JP3143321B2 - 強力レーザー放射線伝達用の光ファイバー・ケーブル - Google Patents

強力レーザー放射線伝達用の光ファイバー・ケーブル

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ロフィン−ズィナール・レーザ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
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【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はコアとこれを取り囲むクラッドと
からなるファイバーを有する、強力レーザー光の伝達に
適した光ファイバー・ケーブルに関するものである。フ
ァイバーの少なくとも一つの接触端は損傷を引き起こす
ことなく吸収できる部域へコアの外側の光を偏向する手
段を有する。本発明は又かかるファイバーの使用にも関
する。
【0002】通常、光ファイバー・ケーブルはコアとこ
れを取り囲むクラッドとからなるファイバーを含む。操
作を容易にするため、クラッドは保護カバーにより包囲
されるべきである。放射線はコア内を伝導される。その
コアの屈折率はコアを取り囲むクラッドの屈折率と異な
る。ステップ型光ファイバーに於て、境界面の内部全反
射は放射線の入射角がファイバーの開口数と称される臨
界角を越えない限り達成される。グレーデッド型光ファ
イバーに於て、コアの屈折率は主に放物関数として分布
し、開口数は光線が端面に衝突する位置に依存する。最
高開口数はファイバーの中央で達成される。この値はフ
ァイバー仕様に示されている。いずれの場合に於ても、
クラッドは実質的に放射線の伝導から免れるはずであ
る。通常、コアの屈折率はクラッドの屈折率より高く、
開口数はこの屈折率に於ける違いにより決定される。
【0003】強力レーザー光の伝達に於てクラッドへの
放射線は重要な問題を引き起こす。それは放射線が保護
カバーに吸収されてファイバー・ケーブルにかなりの熱
発生となり損傷が生じるからである。例えば、ファイバ
ー端面のかき傷又はダスト粒子による光散乱の結果とし
て又は入射放射線の一部がファイバー開口数から外れる
結果とし放射線はクラッドを通る。これらの問題は入来
放射線及び外出放射線の反射によりならびにダスト粒子
及び同類物の吸収により有害な熱発生を引き起こすファ
イバー・ケーブルの入口端及び出口端で最も深刻であ
る。出口端で、放射線は加工部材から反射されて直接
ラッドに入るか又は完全にファイバーの外側に来る。両
方の場合に於て、放射線は最終的に保護カバーに吸収さ
れ、熱が発生する。
【0004】米国特許4678273(SE特許443
454に対応する)はクラッドから離れるように放射線
を伝導する耐放射線伝達材料により包囲された光ファイ
バーを開示している。
【0005】米国特許3843865はクラッドの無い
コアを有する、コアの直径が端面方向に増大する光ファ
イバーを開示している。コアにリンクしていない放射線
の問題は言及されていない。また、ファイバーは200
Wを越えるパワーには明らかに適しておらず、現代材料
加工技術使用レーザーにとって十分なものではない。
【0006】本発明の目的は、ファイバー又はその保護
カバーに損傷を引き起こすことなく、好ましくは3kW
まで又は更に高い強力レーザー光伝達使用できる光フ
ァイバー・ケーブルを提供することである。
【0007】本発明はコアとこれを取り囲むクラッドと
からなるファイバーを有する光ファイバー・ケーブルに
関する。コアの少なくとも一つの接触端は直径がコア
直径よりも大きい、好ましくはクラッドの外径より大き
いロッドを備える。この端で、ファイバーはファイバー
の外側に入る光線を損傷を引き起こすことなく吸収する
光吸収部域に導くようになった反射器を備える。ロッド
はファイバーにリンクされない光線を反射器に伝導する
ようになっている。前記光吸収部域は空冷又は水冷手段
のような吸収により発生する熱を冷却する手段を備え
る。ファイバーはステップ型又はグレーデッド型の光フ
ァイバーでありうる。
【0008】コアの接触端のロッドはコアより大きい直
径を有するためパワー密度が減少し、これにより粒子、
かき傷、他の欠陥に対する耐性が増す。他の利点は、ロ
ッドファイバー接触部の修正位置にコア端を維持する
のに役立ち、それにより他の固定装置の必要をなくす。
ロッドはまた、その端面に適当な反射防止膜を備えるこ
とが出来るが、このことは細いファイバー・コアでは容
易になしえない。便利には、ロッドは本質的にコアと同
じ屈折率を有する材料からできており、例えばロッド及
コアを共に融合させることにより、それと良好な光接
