JP2018084664A - 光コネクタ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】被照射物からの反射光による光ファイバの損傷を抑制する光コネクタ構造を提供する。【解決手段】光コネクタ構造Ｃは、コア１１ａ及びクラッド１１ｂを含む光ファイバ１１とジャケット１２とを有する光ファイバ心線１０と、光コネクタ２０と、アパーチャ３０とを備える。光コネクタ２０内において、光ファイバ心線１０の先端部分は、光ファイバ１１が露出している。アパーチャ３０は、光ファイバ心線１０の先端部分の露出した光ファイバ１１の端面がアパーチャ３０の先端側の開口端よりも後方に位置付けられるように設けられている。アパーチャ３０の孔３１の内径Ｄ及び光ファイバ１１のコア１１ａの直径ｄは１．０＜Ｄ／ｄ≦２．０である。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は光コネクタ構造に関する。

レーザ光伝送用の光ファイバケーブルは、光ファイバ心線の出射端部に光コネクタが設けられた構造を有する。そして、この光コネクタ内において、光ファイバ心線の先端部分は、ジャケットが剥離されて光ファイバが露出しており、被照射物からの反射光がジャケットに照射されるのを規制するため、環状のアパーチャが、光ファイバ心線の先端部分の露出した光ファイバが挿通されて突出するように設けられている（例えば、特許文献１）。このように光ファイバがアパーチャから突出した構成とすることにより、光ファイバの端面を容易に清掃することができる。

特開２００４−１５１６６７号公報

ところが、被照射物からの反射光は、比較的広い放散角を有しているため、光ファイバのアパーチャから突出した部分の外周面や端面の縁部に照射され、その部分を損傷させる虞がある。

本発明の課題は、被照射物からの反射光による光ファイバの損傷を抑制する光コネクタ構造を提供することである。

本発明は、コア及びクラッドを含む光ファイバと前記光ファイバを被覆するジャケットとを有する光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線の端部に設けられた光コネクタと、前記光コネクタに設けられた環状のアパーチャとを備えた光コネクタ構造であって、前記光コネクタ内において、前記光ファイバ心線の先端部分は、前記光ファイバが露出しており、前記アパーチャは、前記光ファイバ心線の前記先端部分の露出した前記光ファイバの端面が前記アパーチャの先端側の開口端よりも後方に位置付けられるように設けられ、前記アパーチャの孔の内径をＤ及び前記光ファイバの前記コアの直径をｄとしたとき１．０＜Ｄ／ｄ≦２．０である。

本発明によれば、アパーチャが、光ファイバ心線の先端部分の露出した光ファイバの端面がアパーチャの先端側の開口端よりも後方に位置付けられるように設けられると共に、アパーチャの孔の内径をＤ及び光ファイバのコアの直径をｄとしたとき１．０＜Ｄ／ｄ≦２．０であるので、被照射物からの反射光がアパーチャによって遮蔽されることとなり、それにより光ファイバの損傷を抑制することができる。

実施形態１に係る光コネクタ構造の断面図である。 実施形態１に係る光コネクタ構造の要部の拡大断面図である。 光ファイバ心線の斜視図である。 実施形態１に係る光コネクタ構造の第１の変形例の断面図である。 実施形態１に係る光コネクタ構造の第２の変形例の要部の拡大断面図である。 実施形態１に係る光コネクタ構造の第３の変形例の要部の拡大断面図である。 実施形態２に係る光コネクタ構造の断面図である。 実施形態２に係る光コネクタ構造の要部の拡大断面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光コネクタ構造Ｃを示す。実施形態に係る光コネクタ構造Ｃは、例えば、レーザ加工機等におけるレーザ光伝送用の光ファイバケーブルの出射端部に構成されるものである。

実施形態に係る光コネクタ構造Ｃは、光ファイバ心線１０と、光コネクタ２０と、先端側アパーチャ３０及び後方側アパーチャ４０と、心線保持部材５０と、サファイアチップ６０とを備える。

