JP4748575B2 - 光ファイバライトガイドの端末部保護機構 - Google Patents
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Description
本発明は，光ファイバライトガイドの端末部保護機構に関するものである。
多数本の光ファイバ素線を束ねて構成する光ファイバライトガイドにおいて，光の入射効率の向上を主目的として，夫々の光ファイバ素線の端部の被覆を除去し，この被覆除去部分に対応する光ファイバ束の先端側にガラスパイプを嵌合して加熱手段により加熱し，光ファイバ素線の端部をガラスパイプと共に溶融させることにより，束ねた多数本の光ファイバ素線のクラッドが溶融により一体化した端末部を形成するものがある。例えば特許文献１，特許文献２を参照のこと。
特開昭５７−９７５０３号公報
特開平６−３４７６４５号公報
このような光ファイバライトガイドにおいて，上記端末部にハイパワーレーザ等のレーザー光源から高出力レーザー光を入射させた場合，それらの配置によっては，入射光が外周側のガラスパイプ内も透過し，ガラスパイプを通った入射光が光ファイバ素線の被覆や，束ねた多数の光ファイバ素線を維持，保護するための保護材を加熱して燃焼させてしまうことがある。
以上の課題を解決するために，本発明では，光ファイバ束を構成する多数本の光ファイバ素線の夫々の端部の被覆を除去し，この被覆除去部分に対応する前記光ファイバ束の先端側にガラスパイプを嵌合して加熱手段により加熱し，前記光ファイバ素線の端部を前記ガラスパイプと共に溶融させることにより，束ねた多数本の前記光ファイバ素線のクラッドが溶融により一体化された端末部を形成した光ファイバライトガイドにおいて，前記ガラスパイプは前記端末部への入射光に対して透過性を有し，また前記光ファイバ束は，前記光ファイバ素線の前記被覆除去部分を，前記ガラスパイプの端部との間に隙間を形成するように被覆部分と共に保護チューブで保持すると共に，前記保護チューブと前記ガラスパイプの端部間の隙間に，前記端末部への入射光に対して不透明の耐熱保護材を充填した光ファイバライトガイドの端末部保護機構を提案する。
そして本発明では，上記の構成において，保護チューブは，熱収縮チューブとすることを提案する。
また本発明では，上記の構成において，耐熱保護材は，白色のセラミック系接着剤とすることを提案する。
本発明では，束ねた多数本の光ファイバ素線のクラッドが溶融により一体化された端末部を形成した光ファイバライトガイドにおいて，被覆除去部分は，被覆部分と共に熱収縮チューブ等の保護チューブにより，束として保持され，そして保護される。
そして本発明に係る光ファイバライトガイドでは，端末部にハイパワーレーザ等のレーザー光源から高出力レーザー光を入射させた場合において，配置により入射光が外周側のガラスパイプ内を透過した場合にも，透過した入射光は，不透明の耐熱保護材に遮られるため，光ファイバ素線の被覆や保護チューブの焼損を防止することができる。
不透明の耐熱保護材として，例えば，白色のセラミック系接着剤を使用すると，自体の耐熱性と光の反射作用により，耐熱保護材自体の焼損をも防止することができる。
次に，本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
まず，図１は本発明の機構を適用した光ファイバライトガイドの端末部の外観を模式的に示す正面図，図２は縦断面図，また図３は斜視図である。
