JP2018028638A - 光ファイバ付きフェルール - Google Patents
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
【課題】被覆付き光ファイバの先端に突出させた光ファイバの側周面をフェルール内の接着材によって確実に覆うことができ、光ファイバへの光の閉じ込めや光ファイバからの光の取り出しを光ファイバの光伝送特性に影響を与えることなく実現できる光ファイバ付きフェルールの開発。【解決手段】フェルール11の貫通孔11aに、被覆付き光ファイバ12の先端部の被覆部12bと、被覆部12b先端から突出する光ファイバ12aの突出裸部12gとが内挿固定され、突出裸部12gは、軸線方向全長に被覆付き光ファイバ12の被覆部12bを挿入可能なフェルール貫通孔11aにおける光ファイバ被覆部12bから前側の領域11bを埋め込む接着材13に固定されている光ファイバ付きフェルール10を提供する。【選択図】図1
Description
本発明は光ファイバ付きフェルールに関する。
従来、光スイッチ、コヒーレント光通信、光ファイバジャイロや磁気センサなどの光ファイバセンサ等においては、光ファイバを固定するためにフェルールが用いられている。
また、このフェルールを半導体レーザ(LD)と一体化した光源モジュールも用いられている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、このフェルールを半導体レーザ(LD)と一体化した光源モジュールも用いられている(例えば、特許文献1、2参照)。
フェルールは、例えば特許文献3の図10(a)のフェルール本体120、特許文献4の図5、図6に示すフェルール111等のように、光ファイバの先端部が内挿固定されるキャピラリ状部材である。フェルールの材質は、ガラス、ジルコニアセラミックス等である。
図6は、光ファイバ素線、単心の光ファイバ心線、といった被覆付き光ファイバの先端部をフェルールに固定した固定構造(光ファイバ固定構造)を示す。被覆付き光ファイバの先端部をフェルールに固定するには、図6に示すように、フェルール110を貫通する貫通孔111に、被覆付き光ファイバ120先端部の被覆121を除去して露出させた光ファイバ122を挿入する。そして、フェルール110の貫通孔111に挿入した光ファイバ122を、貫通孔111内に注入しておいた液状樹脂材料の硬化(接着材130の形成)によってフェルール110に接着固定させる。また、接着材130の硬化後に、光ファイバ122先端をフェルール110端面とともに研磨する。この研磨によって、光ファイバ122先端面とフェルール110端面とが実質的に連続する平坦あるいは部分球面状の研磨面を形成する。
図6は、光ファイバ素線、単心の光ファイバ心線、といった被覆付き光ファイバの先端部をフェルールに固定した固定構造(光ファイバ固定構造)を示す。被覆付き光ファイバの先端部をフェルールに固定するには、図6に示すように、フェルール110を貫通する貫通孔111に、被覆付き光ファイバ120先端部の被覆121を除去して露出させた光ファイバ122を挿入する。そして、フェルール110の貫通孔111に挿入した光ファイバ122を、貫通孔111内に注入しておいた液状樹脂材料の硬化(接着材130の形成)によってフェルール110に接着固定させる。また、接着材130の硬化後に、光ファイバ122先端をフェルール110端面とともに研磨する。この研磨によって、光ファイバ122先端面とフェルール110端面とが実質的に連続する平坦あるいは部分球面状の研磨面を形成する。
フェルール110の貫通孔111は、その内側に内挿固定される光ファイバ122の径に比べて内径が僅かに径大の微細孔であることが一般的である。
図6に示すように、貫通孔111内の光ファイバ122は、貫通孔111内周面と光ファイバ122との間に入り込ませた接着材130によってフェルール110に接着固定される。
図6に示すように、貫通孔111内の光ファイバ122は、貫通孔111内周面と光ファイバ122との間に入り込ませた接着材130によってフェルール110に接着固定される。
ところで、光ファイバを用いる光伝送技術にあっては、コアモード光のみを利用する技術に限定されず、クラッドモード光(以下、クラッド光、とも言う)を利用する技術も伸展している。クラッド光を利用する技術としては、ファイバレーザ用光ファイバへのクラッドモードの励起光の入射、伝搬や、光ファイバにコアモード光及びクラッドモード光を伝搬させる二重伝搬通信技術、等を挙げることができる。
クラッド光を利用する光伝送技術では、光ファイバ内への光の閉じ込めのために、コア・クラッド構造を有する石英系ガラス製の光ファイバの側周にクラッドに比べて低屈折率の樹脂被覆層(以下、ポリマークラッド層、とも言う)が形成された構造の被覆付き光ファイバ(以下、ポリマークラッド光ファイバ、とも言う)が多く用いられている。光ファイバはコアとコアの側周に形成されコアに比べて低屈折率のクラッドとを有する。ポリマークラッド層は光ファイバの側周面に直接被着されている。ポリマークラッド層は、クラッド光を光ファイバ内に閉じ込め、漏光を防ぐ役割を果たす。
ポリマークラッド光ファイバは、ポリマークラッド層の側周に形成された樹脂製の保護被覆層を有する構造のものも多く提供されている。
ポリマークラッド光ファイバは、ポリマークラッド層の側周に形成された樹脂製の保護被覆層を有する構造のものも多く提供されている。
図6の光ファイバ固定構造において、被覆付き光ファイバ120にポリマークラッド光ファイバを採用すれば、ポリマークラッド光ファイバの先端部に露出させた光ファイバをフェルール110に内挿固定できる。
但し、フェルール110の貫通孔111に挿入された光ファイバの側周にはポリマークラッド層が存在しない。このため、接着材130に、硬化状態において光ファイバのクラッドに比べて低屈折率の樹脂系接着材を用い、この接着材130を、クラッド光を光ファイバに閉じ込めるポリマークラッドとして機能させることが従来から行なわれている。
但し、フェルール110の貫通孔111に挿入された光ファイバの側周にはポリマークラッド層が存在しない。このため、接着材130に、硬化状態において光ファイバのクラッドに比べて低屈折率の樹脂系接着材を用い、この接着材130を、クラッド光を光ファイバに閉じ込めるポリマークラッドとして機能させることが従来から行なわれている。
しかしながら、図6に示す構造では、貫通孔111内周面と光ファイバ122との間に層状に延在する接着材130に、光ファイバ122の貫通孔111中心軸線に対する軸ずれに応じて層厚のバラツキが生じる。その結果、接着材130に、その層厚が小さくクラッド光の光ファイバへの閉じ込め機能が不充分な箇所(以下、層厚不足箇所、とも言う)が生じ、漏光を招く。
フェルール110の貫通孔111内径と光ファイバ122径との間のギャップは1〜3μm程度であることが一般的である。接着材130は貫通孔111内周面と光ファイバ122との間において層厚が非常に小さい膜状に延在する。このため、図6の光ファイバ固定構造において、光ファイバ122の軸ずれによって接着材130に層厚不足箇所が生じやすい。
フェルール110の貫通孔111内径と光ファイバ122径との間のギャップは1〜3μm程度であることが一般的である。接着材130は貫通孔111内周面と光ファイバ122との間において層厚が非常に小さい膜状に延在する。このため、図6の光ファイバ固定構造において、光ファイバ122の軸ずれによって接着材130に層厚不足箇所が生じやすい。
図6の光ファイバ固定構造において接着材130の層厚不足箇所からの漏光が生じれば光ファイバの伝送光の伝送損失となる。この伝送損失は、図6の光ファイバ固定構造をファイバレーザ用光ファイバに適用した場合はファイバレーザ出力の低下、二重伝搬通信技術に適用した場合は通信精度の低下、を招く。
また、図6に示す光ファイバ固定構造では、光ファイバを伝搬するクラッドモード光がファイバレーザ用励起光等のハイパワー光である場合は、フェルール110に接着材130の層厚不足箇所から発生したハイパワーの漏れ光が照射される。その結果、例えば、ハイパワーの漏れ光のエネルギーを吸収したフェルール110が発熱し高温になると、フェルール110に接近配置されている光ファイバ122の光伝送特性に影響を与える。
また、図6に示す光ファイバ固定構造では、光ファイバを伝搬するクラッドモード光がファイバレーザ用励起光等のハイパワー光である場合は、フェルール110に接着材130の層厚不足箇所から発生したハイパワーの漏れ光が照射される。その結果、例えば、ハイパワーの漏れ光のエネルギーを吸収したフェルール110が発熱し高温になると、フェルール110に接近配置されている光ファイバ122の光伝送特性に影響を与える。
本発明は、前記課題に鑑みて、被覆付き光ファイバの先端に突出させた光ファイバの側周面をフェルール内の接着材によって確実に覆うことができ、光ファイバの伝搬光の光ファイバへの閉じ込めや光ファイバからの光の取り出しを、被覆付き光ファイバの光ファイバの光伝送特性に影響を与えることなく実現できる光ファイバ付きフェルールの提供を目的としている。
上記課題を解決するために、本発明では以下の態様を提供する。
第1の態様は、円筒状のフェルールの貫通孔に、石英系ガラス製の光ファイバの側周に樹脂製の被覆部が形成された被覆付き光ファイバの先端部が挿入され、前記被覆付き光ファイバ先端部の前記被覆部及び前記光ファイバの前記被覆部先端から突出された部分である突出裸部が前記貫通孔内に設けられた接着材によって前記フェルールに接着固定され、前記貫通孔にはその軸線方向全長にわたって前記被覆付き光ファイバの前記被覆部を挿入可能な断面寸法が確保され、前記光ファイバの前記突出裸部は前記貫通孔のその軸線方向における前記被覆付き光ファイバの前記被覆部先端から前側の被覆部前方領域を埋め込む前記接着材によって前記貫通孔の断面方向中央部に固定され、前記突出裸部の先端面は前記接着材から露出されていることを特徴とする光ファイバ付きフェルールである。
