孔部
32Bb、432ac、832ac テーパ部
33 ケース部
34 保護ブーツ
35、36 接着剤
40 クラッドモード除去部
100 光源装置
332ac 丸面取部
534 Oリング
632b、932Aa 溝
732b、832ad 凹部
834 把持部材
834a 本体部
834b 把持部
834ba、932Ab 突起部
1032Bb 雌螺子部
1032Ab 雄螺子部
A1、A2、A3 矢印
L1 レーザ光

Claims (17)

  1. ガラスからなる光ファイバと前記光ファイバの外周を覆う被覆部とを備えた光ファイバコードの光出射端部に設けられる光出射部品であって、
    前記光ファイバコードの一端において軸方向に所定の長さだけ前記被覆部が除去されることで露出した光ファイバの光出射端面に接続されたガラスロッドと、
    貫通孔を有し、前記光ファイバコードが、前記光出射端面が一端から突出するように前記貫通孔内に配置されて固定される引止部と、
    前記ガラスロッドおよび前記引止部を保持するケース部と、
    を備え、
    前記ケース部で発生する応力が前記露出した光ファイバに伝わることを緩和する応力緩和機構を有することを特徴とする光出射部品。
  2. 前記応力緩和機構は、前記光ファイバコードを前記露出した光ファイバを避けるように前記被覆部の外周で前記引止部に固定する固定手段を有することを特徴とする請求項1に記載の光出射部品。
  3. 前記固定手段は、接着剤であることを特徴とする請求項2に記載の光出射部品。
  4. 前記固定手段は、前記引止部の貫通孔内に設けられた突起部であることを特徴とする請求項2に記載の光出射部品。
  5. 前記固定手段は、前記引止部の前記光出射端面が突出する端面とは反対側の端部から挿入されて前記光ファイバコードの被覆部を把持する把持部材であることを特徴とする請求項2に記載の光出射部品。
  6. 前記応力緩和機構は、前記光ファイバコードを前記露出した光ファイバを避けるように前記引止部に固定する第一接着剤と、前記第一接着剤よりも硬度が低く、前記光ファイバコードを前記露出した光ファイバの外周で前記引止部に固定する第二接着剤と、を有することを特徴とする請求項1に記載の光出射部品。
  7. 前記第二接着剤は、前記光ファイバのクラッド部よりも屈折率が高いことを特徴とする請求項6に記載の光出射部品。
  8. 前記第二接着剤は、さらに前記被覆部の際部を覆っていることを特徴とする請求項7に記載の光出射部品。
  9. 前記引止部は、前記接着剤または前記第一接着剤と、前記被覆部の際部との間で、前記貫通孔の内壁に形成された凹部を有することを特徴とする請求項3または6に記載の光出射部品。
  10. 前記貫通孔は、前記光ファイバコードの被覆部の外径よりも大きい内径を有し、前記被覆部が配置される第一孔部と、前記第一孔部と略同軸で設けられ、前記第一孔部の内径より小さく前記光ファイバの外径よりも大きい内径を有し、前記光ファイバが配置される第二孔部と、を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の光出射部品。
  11. 前記貫通孔内における前記光ファイバコードの径方向の位置決めを行う位置決め機構を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の光出射部品。
  12. 前記位置決め機構は、前記引止部に設けられた、前記第一孔部と前記第二孔部との間に位置し、前記第二孔部から前記第一孔部に向けて内径が小さくなるテーパ部であり、前記被覆部の際部が前記テーパ部に当接されることによって、前記位置決めが行われることを特徴とする、請求項10を引用する請求項11に記載の光出射部品。
  13. 前記位置決め機構は、前記貫通孔内に配置されて前記光ファイバコードの外周に設けられたOリングであることを特徴とする請求項11に記載の光出射部品。
  14. 前記位置決め機構は、前記把持部材であることを特徴とする、請求項5を引用する請求項11に記載の光出射部品。
  15. 前記位置決め機構は、前記第二接着剤であることを特徴とする、請求項6を引用する請求項11に記載の光出射部品。
  16. 前記引止部の前記光出射端面が突出する端面において、前記貫通孔が丸面取部を有することを特徴とする請求項1〜15のいずれか一つに記載の光出射部品。
  17. レーザ光を出力する光源と、
    前記光源に接続され、前記レーザ光を伝送する前記光ファイバコードと、
    前記光ファイバコードの光出射端部に設けられた、請求項1〜16のいずれか一つに記載の光出射部品と、
    を備えることを特徴とする光源装置。
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