これらの図に示すように，本発明では，光ファイバ束１を構成する多数本の光ファイバ素線２の夫々の端部の被覆を除去し，この被覆除去部分３に対応する光ファイバ束１の先端側にガラスパイプ４を嵌合して加熱手段により加熱し，光ファイバ素線２の端部をガラスパイプ４と共に溶融させることにより，束ねた多数本の光ファイバ素線２のクラッド５が溶融により一体化された端末部６を形成した光ファイバライトガイドにおいて，光ファイバ束１は光ファイバ素線２の被覆除去部分３を，ガラスパイプ４の端部との間に隙間７を形成するように被覆部分８と共に保護チューブ９で保持すると共に，保護チューブ９とガラスパイプ４の端部間の隙間７に不透明の耐熱保護材１０を充填した構成を特徴としている。図３の斜視図に示すように，溶融が良好に成された場合には，全ての光ファイバ素線２のクラッド５が，模式的に示すように六角形となって隣接するクラッドと当接するように溶融一体化し，光の入射効率が非常に高い構造が形成される。尚，符号５ｃは各光ファイバ素線２のコアである。
まず，図１は本発明の機構を適用した光ファイバライトガイドの端末部の外観を模式的に示す正面図，図２は縦断面図，また図３は斜視図である。
これらの図に示すように，本発明では，光ファイバ束１を構成する多数本の光ファイバ素線２の夫々の端部の被覆を除去し，この被覆除去部分３に対応する光ファイバ束１の先端側にガラスパイプ４を嵌合して加熱手段により加熱し，光ファイバ素線２の端部をガラスパイプ４と共に溶融させることにより，束ねた多数本の光ファイバ素線２のクラッド５が溶融により一体化された端末部６を形成した光ファイバライトガイドにおいて，光ファイバ束１は光ファイバ素線２の被覆除去部分３を，ガラスパイプ４の端部との間に隙間７を形成するように被覆部分８と共に保護チューブ９で保持すると共に，保護チューブ９とガラスパイプ４の端部間の隙間７に不透明の耐熱保護材１０を充填した構成を特徴としている。図３の斜視図に示すように，溶融が良好に成された場合には，全ての光ファイバ素線２のクラッド５が，模式的に示すように六角形となって隣接するクラッドと当接するように溶融一体化し，光の入射効率が非常に高い構造が形成される。尚，符号５ｃは各光ファイバ素線２のコアである。
そこで次に上述した端末部を加工する装置及び加工方法の一例を添付図面を参照して説明する。
まず装置を模式的に示す図４において，符号１１は真空ポンプ１２に連なる縦長の真空チャンバであり，この真空チャンバ１１を，その軸１３の回りに回転可能とするように基体１４に支持する。真空チャンバ１１を回転可能とする構成は適宜であり，例えば基体１４はガラス旋盤を利用し，この右側のチャックに真空チャンバ１１を固定して，この真空チャンバ１１を回転可能に支持している。基体１４にはバーナー台１５をレール１６により，上記軸１３と平行な方向に移動可能に構成している。バーナー台１５にはバーナー１７を装置しており，このバーナー１７は酸水素バーナーとして構成しており，マスフローメーター１８を介して酸素ボンベ１９と水素ボンベ２０に接続している。尚，符号２１は圧力計である。
まず装置を模式的に示す図４において，符号１１は真空ポンプ１２に連なる縦長の真空チャンバであり，この真空チャンバ１１を，その軸１３の回りに回転可能とするように基体１４に支持する。真空チャンバ１１を回転可能とする構成は適宜であり，例えば基体１４はガラス旋盤を利用し，この右側のチャックに真空チャンバ１１を固定して，この真空チャンバ１１を回転可能に支持している。基体１４にはバーナー台１５をレール１６により，上記軸１３と平行な方向に移動可能に構成している。バーナー台１５にはバーナー１７を装置しており，このバーナー１７は酸水素バーナーとして構成しており，マスフローメーター１８を介して酸素ボンベ１９と水素ボンベ２０に接続している。尚，符号２１は圧力計である。
以上の実施の形態では，加熱手段として酸水素バーナーを用いているが，加熱手段としては，この他，電気ヒーター，高周波電磁誘導加熱装置，炭酸ガスレーザ等の適宜のものを利用することができる。
次に図５において，上述したとおり符号２は光ファイバ素線であり，この光ファイバ素線２の所定本数を束ねて光ファイバ束１を構成している。符号２２は光ファイバ素線２の所定本数を束ねて支持する束バンドである。