第2の態様は、前記光ファイバはコアと前記コアの側周に形成され前記コアに比べて低屈折率のクラッドとを有し、前記貫通孔の前記被覆部前方領域を埋め込む前記接着材は前記光ファイバの前記クラッドに比べて低屈折率であることを特徴とする第1の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第3の態様は、前記光ファイバはコアと前記コアの側周に形成され前記コアに比べて低屈折率のクラッドとを有し、前記貫通孔の前記被覆部前方領域を埋め込む前記接着材は、前記光ファイバの前記クラッドと同等以上の屈折率を有することを特徴とする第1の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第4の態様は、前記接着材は、前記被覆付き光ファイバの前記被覆部あるいは前記被覆部を構成する複数の被覆材層のうち最外層の被覆材層に比べて熱伝導率が高いことを特徴とする第3の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第5の態様は、前記フェルールに金属スリーブが外挿されていることを特徴とする第3又は4の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第6の態様は、前記光ファイバの前記突出裸部の前記被覆付き光ファイバ先端部の前記被覆部先端からの突出寸法は5mm以下であることを特徴とする第1〜5のいずれか1つの態様の光ファイバ付きフェルールである。
第7の態様は、前記フェルールはガラスキャピラリであることを特徴とする第1〜6のいずれか1つの態様の光ファイバ付きフェルールである。
第1の態様は、円筒状のフェルールの貫通孔に、石英系ガラス製の光ファイバの側周に樹脂製の被覆部が形成された被覆付き光ファイバの先端部が挿入され、前記被覆付き光ファイバ先端部の前記被覆部及び前記光ファイバの前記被覆部先端から突出された部分である突出裸部が前記貫通孔内に設けられた接着材によって前記フェルールに接着固定され、前記貫通孔にはその軸線方向全長にわたって前記被覆付き光ファイバの前記被覆部を挿入可能な断面寸法が確保され、前記光ファイバの前記突出裸部は前記貫通孔のその軸線方向における前記被覆付き光ファイバの前記被覆部先端から前側の被覆部前方領域を埋め込む前記接着材によって前記貫通孔の断面方向中央部に固定され、前記突出裸部の先端面は前記接着材から露出されていることを特徴とする光ファイバ付きフェルールである。
第2の態様は、前記光ファイバはコアと前記コアの側周に形成され前記コアに比べて低屈折率のクラッドとを有し、前記貫通孔の前記被覆部前方領域を埋め込む前記接着材は前記光ファイバの前記クラッドに比べて低屈折率であることを特徴とする第1の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第3の態様は、前記光ファイバはコアと前記コアの側周に形成され前記コアに比べて低屈折率のクラッドとを有し、前記貫通孔の前記被覆部前方領域を埋め込む前記接着材は、前記光ファイバの前記クラッドと同等以上の屈折率を有することを特徴とする第1の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第4の態様は、前記接着材は、前記被覆付き光ファイバの前記被覆部あるいは前記被覆部を構成する複数の被覆材層のうち最外層の被覆材層に比べて熱伝導率が高いことを特徴とする第3の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第5の態様は、前記フェルールに金属スリーブが外挿されていることを特徴とする第3又は4の態様の光ファイバ付きフェルールである。
第6の態様は、前記光ファイバの前記突出裸部の前記被覆付き光ファイバ先端部の前記被覆部先端からの突出寸法は5mm以下であることを特徴とする第1〜5のいずれか1つの態様の光ファイバ付きフェルールである。
第7の態様は、前記フェルールはガラスキャピラリであることを特徴とする第1〜6のいずれか1つの態様の光ファイバ付きフェルールである。
本発明に係る光ファイバ付きフェルールにおいて、フェルールの貫通孔(以下、フェルール貫通孔、とも言う)の被覆部前方領域を埋め込む接着材(硬化済み接着材)を、以下、前側接着材、とも言う。前側接着材は、被覆部前方領域において貫通孔の中心軸線に垂直の断面方向中央部に位置する光ファイバの突出裸部(以下、光ファイバ突出裸部、とも言う)を固定する。
フェルール貫通孔はその軸線方向全長にわたって被覆付き光ファイバの被覆部を挿入可能な断面寸法で延在形成されている。前側接着材は、フェルール貫通孔の被覆部前方領域内周面と、被覆部前方領域内周面から離隔して位置する光ファイバ突出裸部側周面との間の全体に存在する。このため、前側接着材は、光ファイバ突出裸部の側周面の周囲の層厚を容易に確保でき、従来技術のような層厚不足部の発生を防ぐことができる。
フェルール貫通孔はその軸線方向全長にわたって被覆付き光ファイバの被覆部を挿入可能な断面寸法で延在形成されている。前側接着材は、フェルール貫通孔の被覆部前方領域内周面と、被覆部前方領域内周面から離隔して位置する光ファイバ突出裸部側周面との間の全体に存在する。このため、前側接着材は、光ファイバ突出裸部の側周面の周囲の層厚を容易に確保でき、従来技術のような層厚不足部の発生を防ぐことができる。
前側接着材は光ファイバ突出裸部の側周面に直接接して突出裸部を固定する。
本発明に係る光ファイバ付きフェルールは、被覆付き光ファイバの光ファイバの最外層の屈折率と前側接着材の屈折率との関係により、光ファイバ伝搬光の光ファイバへの閉じ込めや、光ファイバからの光の取り出しを実現できる。
被覆付き光ファイバの光ファイバは、コアの側周をコアよりも低屈折率のクラッドが覆う構成のものを好適に採用できる。この光ファイバを採用した場合、クラッドに比べて低屈折率の前側接着材を用いれば、クラッド側周光ファイバ伝搬光の光ファイバへの閉じ込めを確実に行える。また、コアよりも低屈折率のクラッドに比べて高屈折率の前側接着材を用いれば、光ファイバ突出裸部からのクラッド光の取り出しを行える。
光ファイバ突出裸部はフェルール貫通孔の被覆部前方領域内周面から離隔した所に位置するため、光ファイバ突出裸部から取り出されたクラッド光のエネルギーを吸収したフェルールの発熱が光ファイバの光伝送特性に影響を与えることを防ぐことができる。
本発明に係る光ファイバ付きフェルールは、被覆付き光ファイバの光ファイバの最外層の屈折率と前側接着材の屈折率との関係により、光ファイバ伝搬光の光ファイバへの閉じ込めや、光ファイバからの光の取り出しを実現できる。
被覆付き光ファイバの光ファイバは、コアの側周をコアよりも低屈折率のクラッドが覆う構成のものを好適に採用できる。この光ファイバを採用した場合、クラッドに比べて低屈折率の前側接着材を用いれば、クラッド側周光ファイバ伝搬光の光ファイバへの閉じ込めを確実に行える。また、コアよりも低屈折率のクラッドに比べて高屈折率の前側接着材を用いれば、光ファイバ突出裸部からのクラッド光の取り出しを行える。
光ファイバ突出裸部はフェルール貫通孔の被覆部前方領域内周面から離隔した所に位置するため、光ファイバ突出裸部から取り出されたクラッド光のエネルギーを吸収したフェルールの発熱が光ファイバの光伝送特性に影響を与えることを防ぐことができる。
本発明によれば、被覆付き光ファイバの光ファイバ突出裸部を、フェルール貫通孔の被覆部前方領域を埋め込む接着材(硬化済み接着材)によって、被覆付き光ファイバの被覆部を挿入可能な断面寸法で延在するフェルール貫通孔の被覆部前方領域内周面から離隔した所に位置に固定した構成により、従来構成に比べて光ファイバ突出裸部の側周面周囲の接着材層厚を容易に確保できる。その結果、フェルール貫通孔の被覆部前方領域を埋め込む接着材の屈折率の選択により、光ファイバ伝搬光の光ファイバへの確実な閉じ込めや、光ファイバからの光の取り出しを実現できる。
光ファイバ突出裸部はフェルール貫通孔の被覆部前方領域内周面から離隔した所に位置する。このため、光ファイバからの光の取り出しは、光ファイバ突出裸部から取り出されたクラッド光のエネルギーを吸収したフェルールの発熱が光ファイバの光伝送特性に影響を与えることなく実現できる。
したがって、本発明によれば、光ファイバの伝搬光の光ファイバへの閉じ込めや光ファイバからの光の取り出しを、被覆付き光ファイバの光ファイバの光伝送特性に影響を与えることなく実現できる。
光ファイバ突出裸部はフェルール貫通孔の被覆部前方領域内周面から離隔した所に位置する。このため、光ファイバからの光の取り出しは、光ファイバ突出裸部から取り出されたクラッド光のエネルギーを吸収したフェルールの発熱が光ファイバの光伝送特性に影響を与えることなく実現できる。
したがって、本発明によれば、光ファイバの伝搬光の光ファイバへの閉じ込めや光ファイバからの光の取り出しを、被覆付き光ファイバの光ファイバの光伝送特性に影響を与えることなく実現できる。
以下、本発明の1実施形態の光ファイバ付きフェルールについて、図面を参照して説明する。
図1(a)、(b)に示す実施形態の光ファイバ付きフェルール10は、円筒状のフェルール11内側の貫通孔11aに挿入された被覆付き光ファイバ12の先端部が、接着材13を用いてフェルール11に接着固定されたものである。