触をするはずである。適当には、ロッド及びコアは同じ
材料、好ましくはガラス、更に好ましくは石英ガラスか
ら作られる。ロッド及びファイバー・コアは同じ部品か
ら作られるが、ファイバー・コアと共に融合することに
より後でロッドが付与されるのならロッドに所望の形状
を与えることはより容易になる。好ましくは、ロッドは
実質的には筒状であり、故にファイバー・コアに取り付
けられる端面はロッドの長手方向に対して実質的に垂直
な平面を構成する。結果として、ファイバーにリンクさ
れない光レーザーの多くは反射器に伝導され光吸収部域
光吸収部域で例えば、光吸収部域が冷却手段を含むこ
とにより制御状態で吸収される)へと反射される。ファ
イバーの外側の光線が進む位置を確認し又は制御できれ
ば、ロッドの他の設計もまた考えられる。
【0009】好適実施例に於ては反射器は光線の一部を
吸収し、温度センサは反射器の近傍に設けられる。これ
はファイバーの外側の放射線パワーが高すぎるなら、警
告信号をすばやく得るのを可能にする。適当には、入射
放射線の約80%から約99%まで、好ましくは約85
%から約99%まで反射され、一方残りは吸収される。
【0010】温度センサを取り替え又は補充するため
に、光検出器を設けてクラッドの外側の放射線を測定す
ることができる。光検出器は例えば、反射器に衝突した
放射線又は反射器からの放射線が伝導される光吸収部域
より反射された放射線を測定するように適応できる。
【0011】好ましくは、またファイバーはクラッド
屈折率よりも高いか又は実質的に等しい屈折率を有する
耐放射線伝達材料を備え、この材料は反射器とコアの接
触端のロッドとの間の一部の域のクラッドを包囲し光
接触するように構成される。結果として、クラッドのい
ずれの放射線も耐放射線伝達材料へとリンクアウトさ
れ、そこから制御された状態で、適宜反射器を通って
吸収部域へ伝導される。
【0012】好ましくは、光ファイバー・ケーブルの入
力端及び出力端の両方は上記の如く設計されている。本
発明はまた、本発明による光ファイバー・ケーブルを用
いることにより、光、特にレーザー光、好ましくは約5
00Wを越える、更には約1000Wを越える出力のレ
ーザー光を伝達する方法に関する。
【0013】従来技術の光ファイバー・ケーブルと比較
して、本発明のケーブルはコアに直接リンクされない放
射線、即ち、クラッドに入って来る放射線及びファイバ
ーの外側に完全に入射する放射線との両方に対しより高
い耐性を有する。これはファイバー・ケーブルの出力端
に於て特に有利である。出力端では工作物からの反射は
制御されない光の散乱を生ぜしめ、損傷を生じる危険性
が高い。最初に高パワーで温度が増える場所に温度セン
サを置くことができるため、監視可能性が向上した。フ
ァイバーの入力端及び出力端の大きい横断面積及び反射
防止膜の可能性により、パワー抵抗は従来のファイバー
より高く、反射損は従来のファイバーより低い。
【0014】次に本発明を添付図面に関して更に詳細に
述べる。
【0015】図に於て、光ファイバーの一端は例えばア
ルミニウムの、ファイバー接触部8に配置される。光フ
ァイバーは例えば石英ガラスのコア4と、コア4より低
い屈折率を有する材料でできたクラッド9とからなる。
例えば、クラッド9はガラス又は適当な屈折率のポリマ
ーから作ることができる。クラッド9の外径より大きい
直径を有する筒状ロッド1は、コア4の端面3に融合さ
れる。好ましくは、ロッド1はコア4と同じ材料から作
られる。図に示されるように、ロッド1の外径はファイ
バー接触部8の内径より僅かに小さいか又は実質的に等
しい。好ましくは、ロッド1の端面2はファイバー・ケ
ーブルが使用される波長(例えば1064nm)の反射
防止膜を備える。
【0016】ロッド1から適当な距離(例えば約5mm
から約50mmまでの距離)で、好ましくは一部吸収す
る反射器7が設けられ、これはファイバーの外側の光線
光吸収部域6へ伝導するよう構成され、光吸収部域6
は冷却フィン11を備えた熱アブダクティング(heat ab
ducting)装置10により包囲される。この装置10は例
えば、アルミニウムから作られる。冷却フィン11を取
り替えるか又は補充するために水冷の冷却ジャケット
(図示せず)は装置10に含まれる。反射器7は例え
ば、銅から作られ、又は吸収能力を増すためにステンレ
ス鋼から作られる。温度センサ13は反射面自体を構成
しない反射器7の部分に装着される。センサ13は所定
の温度で警報器をトリガーし又は単に放射線源(図示せ
ず)を遮断する装置(図示せず)に接続される。
【0017】ロッド1と反射器7との間の域の部分
に於て、クラッド9は例えば、ガラス毛細管5の形態で
クラッド9と光接触しクラッド9の屈折率を越えるか又