尚，図１〜図２８において，同一の符号は，同一の構成要素を示すものである。
以上の構成において，上記装置を用いた端末部６の加工の手順を次に説明する。
１．まず図６において，光ファイバ束１の端部をクリップ２３等で軽く押さえ，光ファイバ素線２を拡げる。
２．次いで拡げた端部を，例えば先端６〜７ｃｍ程度を濃硫酸等の処理液により処理して光ファイバ素線２の被覆を除去した後，水やエタノール等を用いて洗浄を行う。こうして被覆を除去した被覆除去部分を，上述したように符号３で示し，また被覆を除去していない部分，即ち，ここで云う被覆部分を符号８で示している。
３．次いで図７においては，拡がっている光ファイバ束１の被覆除去部分３の端部をエタノールに浸して穂先を揃え，これに図７，図８に示すようにガラスパイプ４（例えばバイコールや石英ガラス）を嵌合し，光ファイバ束１の被覆除去部分３の先端１〜２ｃｍをガラスパイプ４から突出させる。この後，再度エタノールで超音波洗浄を行う。この超音波洗浄には，被覆除去部分３を整列させる効果もある。その後，ヒートガン等により熱風を当てて乾燥させる。
４．次いで図９では，光ファイバ束１を真空チャンバ１１に気密的に支持するために，光ファイバ束１に治具２４を嵌合する。
５．治具２４の内径はガラスパイプ４の外形よりも僅かに大きいものとし，図１０に示すようにガラスパイプ４の端部にテフロン（登録商標）シール２５等のシール材を施して，図１１に示すように治具２４をガラスパイプ４に嵌合した際に，テフロン（登録商標）シール２５により気密を確保する構成とする。
６．次いで図１２に示すように光ファイバ束１を治具２４により真空チャンバ１１の貫通支持部２６にＯリング等を用いて気密的に支持する。
７．次に，真空チャンバ１１を回転させた状態で，バーナー１７に点火し，水素炎の状態において，図１３に示すように，治具２４側の１ｃｍ程度を除いて，ガラスパイプ４の部分と先端の光ファイバ束１の部分を往復させながらじっくりと炙る。この過程により，光ファイバ束１に付着していたエタノールや水等の洗浄液を蒸発して除去することができる。また，被覆の残留物，塵や埃を燃焼させて炭化させ，後工程の真空吸引により除去する効果もある。
８．次いでバーナー１７を酸水素炎とし，まず図１４に示すようにガラスパイプ４の先端から突出している光ファイバ束１の被覆除去部分３の先端を炙る。この過程では，炙られた光ファイバ束１の状態により酸水素炎の火力状態を知ることができ，こうして適切な火力に調節を行うことができる。
９．前過程において火力を適切に調節したら，図１５に示すようにバーナー１７を徐々に図中右側に移動して，まずガラスパイプ４の，先端から突出している直ぐの部分を炙る。例えば５〜１０分程度炙って，この部分の光ファイバ束１の被覆除去部分３を十分に溶融させる。
１０．次いで図１６に示すように，バーナー１７を徐々に図中右側に移動して，まずガラスパイプ４の先端部分を炙り，例えば５〜１０分程度炙って，この部分のガラスパイプ４を十分に溶融させる。
１１．次いで図１７に示すように，バーナー１７を更に図中右側に移動して，ガラスパイプ４の先端部分のみを炙って，この部分のガラスパイプ４を十分に溶融させる。
１２．前工程においてガラスパイプ４の先端部分が十分に溶融したことを確認したら，真空ポンプ２を運転して真空チャンバ１１からの真空吸引を開始する。真空吸引を開始してから，ある時間が経過すると，回転により均一に加熱されたガラスパイプ４と光ファイバ束１の被覆除去部分３の端部が次第に溶融し，溶融したガラスパイプ４の部分が真空チャンバ１１を介して加わる真空圧により内部に吸引されて縮径し，光ファイバ束１の外周を内側に押すため，図１８に示すように次第に凹んでくる。そして時間が経過すると，光ファイバ素線２のクラッド間の隙間が次第に埋まっていって透明になって行く。このような透明部分２８においては，図３に示したように，全ての光ファイバ素線２の被覆除去部分３のクラッドが，模式的に示すように六角形となって隣接するクラッドと当接するように溶融一体化し，光の入射効率が非常に高い構造が形成される。