図1(a)、(b)に示す実施形態の光ファイバ付きフェルール10は、円筒状のフェルール11内側の貫通孔11aに挿入された被覆付き光ファイバ12の先端部が、接着材13を用いてフェルール11に接着固定されたものである。
被覆付き光ファイバ12は、光ファイバ素線、単心光ファイバ心線といった被覆付きの単心光ファイバである。図1(b)に示すように、この実施形態の光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12は、石英系ガラスファイバである光ファイバ12a(光ファイバ裸線)の側周面が樹脂製の被覆部12bによって覆われた構造のものである。被覆部12bは光ファイバ12a長手方向に沿って延在形成されている。
この実施形態の被覆付き光ファイバ12は、具体的には、単心光ファイバ心線である。
光ファイバ12aは、コア12cの側周に、コア12cに比べて低屈折率のクラッド12dが形成された構成である。クラッド12dはコア12cの側周全体を覆っている。光ファイバ12aの側周面はクラッド12dの外側周面である。
光ファイバ12aは、コア12cの側周に、コア12cに比べて低屈折率のクラッド12dが形成された構成である。クラッド12dはコア12cの側周全体を覆っている。光ファイバ12aの側周面はクラッド12dの外側周面である。
被覆部12bは、光ファイバ12aの側周面(クラッド12d外側周面)に被着されて光ファイバ12a側周面を覆う一次被覆12b1(第1被覆材層)と、一次被覆12b1の外側周面に被着されて一次被覆12b1側周面を覆う二次被覆12b2(第2被覆材層)とを有する。
一次被覆12b1及び二次被覆12b2は、断面円形で延在する線状の光ファイバ12aの側周に光ファイバ12aと同軸の同心円状に積層されている。
二次被覆12b2は被覆付き光ファイバ12の被覆部12b側周面を形成する。被覆部12b側周面は、二次被覆12b2の外側周面である。
光ファイバ12aは、その中心軸線を被覆付き光ファイバ12の被覆部12b側周面の中心軸線と一致させて設けられている。
一次被覆12b1及び二次被覆12b2は、断面円形で延在する線状の光ファイバ12aの側周に光ファイバ12aと同軸の同心円状に積層されている。
二次被覆12b2は被覆付き光ファイバ12の被覆部12b側周面を形成する。被覆部12b側周面は、二次被覆12b2の外側周面である。
光ファイバ12aは、その中心軸線を被覆付き光ファイバ12の被覆部12b側周面の中心軸線と一致させて設けられている。
また、この実施形態の被覆付き光ファイバ12の被覆部12bは、光ファイバ12aのクラッド12dに比べて低屈折率の樹脂材料(具体的には高分子有機化合物材料)によって形成された一次被覆12b1を採用している。この被覆付き光ファイバ12の被覆部12bの一次被覆12b1は、光ファイバ12a内の伝搬光を光ファイバ12aに閉じ込めるポリマークラッドとして機能する。
被覆付き光ファイバ12における、光ファイバ12aの側周面が被覆部12bによって覆われた部分12eを、以下、被覆ファイバ部、とも言う。
図1(a)に示す光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12の光ファイバ12aは、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12e先端から突出する部分12g(以下、突出裸部、とも言う)を有する。
突出裸部12gは被覆部12bによって覆われていない。
突出裸部12gは、例えば、光ファイバ付きフェルール10の組み立て工程において、被覆ファイバ部12eの先端部の被覆部12bの除去によって被覆付き光ファイバ12に確保される。
図1(a)に示す光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12の光ファイバ12aは、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12e先端から突出する部分12g(以下、突出裸部、とも言う)を有する。
突出裸部12gは被覆部12bによって覆われていない。
突出裸部12gは、例えば、光ファイバ付きフェルール10の組み立て工程において、被覆ファイバ部12eの先端部の被覆部12bの除去によって被覆付き光ファイバ12に確保される。
フェルール11の貫通孔11a(以下、フェルール貫通孔、とも言う)には、被覆付き光ファイバ12先端部の被覆ファイバ部12e及び被覆ファイバ部12eから突出された光ファイバ12aが内挿固定されている。
フェルール貫通孔11aに挿入された被覆付き光ファイバ12先端部の被覆ファイバ部12e及び突出裸部12gは、貫通孔11a内に設けられた接着材13によってフェルール11に接着固定されている。
フェルール貫通孔11aに挿入された被覆付き光ファイバ12先端部の被覆ファイバ部12e及び突出裸部12gは、貫通孔11a内に設けられた接着材13によってフェルール11に接着固定されている。
なお、図1(a)、(b)〜図4(a)、(b)に示す接着材13は、硬化性を有する液状樹脂系接着材料を硬化させたもの(樹脂)である。接着材13を、以下、樹脂接着材とも言う。
樹脂接着材は、フェルール11(具体的にはその貫通孔11a内周面)と、フェルール貫通孔11aに挿入された被覆付き光ファイバ12先端部とに被着一体化され、被覆付き光ファイバ12先端部をフェルール11に固定するファイバ固定樹脂として機能する。
液状樹脂系接着材料は、例えば、紫外線硬化接着剤を好適に用いることができる。
樹脂接着材は、フェルール11(具体的にはその貫通孔11a内周面)と、フェルール貫通孔11aに挿入された被覆付き光ファイバ12先端部とに被着一体化され、被覆付き光ファイバ12先端部をフェルール11に固定するファイバ固定樹脂として機能する。
液状樹脂系接着材料は、例えば、紫外線硬化接着剤を好適に用いることができる。
フェルール11は具体的にはガラスキャピラリである。
但し、フェルール11は、ガラスキャピラリに限定されず、例えばジルコニアセラミック製のキャピラリ等も採用可能である。
但し、フェルール11は、ガラスキャピラリに限定されず、例えばジルコニアセラミック製のキャピラリ等も採用可能である。
図1(a)に例示したフェルール11の貫通孔11a(以下、フェルール貫通孔、とも言う)は、その軸線方向全長にわたって一定内径で延在形成された断面円形の孔である。
フェルール貫通孔11aは、その軸線方向全長にわたって被覆ファイバ部12eを挿入可能な断面寸法で延在している。
フェルール貫通孔11aは、その軸線方向全長にわたって被覆ファイバ部12eを挿入可能な断面寸法で延在している。
被覆ファイバ部12eのフェルール貫通孔11aに挿入された部分12fを、以下、挿入先端部、とも言う。
被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fは、フェルール貫通孔11a内周面によってフェルール貫通孔11aに同軸に高精度に位置合わせされ、フェルール貫通孔11a中心軸線に沿って延在している。
被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fは、フェルール貫通孔11a内周面によってフェルール貫通孔11aに同軸に高精度に位置合わせされ、フェルール貫通孔11a中心軸線に沿って延在している。
被覆ファイバ部12eは、その全長にわたって、フェルール貫通孔11a内径に比べて僅か(例えば1〜3μm)に径小の断面円形に形成されている。
光ファイバ付きフェルール10の接着材13は、被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fの側周面とフェルール11内周面との間に層状に延在して被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fをフェルール11に接着固定する部分を有する。
光ファイバ付きフェルール10の接着材13は、被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fの側周面とフェルール11内周面との間に層状に延在して被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fをフェルール11に接着固定する部分を有する。
図1(a)に示すように、光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12(具体的には被覆ファイバ部12e)は、フェルール11の軸線方向(貫通孔11a軸線方向と一致)片端から延出されている。
以下、光ファイバ付きフェルール10のフェルール11について、被覆付き光ファイバ12が延出されている側を後、後側とは反対の側を前、として説明する。
光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12は、フェルール11後端から延出されている。
以下、光ファイバ付きフェルール10のフェルール11について、被覆付き光ファイバ12が延出されている側を後、後側とは反対の側を前、として説明する。
光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12は、フェルール11後端から延出されている。
フェルール貫通孔11aのその軸線方向において被覆ファイバ部12e(具体的には挿入先端部12f)先端よりも前側(図1(a)において右側)に位置する領域11bを、以下、被覆部前方領域、とも言う。