図２は光ファイバ心線１０を示す。

光ファイバ心線１０は、光ファイバ１１とそれを被覆するジャケット１２とを有する。光ファイバ心線１０の外径は例えば０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。

光ファイバ１１は、相対的に高屈折率なコア１１ａとそれを被覆する相対的に低屈折率のクラッド１１ｂとを含む。光ファイバ１１は、例えば、コア１１ａが純粋石英ガラスで形成されており、クラッド１１ｂが、フッ素等の屈折率を低下させるドーパントがドープされた石英ガラスで形成されている。光ファイバ１１の外径φは例えば２５０μｍ以上１５００μｍ以下である。コア１１ａの直径ｄは例えば５０μｍ以上１２００μｍ以下である。光ファイバ１１の開口数ＮＡは、波長が１０６４ｎｍの光に対して例えば０．１０以上０．３０以下である。なお、光ファイバ１１は、クラッド１１ｂの外側を更に被覆するサポート層を含んでいてもよい。

ジャケット１２は例えば光透過性を有する樹脂で形成されている。ジャケット１２は、単一層で構成されていてもよく、また、内側樹脂層と外側樹脂層との二層で構成されていてもよい。単一層のジャケット１２を形成する樹脂材料としては、例えば紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。二層のジャケット１２の内側樹脂層を形成する樹脂材料としては、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。二層のジャケット１２の外側樹脂層を形成する樹脂材料としては、例えばナイロン樹脂やフッ素系樹脂（テトラフルオロエチレン樹脂等）が挙げられる。ジャケット１２の厚さは例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。

光ファイバ心線１０の先端部分は、ジャケット１２が剥離されて光ファイバ１１が露出している。

光コネクタ２０は、例えばステンレスなどの金属等で形成された略円筒体で構成されている。光コネクタ２０の内部には、先端側の大径の円筒孔の大径孔２１とそれに連続する後方側の小径の円筒孔の小径孔２２とが形成されている。光コネクタ２０は、光ファイバ心線１０が中心軸位置を延びるように配置されると共に、先端部分の露出した光ファイバ１１が大径孔２１に配置され、且つその先端部分の基端部及びジャケット１２で被覆された部分が小径孔２２に配置されているように、光ファイバ心線１０の出射端部に設けられている。

先端側アパーチャ３０は、光ファイバ１１の外径φよりもやや大きい内径Ｄの円筒孔３１が形成されると共に光コネクタ２０の外径とほぼ同一の外径を有する環状盤で構成されている。先端側アパーチャ３０は、放熱性が優れるという観点から、例えば銅等の金属で形成されていることが好ましい。先端側アパーチャ３０の先端側表面は、被照射物からの反射光の反射率を高める観点から、金メッキやコーティング等が施されていることが好ましい。そして、先端側アパーチャ３０は、光ファイバ心線１０の先端部分の露出した光ファイバ１１の端面が先端側アパーチャ３０の先端側の開口端よりも後方に位置付けられると共に、光コネクタ２０の先端側開口を覆うように設けられている。また、先端側アパーチャ３０の円筒孔３１の内径をＤ及び光ファイバ１１のコア１１ａの直径をｄとしたとき１．０＜Ｄ／ｄ≦２．０である。先端側アパーチャ３０の厚さ、従って、円筒孔３１の長さは例えば２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。なお、先端側アパーチャ３０は、図３に示すように、光コネクタ２０の大径孔２１の内径とほぼ同一の外径を有し、光コネクタ２０の大径孔２１における先端部分に内嵌めされた構成であってもよい。