１３．時間が経過して真空チャンバ１１内が十分な真空状態に達したら，バーナー１７を更に右側に移動して，図１９に示すように透明部分２８を拡大する。
１４．次いで，図２０に示すようにバーナー１７の酸水素炎２７をガラスパイプ４の部分から外して，透明部分２８の長さが所定の長さ以上有るかを確認する。
１５．図２０に示すように，溶融して真空により凹んだ個所と，溶融していない個所の間には大きな曲率の曲がり部２９が生じており，このままでは，外周側の光ファイバ素線２に曲がり損失が生じてしまう。
１６．そこで次に，図２１に示すように，バーナー１７の酸水素炎２７を曲がり部２９にもたらし，左右に移動させながら曲がり部２９を炙り，曲がり部を均して，図２２の状態とする。
１７．以上の過程により溶融処理が完了し，次には冷却時間経過後，図２３に示すように端末加工した光ファイバ束１を治具２４ごと真空チャンバ１１から取り外す。
１８．次いで図２４に示すように治具２４をガラスパイプ４から外した後，図２５に示すようにテフロン（登録商標）シール２５を取り除く。
１９．次いで図２６に示すように，研磨代が含まれるように透明部２８の適所を横断方向に切断する。
２０．次いで図２７に示すように，光ファイバ束１の被覆部分８と被覆除去部分３を，ガラスパイプ４の端部との間に隙間７を形成するように熱収縮チューブ等の保護チューブ９で保持する。
２１．次いで図２８に示すように，保護チューブ９とガラスパイプ４の端部間の隙間７に，例えば白色のセラミックス系接着剤等の不透明の耐熱保護材１０を充填して端末部６の加工を完了する。
１．まず図６において，光ファイバ束１の端部をクリップ２３等で軽く押さえ，光ファイバ素線２を拡げる。
２．次いで拡げた端部を，例えば先端６〜７ｃｍ程度を濃硫酸等の処理液により処理して光ファイバ素線２の被覆を除去した後，水やエタノール等を用いて洗浄を行う。こうして被覆を除去した被覆除去部分を，上述したように符号３で示し，また被覆を除去していない部分，即ち，ここで云う被覆部分を符号８で示している。
３．次いで図７においては，拡がっている光ファイバ束１の被覆除去部分３の端部をエタノールに浸して穂先を揃え，これに図７，図８に示すようにガラスパイプ４（例えばバイコールや石英ガラス）を嵌合し，光ファイバ束１の被覆除去部分３の先端１〜２ｃｍをガラスパイプ４から突出させる。この後，再度エタノールで超音波洗浄を行う。この超音波洗浄には，被覆除去部分３を整列させる効果もある。その後，ヒートガン等により熱風を当てて乾燥させる。
４．次いで図９では，光ファイバ束１を真空チャンバ１１に気密的に支持するために，光ファイバ束１に治具２４を嵌合する。
５．治具２４の内径はガラスパイプ４の外形よりも僅かに大きいものとし，図１０に示すようにガラスパイプ４の端部にテフロン（登録商標）シール２５等のシール材を施して，図１１に示すように治具２４をガラスパイプ４に嵌合した際に，テフロン（登録商標）シール２５により気密を確保する構成とする。
６．次いで図１２に示すように光ファイバ束１を治具２４により真空チャンバ１１の貫通支持部２６にＯリング等を用いて気密的に支持する。
７．次に，真空チャンバ１１を回転させた状態で，バーナー１７に点火し，水素炎の状態において，図１３に示すように，治具２４側の１ｃｍ程度を除いて，ガラスパイプ４の部分と先端の光ファイバ束１の部分を往復させながらじっくりと炙る。この過程により，光ファイバ束１に付着していたエタノールや水等の洗浄液を蒸発して除去することができる。また，被覆の残留物，塵や埃を燃焼させて炭化させ，後工程の真空吸引により除去する効果もある。