光ファイバ12の突出裸部12g(以下、光ファイバ突出裸部、とも言う)は、被覆ファイバ部12eの挿入先端部12f先端からフェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bへ突出されている。
また、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bは接着材13によって埋め込まれている。
光ファイバ12の突出裸部12g(以下、光ファイバ突出裸部、とも言う)は、被覆ファイバ部12eの挿入先端部12f先端からフェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bへ突出されている。
また、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bは接着材13によって埋め込まれている。
光ファイバ突出裸部12gは、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bを埋め込んだ接着材13によってフェルール11に対して固定されている。
光ファイバ突出裸部12gは、フェルール貫通孔11aに同軸に高精度に位置合わせされ、フェルール貫通孔11a中心軸線に沿って延在している。
光ファイバ突出裸部12gの側周面はフェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bを埋め込んだ接着材13によって固定されている。接着材13は、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bにおけるフェルール11内周面と突出裸部12g側周面との間の全体に設けられている。
但し、光ファイバ突出裸部12gの先端面は、接着材13に覆われておらず、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bを埋め込んだ接着材13から露出されている。
光ファイバ突出裸部12gは、フェルール貫通孔11aに同軸に高精度に位置合わせされ、フェルール貫通孔11a中心軸線に沿って延在している。
光ファイバ突出裸部12gの側周面はフェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bを埋め込んだ接着材13によって固定されている。接着材13は、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bにおけるフェルール11内周面と突出裸部12g側周面との間の全体に設けられている。
但し、光ファイバ突出裸部12gの先端面は、接着材13に覆われておらず、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bを埋め込んだ接着材13から露出されている。
フェルール貫通孔11a軸線方向において被覆ファイバ部12e(具体的には挿入先端部12f)先端よりもフェルール11前側に位置する接着材13(樹脂接着材)を、以下、前側接着材13aとも言う。
図1(a)に示す光ファイバ付きフェルール10において、前側接着材13aのフェルール貫通孔11a軸線方向における前側(図1(b)右側)の面は、フェルール11前端面と連続する前端面を形成している。光ファイバ突出裸部12g先端面は、前側接着材13a前端面と連続する面を形成している。
図1(a)に示す光ファイバ付きフェルール10において、前側接着材13aのフェルール貫通孔11a軸線方向における前側(図1(b)右側)の面は、フェルール11前端面と連続する前端面を形成している。光ファイバ突出裸部12g先端面は、前側接着材13a前端面と連続する面を形成している。
図1(a)に示す光ファイバ付きフェルール10は、フェルール11と、フェルール11に内挿固定された被覆付き光ファイバ12先端部と、接着材13、とで構成される先端ヘッド部14を有する。
先端ヘッド部14の前側(フェルール11前端が位置する側)には、フェルール11前端面と、前側接着材13a前端面と、光ファイバ突出裸部12g先端面とで構成される前端面14aが形成されている。
図1(a)に示す先端ヘッド部14の前端面14aは、フェルール貫通孔11a中心軸線に垂直の平坦面に形成されている。
先端ヘッド部14の前側(フェルール11前端が位置する側)には、フェルール11前端面と、前側接着材13a前端面と、光ファイバ突出裸部12g先端面とで構成される前端面14aが形成されている。
図1(a)に示す先端ヘッド部14の前端面14aは、フェルール貫通孔11a中心軸線に垂直の平坦面に形成されている。
なお、先端ヘッド部の前端面は、図1(a)に例示した形状に限定されない。
先端ヘッド部の前端面は、例えば、突出裸部12g先端面中央部を頂点とする凸形の部分球面状(例えばPC研磨した前端面。PC:Physical Contact)、フェルール貫通孔11a中心軸線に垂直の仮想垂直面に対して7〜8度程度傾斜する平坦面(傾斜平坦面)であっても良い。また、先端ヘッド部の前端面は、フェルール貫通孔11a中心軸線に垂直の仮想垂直面に対して7〜8度程度傾斜する仮想平面(仮想傾斜平面)からの突出が最大の頂点が突出裸部12g先端面中央部に位置する凸形部分球面状等も採用可能である。
先端ヘッド部の前端面は、例えば、突出裸部12g先端面中央部を頂点とする凸形の部分球面状(例えばPC研磨した前端面。PC:Physical Contact)、フェルール貫通孔11a中心軸線に垂直の仮想垂直面に対して7〜8度程度傾斜する平坦面(傾斜平坦面)であっても良い。また、先端ヘッド部の前端面は、フェルール貫通孔11a中心軸線に垂直の仮想垂直面に対して7〜8度程度傾斜する仮想平面(仮想傾斜平面)からの突出が最大の頂点が突出裸部12g先端面中央部に位置する凸形部分球面状等も採用可能である。
ここで、光ファイバ付きフェルール10の組み立て方法(製造方法)の一例を説明する。
ここで説明する光ファイバ付きフェルール10の組み立て方法は、まず、硬化によって接着材13を形成する硬化性の液状樹脂系接着材料13Aをフェルール貫通孔11aに充填し、次いで、フェルール貫通孔11aに被覆付き光ファイバ12を挿入するファイバ挿入工程を行なう(図2参照)。ファイバ挿入工程は、被覆付き光ファイバ12先端部の被覆材を除去して露出させた光ファイバ12aによって突出裸部12gを確保し、被覆付き光ファイバ12をその突出裸部12g先端からフェルール貫通孔11aに挿入する。
ここで説明する光ファイバ付きフェルール10の組み立て方法は、まず、硬化によって接着材13を形成する硬化性の液状樹脂系接着材料13Aをフェルール貫通孔11aに充填し、次いで、フェルール貫通孔11aに被覆付き光ファイバ12を挿入するファイバ挿入工程を行なう(図2参照)。ファイバ挿入工程は、被覆付き光ファイバ12先端部の被覆材を除去して露出させた光ファイバ12aによって突出裸部12gを確保し、被覆付き光ファイバ12をその突出裸部12g先端からフェルール貫通孔11aに挿入する。
ファイバ挿入工程では、被覆付き光ファイバ12先端部の被覆ファイバ部12eを予め設定した挿入長だけフェルール11に挿入する。被覆ファイバ部12eのフェルール11に挿入する挿入長は、組み立てる光ファイバ付きフェルールの先端ヘッド部14における被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fのフェルール11への挿入長と同じ長さである。
被覆ファイバ部12eのフェルール11に対する挿入長は、光ファイバ付きフェルール10の組み立て完了まで変動させない。
被覆ファイバ部12eのフェルール11に対する挿入長は、光ファイバ付きフェルール10の組み立て完了まで変動させない。
被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fは、フェルール貫通孔11a内周面によってフェルール貫通孔11aに同軸に高精度に位置合わせされて、フェルール貫通孔11a軸線方向に延在配置される。
また、ファイバ挿入工程では、光ファイバ突出裸部12gの被覆ファイバ部12e先端(被覆ファイバ部12eの被覆部12b先端)からの突出長を、図1(a)に示す光ファイバ付きフェルール10の組み立て完了時における光ファイバ突出裸部12gの突出長に比べて若干長く確保する。図2に示す光ファイバ12aは、組み立て完了時の光ファイバ付きフェルール10のフェルール11軸線方向に垂直で光ファイバ12a先端面中央を通る仮想平面Sから前側(図2右側)へ突出する部分を有する。
光ファイバ12a径が125μmである場合、光ファイバ突出裸部12gは、被覆ファイバ部12e先端からの突出長が6、7mm程度までは、光ファイバ12a自体の剛性により被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fの中心軸線に高精度に位置合わせされた状態を保つ。光ファイバ突出裸部12gが、光ファイバ12a径や被覆ファイバ部12e先端からの突出長により、被覆ファイバ部12e先端から自重で撓みを生じる場合は、支持具を用いて光ファイバ突出裸部12gを挿入先端部12fの中心軸線に高精度に位置合わせされた状態を保つ。
被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fからの光ファイバ突出裸部12gの突出寸法が、光ファイバ12a自体の剛性により光ファイバ突出裸部12gが挿入先端部12fに高精度に位置合わせされた状態を保てる範囲内であれば支持具の使用は不要である。
被覆ファイバ部12eの挿入先端部12fからの光ファイバ突出裸部12gの突出寸法が、光ファイバ12a自体の剛性により光ファイバ突出裸部12gが挿入先端部12fに高精度に位置合わせされた状態を保てる範囲内であれば支持具の使用は不要である。