後方側アパーチャ４０は、光ファイバ１１の外径φよりもやや大きい内径の円筒孔４１が形成されると共に光コネクタ２０の大径孔２１の内径とほぼ同一の外径を有する環状盤で構成されている。後方側アパーチャ４０は、放熱性に優れる例えば銅等の金属で形成されていることが好ましい。後方側アパーチャ４０は、光コネクタ２０の大径孔２１における後方端部分に内嵌めされると共に、光ファイバ心線１０の先端部分の露出した光ファイバ１１が挿通されるように設けられている。このように先端側アパーチャ３０及び後方側アパーチャ４０が組み合わされて設けられていることにより、被照射物からの反射光がジャケット１２まで達することが困難となるので、被照射物からの反射光によるジャケット１２の焼損を有効に抑制することができる。

心線保持部材５０は、光ファイバ心線１０の外径とほぼ同一の内径の円筒孔５１が形成されると共に光コネクタ２０の小径孔２２の内径とほぼ同一の外径を有する円筒体で構成されている。心線保持部材５０は、放熱性に優れる例えば銅等の金属で形成されていることが好ましい。心線保持部材５０は、光コネクタ２０の小径孔２２における先端側部分に内嵌めされると共に、光ファイバ心線１０を外嵌め保持するように設けられている。

サファイアチップ６０は、光ファイバ１１の外径φよりもやや大きい内径の円筒孔６１が形成されると共に光コネクタ２０の大径孔２１の内径とほぼ同一の外径を有する円筒状に形成されている。サファイアチップ６０は、光コネクタ２０の大径孔２１における後方側アパーチャ４０が設けられた位置よりも先端側の軸方向の中間部分に内嵌めされると共に、光ファイバ心線１０の先端部分の露出した光ファイバ１１が挿通されるように設けられている。

以上の構成の実施形態１に係る光コネクタ構造Ｃによれば、先端側アパーチャ３０が、光ファイバ心線１０の先端部分の露出した光ファイバ１１の端面が先端側アパーチャ３０の先端側の開口端よりも後方に位置付けられるように設けられると共に、先端側アパーチャ３０の円筒孔３１の内径をＤ及び光ファイバ１１のコア１１ａの直径をｄとしたとき１．０＜Ｄ／ｄ≦２．０であるので、被照射物からの反射光が先端側アパーチャ３０によって遮蔽されることとなり、それにより光ファイバ１１の損傷を抑制することができる。

先端側アパーチャ３０及び光ファイバ１１の位置関係について、図１に示すように、先端側アパーチャ３０の後方側の開口端と光ファイバ１１の端面とが一致していてもよく、また、図４Ａに示すように、先端側アパーチャ３０の後方側の開口端の後方に光ファイバ１１の端面が位置付けられていてもよく、更に、図４Ｂに示すように、光ファイバ１１の先端の一部が先端側アパーチャ３０の円筒孔３１に挿入されて先端側アパーチャ３０の先端側の開口端と後方側の開口端との間に光ファイバ１１の端面が位置付けられていてもよい。

先端側アパーチャ３０の円筒孔３１の内径Ｄと光ファイバ１１のコア１１ａの直径ｄとの関係について、被照射物からの反射光を遮蔽し、それにより光ファイバ１１の損傷を抑制すると共に、先端側アパーチャ３０が光ファイバ１１からの出射光の光路障害となるのを阻止する観点からは、１．１≦Ｄ／ｄ≦１．５であることが好ましい。具体的には、例えば光ファイバ１１のコア１１ａの直径ｄが７５０μｍのとき、先端側アパーチャ３０の円筒孔３１の内径Ｄは１０００μｍ以上１５００μｍ以下であることが好ましい。

同様の観点から、先端側アパーチャ３０の先端側の開口端から光ファイバ１１の端面までの距離をＬ及び波長１０６４nmの光に対する光ファイバ１１の開口数をＮＡとしたとき、Ｄ／（２Ｌ）＞ＮＡであることが好ましい。

同様の観点から、光ファイバ１１の外径をφとしたとき、１．０＜Ｄ／φ≦２．０であることが好ましく、１．１≦Ｄ／φ≦１．５であることがより好ましい。

光ファイバ１１の端面の清掃性の観点からは、先端側アパーチャ３０は、光コネクタ２０に対して脱着可能に設けられていることが好ましい。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る光コネクタ構造Ｃを示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号で示す。