は等しい屈折率を有する材料により包囲される。ファイ
バー接触部8の外側で、クラッド9は保護カバー12を
備え、そのカバーは一つか又はそれ以上の異なった材料
層、例えば一つか又はそれ以上のシリコーン、ナイロン
か又は他の適当な高分子材料層からなる。ファイバー接
触部8自体の保護カバーの必要はない、なぜならファイ
バーは曲がらず又は他の機械的応力を受けないからであ
る。
【0018】好ましくは、コア4は約100μmから約
1400μmまでの直径を有し、クラッド9は約20μ
mから約500μmまでの厚さを有し、ロッド1は約2
mmから約15mmまでの直径を有し、ガラス毛細管5
は約4mmから15mmまでの外径を有する。ロッド1
は約3mmから約30mmまでの長さを有することがで
き、ガラス毛細管5は約5mmから約100mmまでの
長さを有することができる。ロッド1とガラス毛細管5
との間の距離は0mmから約100mmまで、一方ガラ
毛細管5と反射器7との間の距離は約1mmから約1
00mmまでにできる。
【0019】図示の装置は次のように操作する。開数口
を越えない角度でファイバー・コア4へ入る光線Aは
4と直接リンクされ、従来の光ファイバーと同様に
4とクラッド9との間の内部全反射によりファイバー
に伝達される。ファイバー端へ向かうがコア4に入射し
ない光線Bはクラッド9にリンクされる。光線Bはクラ
ッド9と光接触するガラス毛細管5に到達すると、クラ
ッド9からリンクアウトしてガラス毛細管5へ入り、次
いで反射器7を介してファイバー接触部8の内側の光吸
部域6へ伝導され、そこで吸収される。発生した熱は
冷却フィン11を備えた熱アブダクティング装置10の
助けにより冷却される。全くファイバーに当たらない光
線Cは反射器7の方へまっすぐ内方に伝達され、次いで
光線Bと同様に伝導される。反射器7に衝突する放射線
の一部は反射器に吸収され、その結果温度増加がセンサ
13により記録される。もしパワーが高すぎれば反射器
の温度は急速に増すので、警報装置は深刻な損傷が生じ
る充分前にトリガーされる。
【0020】従来の光ファイバー・ケーブルでは、光線
B及び光線Cは結局ファイバー・カバーに到達し、ここ
で制御されない熱発生中に吸収されたであろう。装置が
所望されるように機能すべきであるならば、ロッド1は
ファイバーにリンクされない光線が反射器7に伝導され
るがロッド1を出るときに不制御態様で屈折しないよう
に設計されなければならない。これは例えば、ロッド1
が図示されたように実質的に接触部8でコア4とクラッ
9の範囲まで平行になった周面を持つシリンダの形状
を有するならば達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ファイバー・ケーブルの一方の接触端におけ
る概略側方断面を示す。
【符号の説明】
1 ロッド 4 コア 5 ガラス毛細管 6 光吸収部域 7 反射器 9 クラッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルフ・サンドストローム スエーデン国エス−430 84 スティル ソー、アスペロー 1011 (72)発明者 スヴェン−オロヴ・ルース スエーデン国エス−443 34 レルム、 アフ、ベルケンス、ヴェーグ 17 (72)発明者 ケネット・ヴィルヘルムソン スエーデン国エス−433 50 パルティ ール、ロユールスヴェーゲン 13 (56)参考文献 特開 平5−297252(JP,A) 特開 昭59−7324(JP,A) 特開 昭62−299908(JP,A) 特開 平4−151611(JP,A) 実開 昭62−47159(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 - 6/54

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強力レーザー放射線伝達用の光ファイバ
    ー・ケーブルにおいて、 光吸収部域; コアとクラッドとを有するファイバー; 前記ファイバーの両端のうちの少なくとも一方に設けら
    れその一端の端面に融合され、実質的に円筒状であり前
    記ファイバーの直径よりも大きな直径を有するロッド; 前記ロッドから距離を置いて前記ファイバー・コアに沿
    って設けられ、前記ロッドを通って前記ファイバー・コ
    アの外側に入る光線を前記光吸収部域へ反射させる反射
    器; 前記ファイバーを包囲し、ファイバーのクラッドに光接
    触しており、前記反射器と前記ロッドとの間に配置され
    たガラス毛細管;および反射面自体を構成しない前記反
    射器の部分に設けられた温度センサを具備したことを特