図2に示すフェルール11は、後述する研磨工程での研磨代を考慮して、図1(a)に示す組み立て完了時の光ファイバ付きフェルール10のフェルール11に比べて軸線方向寸法を若干長く確保してある。
液状樹脂系接着材料13Aは、ファイバ挿入工程終了時点で、組み立て完了時の光ファイバ付きフェルール10の被覆部前方領域11bに相当する領域を隙間無く満たすように設ける。
光ファイバ突出裸部12gはその一部または全部が液状樹脂系接着材料13A中に埋め込まれる。
液状樹脂系接着材料13Aは、ファイバ挿入工程終了時点で、組み立て完了時の光ファイバ付きフェルール10の被覆部前方領域11bに相当する領域を隙間無く満たすように設ける。
光ファイバ突出裸部12gはその一部または全部が液状樹脂系接着材料13A中に埋め込まれる。
ファイバ挿入工程を完了したら、液状樹脂系接着材料13Aの硬化まで待機する。
ファイバ挿入工程は、液状樹脂系接着材料13Aが未硬化の可使時間内に完了させる。
液状樹脂系接着材料13Aとして紫外線硬化接着剤を用いた場合は、紫外線の照射によって液状樹脂系接着材料13Aを迅速に硬化させることができ、光ファイバ付きフェルール10の組み立て時間の短縮に有利である。
ファイバ挿入工程は、液状樹脂系接着材料13Aが未硬化の可使時間内に完了させる。
液状樹脂系接着材料13Aとして紫外線硬化接着剤を用いた場合は、紫外線の照射によって液状樹脂系接着材料13Aを迅速に硬化させることができ、光ファイバ付きフェルール10の組み立て時間の短縮に有利である。
液状樹脂系接着材料13Aの硬化によって、被覆付き光ファイバ12先端部が接着材13によってフェルール11に固定された構成の未研磨先端ヘッド部が得られる。
液状樹脂系接着材料13Aが硬化したら、未研磨先端ヘッド部をその前側(フェルール11軸線方向前側と一致)から研磨して前端面14a(図1(a)参照。研磨面)を形成する研磨工程を行なう。研磨工程によって前端面14aを形成することで光ファイバ付きフェルール10の組み立てが完了する。
液状樹脂系接着材料13Aが硬化したら、未研磨先端ヘッド部をその前側(フェルール11軸線方向前側と一致)から研磨して前端面14a(図1(a)参照。研磨面)を形成する研磨工程を行なう。研磨工程によって前端面14aを形成することで光ファイバ付きフェルール10の組み立てが完了する。
既述のように、フェルール貫通孔11aはその軸線方向全長にわたって、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eを挿入可能な断面寸法で延在形成されている。
図1(a)に示すように、光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12の光ファイバ突出裸部12gは、フェルール11に対してその貫通孔11a軸線方向に垂直の断面方向中央部に位置し、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11b内周面から離隔して配置されている。
図1(a)に示すように、光ファイバ付きフェルール10の被覆付き光ファイバ12の光ファイバ突出裸部12gは、フェルール11に対してその貫通孔11a軸線方向に垂直の断面方向中央部に位置し、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11b内周面から離隔して配置されている。
前側接着材13aは、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11b内周面と、被覆部前方領域11b内周面から離隔して位置する光ファイバ突出裸部12g側周面との間の全体に存在する。前側接着材13aには、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eを挿入可能な断面寸法の被覆部前方領域11bの内周面と光ファイバ突出裸部12g側周面との間の離隔距離に相当する層厚が確保される。
図1(a)、(b)に示すように、前側接着材13aには、光ファイバ突出裸部12g側周面の周囲全周にわたって、被覆ファイバ部12eの被覆部12bの層厚(被覆厚)と概ね同等の大きさの層厚を確保できる。その結果、光ファイバ付きフェルール10は、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11b内の前側接着材13aに、光ファイバ突出裸部12g側周面の周囲全周にわたって例えば20μm以上の層厚を確保することも容易に実現できる。
例えば、光ファイバ12a径125μm、被覆部12b外径250μmの被覆付き光ファイバ12が内径252μmのフェルール貫通孔11aに内挿固定された光ファイバ付きフェルール10では、光ファイバ突出裸部12g側周面の周囲全周にわたって前側接着材13aに62.5μm以上の層厚を確保可能である。
例えば、光ファイバ12a径125μm、被覆部12b外径250μmの被覆付き光ファイバ12が内径252μmのフェルール貫通孔11aに内挿固定された光ファイバ付きフェルール10では、光ファイバ突出裸部12g側周面の周囲全周にわたって前側接着材13aに62.5μm以上の層厚を確保可能である。
図1(a)、(b)に例示した光ファイバ付きフェルール10の接着材13は、その全体が全て同じ材質のものである。
但し、接着材13は、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bを埋め込む前側接着材13aと、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bから後側に設けられるもの(後側接着材13b)とで異なる材質のものであっても良い。前側接着材13a及び後側接着材13bの材質が互いに異なる場合は、前側接着材13a形成用の液状樹脂系接着材料と後側接着材13b形成用の液状樹脂系接着材料とを用いて接着材13を形成する。
但し、接着材13は、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bを埋め込む前側接着材13aと、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bから後側に設けられるもの(後側接着材13b)とで異なる材質のものであっても良い。前側接着材13a及び後側接着材13bの材質が互いに異なる場合は、前側接着材13a形成用の液状樹脂系接着材料と後側接着材13b形成用の液状樹脂系接着材料とを用いて接着材13を形成する。
前側接着材13aは、例えば、光ファイバ12aのクラッド12dに比べて低屈折率の樹脂接着材(以下、低屈折率接着材、とも言う)を採用できる。
また、前側接着材13aは、光ファイバ12aのクラッド12dと同等以上の屈折率を有する樹脂接着材も採用可能である。
また、前側接着材13aは、光ファイバ12aのクラッド12dと同等以上の屈折率を有する樹脂接着材も採用可能である。
低屈折率接着材は、例えば紫外線硬化接着剤からなる液状樹脂系接着材料13Aを硬化させたものを好適に使用に使用できる。
既述のように、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11b内にて光ファイバ突出裸部12gの周囲に位置する前側接着材13aには、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eを挿入可能な断面寸法の被覆部前方領域11bの内周面と光ファイバ突出裸部12g側周面との間の離隔距離に相当する層厚を確保できる。光ファイバ付きフェルール10は、光ファイバ突出裸部12eの側周面周囲の前側接着材13aについて、従来技術のような層厚不足部の発生を確実に防ぐことができる。このため、前側接着材13aに低屈折率接着材を用いた光ファイバ付きフェルール10は、低屈折率接着材の前側接着材13aによって、光ファイバ12aを伝搬するクラッド光を光ファイバ12aに確実に閉じ込めることができる。
光ファイバ付きフェルール10は、従来技術における層厚不足部からの漏光、漏光による光伝送損失の増大、といった不都合を確実に防ぐことができる。
既述のように、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11b内にて光ファイバ突出裸部12gの周囲に位置する前側接着材13aには、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eを挿入可能な断面寸法の被覆部前方領域11bの内周面と光ファイバ突出裸部12g側周面との間の離隔距離に相当する層厚を確保できる。光ファイバ付きフェルール10は、光ファイバ突出裸部12eの側周面周囲の前側接着材13aについて、従来技術のような層厚不足部の発生を確実に防ぐことができる。このため、前側接着材13aに低屈折率接着材を用いた光ファイバ付きフェルール10は、低屈折率接着材の前側接着材13aによって、光ファイバ12aを伝搬するクラッド光を光ファイバ12aに確実に閉じ込めることができる。
光ファイバ付きフェルール10は、従来技術における層厚不足部からの漏光、漏光による光伝送損失の増大、といった不都合を確実に防ぐことができる。
光ファイバ付きフェルール10は、例えば、光ファイバ12aに、希土類元素添加コアを有するファイバレーザ用光ファイバを採用した場合には、光ファイバ12aに導入されたクラッドモードの励起光を、低屈折率接着材の前側接着材13aによって光ファイバ12aに確実に閉じ込めることで所期のレーザ出力の確保に有効に寄与する。