実施形態２に係る光コネクタ構造Ｃでは、先端側アパーチャ３０は、先端側に円錐台状凹部が形成されており、その表面が光ファイバ１１の軸方向に対して角度θだけ傾斜した傾斜面に構成されている。つまり、先端側アパーチャ３０の先端側の表面が光ファイバ１１の軸方向に対する非垂直面に構成されている。このように先端側アパーチャ３０の先端側の表面が光ファイバ１１の軸方向に対する非垂直面に構成されていることにより、被照射物からの反射光が先端側アパーチャ３０と被照射物との間を往復することなく外部に逃がすことができる。被照射物からの反射光を外部に逃がすと共に、先端側アパーチャ３０の表面で反射した光が光コネクタ２０側に伝搬するのを規制する観点から、傾斜角θは、好ましくは４５°＜θ＜９０°、より好ましくは５０°＜θ＜７０°である。

その他の構成及び作用効果は実施形態１と同一である。

（その他の実施形態）
上記実施形態１及び２では、光ファイバケーブルの出射端部に構成された光コネクタ構造Ｃとしたが、特にこれに限定されるものではなく、入射端部に構成されたものであってもよい。その場合、光源からの光が先端側アパーチャ３０によって遮蔽されることとなり、それにより光ファイバ１１の損傷を抑制することができる。

上記実施形態２では、先端側アパーチャ３０の先端側に円錐台状凹部が形成された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、多角形錐台状凹部が形成されていてもよく、また、表面が曲面のボウル状凹部が形成されていてもよく、更に、先端側に膨出した凸部が形成されていてもよい。

本発明は、光コネクタ構造の技術分野について有用である。

Ｃ 光コネクタ構造
１０ 光ファイバ心線
１１ 光ファイバ
１１ａ コア
１１ｂ クラッド
１２ ジャケット
２０ 光コネクタ
２１ 大径孔
２２ 小径孔
３０ 先端側アパーチャ
３１，４１，５１，６１ 円筒孔
４０ 後方側アパーチャ
５０ 心線保持部材
６０ サファイアチップ

Claims (5)

1. コア及びクラッドを含む光ファイバと前記光ファイバを被覆するジャケットとを有する光ファイバ心線と、
   前記光ファイバ心線の端部に設けられた光コネクタと、
   前記光コネクタに設けられた環状のアパーチャと、
   を備えた光コネクタ構造であって、
   前記光コネクタ内において、前記光ファイバ心線の先端部分は、前記光ファイバが露出しており、
   前記アパーチャは、前記光ファイバ心線の前記先端部分の露出した前記光ファイバの端面が前記アパーチャの先端側の開口端よりも後方に位置付けられるように設けられ、
   前記アパーチャの孔の内径をＤ及び前記光ファイバの前記コアの直径をｄとしたとき、
   １．０＜Ｄ／ｄ≦２．０
   である光コネクタ構造。
2. 請求項１に記載された光コネクタ構造において、
   前記アパーチャの先端側の開口端から前記光ファイバの端面までの距離をＬ及び波長１０６４ｎｍの光に対する前記光ファイバの開口数をＮＡとしたとき、
   Ｄ／（２Ｌ）＞ＮＡ
   である光コネクタ構造。
3. 請求項１又は２に記載された光コネクタ構造において、
   前記光ファイバの外径をφとしたとき、
   １．０＜Ｄ／φ≦２．０
   である光コネクタ構造。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された光コネクタ構造において、
   前記アパーチャが前記光コネクタに対して脱着可能に設けられている光コネクタ構造。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された光コネクタ構造において、
   前記アパーチャの先端側の表面が前記光ファイバの軸方向に対する非垂直面に構成されている光コネクタ構造。

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