    徴とする強力レーザー放射線伝達用の光ファイバー・ケ
    ーブル。
  2. 【請求項2】 前記ロッドの周表面はファイバーが長手
    方向に延びる方向に実質的に平行であることを特徴とす
    る請求項1記載の強力レーザー放射線伝達用の光ファイ
    バー・ケーブル。
  3. 【請求項3】 前記反射器が光を一部吸収することを特
    徴とする請求項1記載の強力レーザー放射線伝達用の光
    ファイバー・ケーブル。
  4. 【請求項4】 前記ガラス毛細管の屈折率はクラッドの
    屈折率より高いか又は実質的に等しく、この材料はコア
    の端面におけるロッドと反射器との間の一部の区域のク
    ラッドに光接触していることを特徴とする請求項1記載
    の強力レーザー放射線伝達用の光ファイバー・ケーブ
    ル。
  5. 【請求項5】 コアの前記接触端のロッドはコアと本質
    的に同じ屈折率を有する材料からなり、コアと光接触し
    ていることを特徴とする請求項1記載の強力レーザー放
    射線伝達用の光ファイバー・ケーブル。
  6. 【請求項6】 コアおよびその接触端のロッドは石英ガ
    ラスからできていることを特徴とする請求項1記載の強
    力レーザー放射線伝達用の光ファイバー・ケーブル。
  7. 【請求項7】 コアとクラッドとからなる光ファイバー
    により強力レーザー放射線を伝達する方法において、 a)コアの直径より大きな直径を有する実質的に円筒状
    のロッドをコアの接触両端のうちの少なくとも一つのコ
    ア端面に融合し、 b)前記ロッドから前記ファイバー・コアに沿って距離
    を置いて反射器を設け、 c)前記反射器とロッドとの間で前記ファイバーを包囲
    するガラス毛細管を設け、 d)反射面自体を構成しない前記反射器の部分に温度セ
    ンサを設け e)ロッドを通ってファイバー・コアの外側に入る光線
    を光吸収部域へ反射させるステップからなることを特徴
    とする強力レーザー放射線を伝達する方法。
  8. 【請求項8】 コア及びその接触端のロッドは石英ガラ
    スから出来ていることを特徴とする請求項7記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 コアの前記接触端のロッドはコアと本質
    的に同じ屈折率を有する材料からなり、コアと光接触し
    ていることを特徴とする請求項7記載の方法。
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JP2003107294A (ja) * 2001-09-27 2003-04-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd レーザ用光コネクタ及びレーザガイド
SE529796C2 (sv) 2006-02-08 2007-11-27 Optoskand Ab Fiberoptiskt kontaktdon
GB2450116A (en) * 2007-06-13 2008-12-17 Gsi Group Ltd Termination of an optical fibre comprising angled capillary and cladding mode stripper
CA2871254A1 (en) 2012-05-01 2013-11-07 Kortek Industries Pty Ltd Modular wireless power, light and automation control
JP5789725B2 (ja) * 2012-11-22 2015-10-07 富士フイルム株式会社 撮像装置及びその合焦方法と合焦制御プログラム
WO2015136924A1 (ja) * 2014-03-12 2015-09-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 光ファイバ装置
JP6619236B2 (ja) * 2016-01-12 2019-12-11 三菱電線工業株式会社 光コネクタ構造の損傷予防システム
JP6673026B2 (ja) * 2016-06-01 2020-03-25 日本製鉄株式会社 レーザー照射設備の異常検出装置
JP6841605B2 (ja) * 2016-06-14 2021-03-10 株式会社フジクラ 光デバイス及びレーザ装置
JP6740022B2 (ja) * 2016-06-17 2020-08-12 三菱電線工業株式会社 光コネクタ構造

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