また、この場合には、被覆付き光ファイバ12のフェルール11内に挿入された部分からの励起光の漏出を防止できることで、漏出した励起光の照射によるフェルールの発熱や、それによる光ファイバ12aの光伝送特性の劣化等も生じない。
また、この場合には、被覆付き光ファイバ12のフェルール11内に挿入された部分からの励起光の漏出を防止できることで、漏出した励起光の照射によるフェルールの発熱や、それによる光ファイバ12aの光伝送特性の劣化等も生じない。
ところで、フェルール11に内挿固定した光ファイバからのクラッドモード光の漏光を防ぐ点では、例えば、図3(a)、(b)に示す光ファイバ付きフェルール15のように、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eがフェルール貫通孔11aの全長に挿入され接着材13によってフェルール11に接着固定された構成も採用可能である。
図3(a)、(b)に示す光ファイバ付きフェルール15(対比例の光ファイバ付きフェルール)は、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eをフェルール貫通孔11aの全長に挿入し、予めフェルール貫通孔11aに充填しておいた液状樹脂系接着材料13Aの硬化によってフェルール11に接着固定して、フェルール11とその内側の被覆ファイバ部12e及び接着材13で構成される組立体を形成した後、組立体をそのフェルール11前側から研磨して前端面16aを形成したものである。
図3(a)、(b)に示す光ファイバ付きフェルール15(対比例の光ファイバ付きフェルール)は、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eをフェルール貫通孔11aの全長に挿入し、予めフェルール貫通孔11aに充填しておいた液状樹脂系接着材料13Aの硬化によってフェルール11に接着固定して、フェルール11とその内側の被覆ファイバ部12e及び接着材13で構成される組立体を形成した後、組立体をそのフェルール11前側から研磨して前端面16aを形成したものである。
しかしながら、図3(a)、(b)に示す光ファイバ付きフェルール15(対比例の光ファイバ付きフェルール)は、組立体の研磨の際に、被覆付き光ファイバ12の被覆ファイバ部12eの存在が障害となり、滑らかな前端面16aが得られにくい。
例えば、単心光ファイバ心線である被覆付き光ファイバ12の一次被覆12b1(光ファイバ12aのクラッド12dに比べて低屈折率の一次被覆)は、二次被覆12b2に比べて硬度が格段に低く柔軟なものが多い。二次被覆12b2に比べて格段に硬度が低く柔軟な一次被覆12b1を有する被覆付き光ファイバ12を用いて形成した組立体を研磨して前端面16aを形成する場合、図4(b)に示すように、組立体前端に位置する一次被覆12b1が引き伸ばされて光ファイバ12先端面の一部を覆う現象が多々生じる。
例えば、単心光ファイバ心線である被覆付き光ファイバ12の一次被覆12b1(光ファイバ12aのクラッド12dに比べて低屈折率の一次被覆)は、二次被覆12b2に比べて硬度が格段に低く柔軟なものが多い。二次被覆12b2に比べて格段に硬度が低く柔軟な一次被覆12b1を有する被覆付き光ファイバ12を用いて形成した組立体を研磨して前端面16aを形成する場合、図4(b)に示すように、組立体前端に位置する一次被覆12b1が引き伸ばされて光ファイバ12先端面の一部を覆う現象が多々生じる。
これに対して、本実施形態の光ファイバ付きフェルール10は、先端ヘッド部14の研磨による滑らかな前端面14aの形成に適した機械的特性を有する接着材13(例えば、二次被覆12b2に比べて硬度が高い接着材)を採用することで、研磨による前端面14aの形成を正常に行える(例えば図4(a)参照)。
なお、光ファイバ付きフェルール10は、研磨済みの前端面14aの再研磨も正常に行なえ、前端面14a(研磨面)の形成を精度良く円滑に行える。
なお、光ファイバ付きフェルール10は、研磨済みの前端面14aの再研磨も正常に行なえ、前端面14a(研磨面)の形成を精度良く円滑に行える。
既述のように、前側接着材13aを形成する樹脂接着材は、光ファイバ12aのクラッド12dと同等以上の屈折率を有する樹脂接着材(以下、非閉じ込め接着材、とも言う)であっても良い。
前側接着材13aに非閉じ込め接着材を採用した光ファイバ付きフェルール10は、被覆付き光ファイバ12の光ファイバ12aを伝搬するクラッド光を光ファイバ突出裸部12eから前側接着材13aへ放射させる。非閉じ込め接着材からなる前側接着材13aを採用した光ファイバ付きフェルール10は、光ファイバ12aからのクラッド光の除去に用いることが可能である。
なお、光ファイバ突出裸部12eから前側接着材13aへ放射される光を、以下、クラッド放射光、とも言う。
前側接着材13aに非閉じ込め接着材を採用した光ファイバ付きフェルール10は、被覆付き光ファイバ12の光ファイバ12aを伝搬するクラッド光を光ファイバ突出裸部12eから前側接着材13aへ放射させる。非閉じ込め接着材からなる前側接着材13aを採用した光ファイバ付きフェルール10は、光ファイバ12aからのクラッド光の除去に用いることが可能である。
なお、光ファイバ突出裸部12eから前側接着材13aへ放射される光を、以下、クラッド放射光、とも言う。
非閉じ込め樹脂接着材としては、光ファイバ12aのクラッド光と同じ波長の光が伝搬可能なベース樹脂に無機系フィラーが分散混入(分散配置)され、ベース樹脂自体に比べて高い熱伝導率が確保されたもの(以下、伝熱接着材、とも言う)を好適に採用できる。
伝熱接着材としては、熱伝導率が0.8W/m・K以上(ISO/CD 22007−2(ホットディスク法)に準拠して測定される熱伝導率、ASTM E1530に準拠して測定される熱伝導率の一方又は両方が0.8W/m・K以上)のものを好適に採用できる。伝熱接着材は、ISO/CD 22007−2に準拠して測定される熱伝導率及びASTM E1530に準拠して測定される熱伝導率の一方又は両方が1.0W/m・K以上のものが好ましく、2.0W/m・K以上のものがより好ましい。
伝熱接着材としては、熱伝導率が0.8W/m・K以上(ISO/CD 22007−2(ホットディスク法)に準拠して測定される熱伝導率、ASTM E1530に準拠して測定される熱伝導率の一方又は両方が0.8W/m・K以上)のものを好適に採用できる。伝熱接着材は、ISO/CD 22007−2に準拠して測定される熱伝導率及びASTM E1530に準拠して測定される熱伝導率の一方又は両方が1.0W/m・K以上のものが好ましく、2.0W/m・K以上のものがより好ましい。
伝熱接着材のベース樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノール樹脂、等を採用できる。なかでも、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノール樹脂はガラス転移温度が200℃以上のものを容易に得ることができる。ベース樹脂はガラス転移温度が200℃以上のものを特に好適に使用できる。ガラス転移温度が200℃以上の樹脂は高い耐熱性も得られる。
無機系フィラーは、金属フィラー、セラミックスフィラー等を採用できる。金属フィラーの金属は、銀,銅,アルミニウム等を挙げることができる。セラミックスフィラーのセラミックスは、アルミナ,窒化アルミニウム,炭化珪素,グラファイト等を挙げることができる。
無機系フィラーは、金属フィラー、セラミックスフィラー等を採用できる。金属フィラーの金属は、銀,銅,アルミニウム等を挙げることができる。セラミックスフィラーのセラミックスは、アルミナ,窒化アルミニウム,炭化珪素,グラファイト等を挙げることができる。
被覆付き光ファイバ12の光ファイバ12aを伝搬するクラッド光がファイバレーザ用励起光等のハイパワー光である場合は、非閉じ込め樹脂接着材からなる前側接着材13aに、光ファイバ突出裸部12eから放射されたハイパワーのクラッド放射光が入射する。
非閉じ込め樹脂接着材は、無機系フィラーを有しておらず、樹脂のみで形成されているもの(以下、フィラー無し非閉じ込め樹脂接着材、とも言う)も採用可能である。
フィラー無し非閉じ込め樹脂接着材からなる前側接着材13aに光ファイバ突出裸部12eから入射されたハイパワーのクラッド放射光は前側接着材13aを伝搬し、フェルール11に照射される。ここで、フェルール11がクラッド放射光のエネルギーを吸収可能なものである場合は、クラッド放射光のエネルギーを吸収したフェルール11が発熱により高温になり得る。
フィラー無し非閉じ込め樹脂接着材からなる前側接着材13aに光ファイバ突出裸部12eから入射されたハイパワーのクラッド放射光は前側接着材13aを伝搬し、フェルール11に照射される。ここで、フェルール11がクラッド放射光のエネルギーを吸収可能なものである場合は、クラッド放射光のエネルギーを吸収したフェルール11が発熱により高温になり得る。
但し、既述のように、フェルール貫通孔11aの被覆部前方領域11bにおいて、光ファイバ突出裸部12gと被覆部前方領域11b内周面との間には、被覆付き光ファイバ12の被覆部12b層厚に概ね相当する離隔距離が確保されている。
このため、非閉じ込め樹脂接着材からなる前側接着材13aを用いた光ファイバ付きフェルール10では、ハイパワーのクラッド放射光の照射によってフェルール11が高温になっても、フェルール11の熱が光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えることを防ぐことができる。