８．次いでバーナー１７を酸水素炎とし，まず図１４に示すようにガラスパイプ４の先端から突出している光ファイバ束１の被覆除去部分３の先端を炙る。この過程では，炙られた光ファイバ束１の状態により酸水素炎の火力状態を知ることができ，こうして適切な火力に調節を行うことができる。
９．前過程において火力を適切に調節したら，図１５に示すようにバーナー１７を徐々に図中右側に移動して，まずガラスパイプ４の，先端から突出している直ぐの部分を炙る。例えば５〜１０分程度炙って，この部分の光ファイバ束１の被覆除去部分３を十分に溶融させる。
１０．次いで図１６に示すように，バーナー１７を徐々に図中右側に移動して，まずガラスパイプ４の先端部分を炙り，例えば５〜１０分程度炙って，この部分のガラスパイプ４を十分に溶融させる。
１１．次いで図１７に示すように，バーナー１７を更に図中右側に移動して，ガラスパイプ４の先端部分のみを炙って，この部分のガラスパイプ４を十分に溶融させる。
１２．前工程においてガラスパイプ４の先端部分が十分に溶融したことを確認したら，真空ポンプ２を運転して真空チャンバ１１からの真空吸引を開始する。真空吸引を開始してから，ある時間が経過すると，回転により均一に加熱されたガラスパイプ４と光ファイバ束１の被覆除去部分３の端部が次第に溶融し，溶融したガラスパイプ４の部分が真空チャンバ１１を介して加わる真空圧により内部に吸引されて縮径し，光ファイバ束１の外周を内側に押すため，図１８に示すように次第に凹んでくる。そして時間が経過すると，光ファイバ素線２のクラッド間の隙間が次第に埋まっていって透明になって行く。このような透明部分２８においては，図３に示したように，全ての光ファイバ素線２の被覆除去部分３のクラッドが，模式的に示すように六角形となって隣接するクラッドと当接するように溶融一体化し，光の入射効率が非常に高い構造が形成される。
１３．時間が経過して真空チャンバ１１内が十分な真空状態に達したら，バーナー１７を更に右側に移動して，図１９に示すように透明部分２８を拡大する。
１４．次いで，図２０に示すようにバーナー１７の酸水素炎２７をガラスパイプ４の部分から外して，透明部分２８の長さが所定の長さ以上有るかを確認する。
１５．図２０に示すように，溶融して真空により凹んだ個所と，溶融していない個所の間には大きな曲率の曲がり部２９が生じており，このままでは，外周側の光ファイバ素線２に曲がり損失が生じてしまう。
１６．そこで次に，図２１に示すように，バーナー１７の酸水素炎２７を曲がり部２９にもたらし，左右に移動させながら曲がり部２９を炙り，曲がり部を均して，図２２の状態とする。
１７．以上の過程により溶融処理が完了し，次には冷却時間経過後，図２３に示すように端末加工した光ファイバ束１を治具２４ごと真空チャンバ１１から取り外す。
１８．次いで図２４に示すように治具２４をガラスパイプ４から外した後，図２５に示すようにテフロン（登録商標）シール２５を取り除く。
１９．次いで図２６に示すように，研磨代が含まれるように透明部２８の適所を横断方向に切断する。
２０．次いで図２７に示すように，光ファイバ束１の被覆部分８と被覆除去部分３を，ガラスパイプ４の端部との間に隙間７を形成するように熱収縮チューブ等の保護チューブ９で保持する。
２１．次いで図２８に示すように，保護チューブ９とガラスパイプ４の端部間の隙間７に，例えば白色のセラミックス系接着剤等の不透明の耐熱保護材１０を充填して端末部６の加工を完了する。
本発明は以上のとおりであるので，以下に示すような特徴を有する。
１．束ねた多数本の光ファイバ素線のクラッドが溶融により一体化された端末部を形成した光ファイバライトガイドにおいて，被覆除去部分を，被覆部分と共に熱収縮チューブ等の保護チューブにより，束として保持し，そして保護することができる。
２．以上の構成であることから，端末部にハイパワーレーザ等のレーザー光源から高出力レーザー光を入射させた場合において，入射光が外周側のガラスパイプ内を透過した場合にも，透過した入射光は，不透明の耐熱保護材に遮られるため，光ファイバ素線の被覆や保護チューブの焼損を防止することができる。