このため、非閉じ込め樹脂接着材からなる前側接着材13aを用いた光ファイバ付きフェルール10では、ハイパワーのクラッド放射光の照射によってフェルール11が高温になっても、フェルール11の熱が光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えることを防ぐことができる。
光ファイバ付きフェルール10について、光ファイバ突出裸部12gと被覆部前方領域11b内周面との間の離隔距離によって、クラッド放射光の照射によって高温になったフェルール11の熱が光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えないことは、前側接着材13aがフィラー無し非閉じ込め樹脂接着材からなる場合、伝熱接着材からなる場合の両方に共通である。
伝熱接着材からなる前側接着材13aを用いた光ファイバ付きフェルール10では、光ファイバ突出裸部12eから前側接着材13aへ放射(入射)されたクラッド放射光は、前側接着材13a中を伝搬して、前側接着材13aを形成する伝熱接着材中の無機系フィラー(以下、単に、フィラー、とも言う)に衝突するか、あるいはフィラーに衝突せずにフェルール11に照射される。
前側接着材13aを形成する伝熱接着材中の無機系フィラーは、前側接着材13a中を伝搬するクラッド放射光の照射によってクラッド放射光のエネルギーを吸収可能なものである。前側接着材13a中を伝搬するクラッド放射光は、前側接着材13aを形成する伝熱接着材のフィラーに衝突することでそのエネルギーの一部又は全部がフィラーに吸収される。クラッド放射光のエネルギーを吸収したフィラーには発熱が生じ得る。
また、伝熱接着材からなる前側接着材13aを透過したクラッド放射光はフェルール11に照射される。フェルール11がクラッド放射光のエネルギーを吸収可能なものである場合は、クラッド放射光のエネルギーを吸収したフェルール11に発熱が生じ得る。
また、伝熱接着材からなる前側接着材13aを透過したクラッド放射光はフェルール11に照射される。フェルール11がクラッド放射光のエネルギーを吸収可能なものである場合は、クラッド放射光のエネルギーを吸収したフェルール11に発熱が生じ得る。
伝熱接着材からなる前側接着材13aのフィラーは、前側接着材13aの全体に分散混入(分散配置)されている。このため、前側接着材13aは、クラッド放射光のエネルギーの吸収によって局所的に高温になることを防止できる。フィラーによるクラッド放射光エネルギーの吸収に起因する前側接着材13aの温度上昇は前側接着材13aの広範囲にわたって生じる。
伝熱接着材からなる前側接着材13aを用いた光ファイバ付きフェルール10は、既述のように、光ファイバ突出裸部12gと被覆部前方領域11b内周面との間の離隔距離によって、クラッド放射光の照射によって高温になったフェルール11の熱が光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えることを回避できる。この光ファイバ付きフェルール10は、高温になったフェルール11の熱が光ファイバ突出裸部12eの光伝送特性に影響を与えることなく、光ファイバ12aからのクラッドモード光の取り出しを行える。
伝熱接着材からなる前側接着材13aを用いた光ファイバ付きフェルール10は、前側接着材13aのみならず、接着材13全体に伝熱接着材を用いた構成も採用可能である。
接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10は、クラッド放射光のエネルギーによる前側接着材13aやフェルール11の発熱を接着材13によって先端ヘッド部14の広範囲に分散させることができる。その結果、この光ファイバ付きフェルール10は、先端ヘッド部14の一部が局所的に高温になって光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えることをより確実に防止できる。
また、接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10は、クラッド放射光のエネルギーによる前側接着材13aやフェルール11の発熱を接着材13によって先端ヘッド部14の広範囲に分散させることで、ヒートシンクの接触、冷媒管の接触、空冷等による先端ヘッド部14からの放熱に有利である。
接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10は、クラッド放射光のエネルギーによる前側接着材13aやフェルール11の発熱を接着材13によって先端ヘッド部14の広範囲に分散させることができる。その結果、この光ファイバ付きフェルール10は、先端ヘッド部14の一部が局所的に高温になって光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えることをより確実に防止できる。
また、接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10は、クラッド放射光のエネルギーによる前側接着材13aやフェルール11の発熱を接着材13によって先端ヘッド部14の広範囲に分散させることで、ヒートシンクの接触、冷媒管の接触、空冷等による先端ヘッド部14からの放熱に有利である。
市販の被覆付き光ファイバの被覆部の樹脂製の各被覆材層はフィラーを含まず、その熱伝導率(ISO/CD 22007−2に準拠して測定した熱伝導率、ASTM E1530に準拠して測定した熱伝導率の一方又は両方。以下同)は0.5W/m・Kよりも低いことが一般的である。
伝熱接着材は、被覆付き光ファイバの無機系フィラーを含まない樹脂製の被覆部(あるいはその最外層の被覆材層)に比べて、高い熱伝導率を有する。伝熱接着材の熱伝導率は、被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)の熱伝導率に比べて高い。
なお、伝熱接着材が被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)に比べて高い熱伝導率を有する、ということは、以下の(1)、(2)が該当する。
(1)被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)及び伝熱接着材の両方の熱伝導率をISO/CD 22007−2、ASTM E1530のうち互いに同じものに準拠して測定したときに、伝熱接着材の熱伝導率が被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)の熱伝導率に比べて高い場合。
(2)被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)及び伝熱接着材の熱伝導率をISO/CD 22007−2、ASTM E1530のうち互いに異なるものに準拠して測定したときに、伝熱接着材の熱伝導率が被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)の熱伝導率に比べて高い場合。
伝熱接着材は、被覆付き光ファイバの無機系フィラーを含まない樹脂製の被覆部(あるいはその最外層の被覆材層)に比べて、高い熱伝導率を有する。伝熱接着材の熱伝導率は、被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)の熱伝導率に比べて高い。
なお、伝熱接着材が被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)に比べて高い熱伝導率を有する、ということは、以下の(1)、(2)が該当する。
(1)被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)及び伝熱接着材の両方の熱伝導率をISO/CD 22007−2、ASTM E1530のうち互いに同じものに準拠して測定したときに、伝熱接着材の熱伝導率が被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)の熱伝導率に比べて高い場合。
(2)被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)及び伝熱接着材の熱伝導率をISO/CD 22007−2、ASTM E1530のうち互いに異なるものに準拠して測定したときに、伝熱接着材の熱伝導率が被覆付き光ファイバの被覆部(あるいは最外層の被覆材層)の熱伝導率に比べて高い場合。
フェルール11のその軸線方向における被覆部前方領域11bに対応する部分を、以下、フェルール前筒部、とも言う。
接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10では、前側接着材13aやフェルール11前筒部にクラッド放射光のエネルギー吸収により生じた熱を、後側接着材13bへの伝搬によって効率良く分散できる。この光ファイバ付きフェルール10は、被覆付き光ファイバ12の二次被覆12b2の熱伝導率が0.5W/m・Kよりも低くても、前側接着材13aやフェルール11前筒部にクラッド放射光のエネルギー吸収により生じた熱を後側接着材13bへの伝搬によって効率良く分散できる。その結果、接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10は、先端ヘッド部14の一部が局所的に高温になって光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えることをより確実に防止できる。
接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10では、前側接着材13aやフェルール11前筒部にクラッド放射光のエネルギー吸収により生じた熱を、後側接着材13bへの伝搬によって効率良く分散できる。この光ファイバ付きフェルール10は、被覆付き光ファイバ12の二次被覆12b2の熱伝導率が0.5W/m・Kよりも低くても、前側接着材13aやフェルール11前筒部にクラッド放射光のエネルギー吸収により生じた熱を後側接着材13bへの伝搬によって効率良く分散できる。その結果、接着材13全体が伝熱接着材である光ファイバ付きフェルール10は、先端ヘッド部14の一部が局所的に高温になって光ファイバ12aの光伝送特性に影響を与えることをより確実に防止できる。
非閉じ込め樹脂接着材からなる前側接着材13aを有する光ファイバ付きフェルール10は、図5に示すように、例えば、鉄、銅、アルミニウムといった、熱伝導性に優れた金属からなるスリーブ21(以下、放熱用金属スリーブ、とも言う)がフェルール11に外挿固定された構成も採用可能である。
図5に示す放熱用金属スリーブ21は、その内側に、光ファイバ付きフェルール10のフェルール11の全体を収容する。また、放熱用金属スリーブ21は、その内周面をフェルール11外側周面に直接面接触させて設けられている。放熱用金属スリーブ21はフェルール11に比べて高い熱伝導率を有する。放熱用金属スリーブ21の内周面をフェルール11外側周面に直接面接触させることは、フェルール11からの放熱性向上のために好適である。
図5に示す放熱用金属スリーブ21は、その内側に、光ファイバ付きフェルール10のフェルール11の全体を収容する。また、放熱用金属スリーブ21は、その内周面をフェルール11外側周面に直接面接触させて設けられている。放熱用金属スリーブ21はフェルール11に比べて高い熱伝導率を有する。放熱用金属スリーブ21の内周面をフェルール11外側周面に直接面接触させることは、フェルール11からの放熱性向上のために好適である。
図5に示す光ファイバ付きフェルールに符号20を付記する。
図5に示す光ファイバ付きフェルール20は、図1に例示した光ファイバ付きフェルール10のフェルール11に放熱用金属スリーブ21を外挿固定した構成の先端ヘッド部22を有する。
図5に示す光ファイバ付きフェルール20は、図1に例示した光ファイバ付きフェルール10のフェルール11に放熱用金属スリーブ21を外挿固定した構成の先端ヘッド部22を有する。
図5に示す放熱用金属スリーブ21は、銅、アルミニウム等の金属製の金属スリーブ基材21aの内周面側に、梨地状等の粗面の黒色表面(内周面)を形成する金属表層21bを有している。
金属表層21bは、例えば、金属スリーブ基材21aの内周面に形成した、クロム、ニッケル等からなる無電解めっき層である。また、金属表層21bは、金属スリーブ基材21aがアルミニウム製である場合に、金属スリーブ基材21a内周側に形成したアルミニウム酸化被膜(具体的には陽極酸化皮膜)であっても良い。
金属表層21bは、例えば、金属スリーブ基材21aの内周面に形成した、クロム、ニッケル等からなる無電解めっき層である。また、金属表層21bは、金属スリーブ基材21aがアルミニウム製である場合に、金属スリーブ基材21a内周側に形成したアルミニウム酸化被膜(具体的には陽極酸化皮膜)であっても良い。
図5に示す放熱用金属スリーブ21は、フェルール11が、前側接着材13a側から照射されるクラッド放射光の少なくとも一部が透過し得るもの(例えばガラスキャピラリ等)である場合に、前側接着材13a側から照射されるクラッド放射光を、金属表層21bに京成されている梨地状等の黒色粗面表面によって吸収する。梨地状等の粗面の黒色表面が形成された金属表層を、以下、放射光吸収金属表層、とも言う。
また、放熱用金属スリーブ21は、フェルール11を透過したクラッド放射光の先端ヘッド部22からその周囲への放射を防ぐ。
また、放熱用金属スリーブ21は、フェルール11を透過したクラッド放射光の先端ヘッド部22からその周囲への放射を防ぐ。
仮に、放熱用金属スリーブ21内周面がクラッド放射光を反射する反射面である場合は、放熱用金属スリーブ21内側でのクラッド放射光の繰り返し反射等により、先端ヘッド部22における放熱用金属スリーブ21内側部分に、クラッド放射光が集中して局所的に高温になる箇所が発生する可能性がある。
放熱用金属スリーブ21を有する光ファイバ付きフェルール20は、放射用金属スリーブ21の放射光吸収金属表層21bがクラッド放射光を吸収して、クラッド放射光の反射を防ぐ。このため、この光ファイバ付きフェルール20は、放熱用金属スリーブ21内側でのクラッド放射光の繰り返し反射に起因して先端ヘッド部22における放熱用金属スリーブ21内側部分に局所的に高温になる箇所が生じることを防ぐことができる。
放熱用金属スリーブ21を有する光ファイバ付きフェルール20は、放射用金属スリーブ21の放射光吸収金属表層21bがクラッド放射光を吸収して、クラッド放射光の反射を防ぐ。このため、この光ファイバ付きフェルール20は、放熱用金属スリーブ21内側でのクラッド放射光の繰り返し反射に起因して先端ヘッド部22における放熱用金属スリーブ21内側部分に局所的に高温になる箇所が生じることを防ぐことができる。
以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、フェルールの貫通孔は,その軸線方向全長にわたって被覆付き光ファイバの被覆ファイバ部を挿入可能な断面寸法が確保されたものであれば良く、図1に例示したように一定内径で延在するものに限定されない。フェルールの貫通孔は,例えば、被覆付き光ファイバの光ファイバ突出裸部を収納する被覆部前方領域がその後側部分に比べて径小に形成された構成、等も採用可能である。
光ファイバ付きフェルールの被覆付き光ファイバは、一次被覆及び二次被覆を有するものに限定されず、樹脂被覆を一層のみ有する構成の被覆部を有する構成のものも採用可能である。
例えば、フェルールの貫通孔は,その軸線方向全長にわたって被覆付き光ファイバの被覆ファイバ部を挿入可能な断面寸法が確保されたものであれば良く、図1に例示したように一定内径で延在するものに限定されない。フェルールの貫通孔は,例えば、被覆付き光ファイバの光ファイバ突出裸部を収納する被覆部前方領域がその後側部分に比べて径小に形成された構成、等も採用可能である。
光ファイバ付きフェルールの被覆付き光ファイバは、一次被覆及び二次被覆を有するものに限定されず、樹脂被覆を一層のみ有する構成の被覆部を有する構成のものも採用可能である。
10…光ファイバ付きフェルール、11…フェルール、11a…(フェルールの)貫通孔、11b…(フェルール貫通孔の)被覆部前方領域、12…被覆付き光ファイバ、12a…光ファイバ(光ファイバ裸線)、12b…被覆部、12c…コア、12d…クラッド、12e…被覆ファイバ部、12f…(被覆ファイバ部の)挿入先端部、12g…(光ファイバの)突出裸部、13…接着材(ファイバ固定樹脂)、13a…前側接着材、13b…後側接着材、13A…液状樹脂系接着材料、14…先端ヘッド部、14a…(先端ヘッド部の)前端面、20…光ファイバ付きフェルール、21…金属スリーブ(放熱用金属スリーブ)、22…先端ヘッド部。
Claims (7)
- 円筒状のフェルールの貫通孔に、石英系ガラス製の光ファイバの側周に樹脂製の被覆部が形成された被覆付き光ファイバの先端部が挿入され、前記被覆付き光ファイバ先端部の前記被覆部及び前記光ファイバの前記被覆部先端から突出された部分である突出裸部が前記貫通孔内に設けられた接着材によって前記フェルールに接着固定され、前記貫通孔にはその軸線方向全長にわたって前記被覆付き光ファイバの前記被覆部を挿入可能な断面寸法が確保され、前記光ファイバの前記突出裸部は前記貫通孔のその軸線方向における前記被覆付き光ファイバの前記被覆部先端から前側の被覆部前方領域を埋め込む前記接着材によって前記貫通孔の断面方向中央部に固定され、前記突出裸部の先端面は前記接着材から露出されていることを特徴とする光ファイバ付きフェルール。
- 前記光ファイバはコアと前記コアの側周に形成され前記コアに比べて低屈折率のクラッドとを有し、前記貫通孔の前記被覆部前方領域を埋め込む前記接着材は前記光ファイバの前記クラッドに比べて低屈折率であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ付きフェルール。
- 前記光ファイバはコアと前記コアの側周に形成され前記コアに比べて低屈折率のクラッドとを有し、前記貫通孔の前記被覆部前方領域を埋め込む前記接着材は、前記光ファイバの前記クラッドと同等以上の屈折率を有することを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ付きフェルール。
- 前記接着材は、前記被覆付き光ファイバの前記被覆部あるいは前記被覆部を構成する複数の被覆材層のうち最外層の被覆材層に比べて熱伝導率が高いことを特徴とする請求項3に記載の光ファイバ付きフェルール。
- 前記フェルールに金属スリーブが外挿されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の光ファイバ付きフェルール。
- 前記光ファイバの前記突出裸部の前記被覆付き光ファイバ先端部の前記被覆部先端からの突出寸法は5mm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光ファイバ付きフェルール。
- 前記フェルールはガラスキャピラリであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光ファイバ付きフェルール。
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