３．不透明の耐熱保護材として，例えば，白色のセラミック系接着剤を使用すると，自体の耐熱性と光の反射作用により，耐熱保護材自体の焼損を防止することができる。
１．束ねた多数本の光ファイバ素線のクラッドが溶融により一体化された端末部を形成した光ファイバライトガイドにおいて，被覆除去部分を，被覆部分と共に熱収縮チューブ等の保護チューブにより，束として保持し，そして保護することができる。
２．以上の構成であることから，端末部にハイパワーレーザ等のレーザー光源から高出力レーザー光を入射させた場合において，入射光が外周側のガラスパイプ内を透過した場合にも，透過した入射光は，不透明の耐熱保護材に遮られるため，光ファイバ素線の被覆や保護チューブの焼損を防止することができる。
３．不透明の耐熱保護材として，例えば，白色のセラミック系接着剤を使用すると，自体の耐熱性と光の反射作用により，耐熱保護材自体の焼損を防止することができる。
１ 光ファイバ束
２ 光ファイバ素線
３ 被覆除去部分
４ ガラスパイプ
５ クラッド
５ｃ コア
６ 端末部
７ 隙間
８ 被覆部分
９ 保護チューブ
１０ 耐熱保護材
１１ 真空チャンバ
１２ 真空ポンプ
１３ 軸
１４ 基体
１５ バーナー台
１６ レール
１７ バーナー
１８ マスフローメーター
１９ 酸素ボンベ
２０ 水素ボンベ
２１ 圧力計
２２ 束バンド
２３ クリップ
２４ 治具
２５ テフロン（登録商標）シール
２６ 貫通支持部
２７ 火炎
２８ 透明部
２９ 曲がり部
２ 光ファイバ素線
３ 被覆除去部分
４ ガラスパイプ
５ クラッド
５ｃ コア
６ 端末部
７ 隙間
８ 被覆部分
９ 保護チューブ
１０ 耐熱保護材
１１ 真空チャンバ
１２ 真空ポンプ
１３ 軸
１４ 基体
１５ バーナー台
１６ レール
１７ バーナー
１８ マスフローメーター
１９ 酸素ボンベ
２０ 水素ボンベ
２１ 圧力計
２２ 束バンド
２３ クリップ
２４ 治具
２５ テフロン（登録商標）シール
２６ 貫通支持部
２７ 火炎
２８ 透明部
２９ 曲がり部
Claims (3)
- 光ファイバ束を構成する多数本の光ファイバ素線の夫々の端部の被覆を除去し，この被覆除去部分に対応する前記光ファイバ束の先端側にガラスパイプを嵌合して加熱手段により加熱し，前記光ファイバ素線の端部を前記ガラスパイプと共に溶融させることにより，束ねた多数本の前記光ファイバ素線のクラッドが溶融により一体化された端末部を形成した光ファイバライトガイドにおいて，前記ガラスパイプは前記端末部への入射光に対して透過性を有し，また前記光ファイバ束は，前記光ファイバ素線の前記被覆除去部分を，前記ガラスパイプの端部との間に隙間を形成するように被覆部分と共に保護チューブで保持すると共に，前記保護チューブと前記ガラスパイプの端部間の隙間に，前記端末部への入射光に対して不透明の耐熱保護材を充填したことを特徴とする光ファイバライトガイドの端末部保護機構。
- 保護チューブは，熱収縮チューブとすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバライトガイドの端末部保護機構。
- 耐熱保護材は，白色のセラミック系接着剤とすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバライトガイドの端末部保護機構。
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- 2005-10-05 JP JP2005292924A patent/JP4748575B2/ja not_active Expired - Fee Related
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