JP5090539B2 - Optical fiber, light source device for illumination, and image display device - Google Patents
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Description
本発明は、照明用光源装置や画像表示装置等において、光伝送手段として用いられる光ファイバに関するものである。 The present invention relates to an optical fiber used as an optical transmission means in an illumination light source device, an image display device, or the like.
光源と、この光源から射出される光の出力端が別位置に配置されるような光源装置においては、光伝送路の構成に高い自由度を与えることが可能な、光ファイバがよく用いられる。特に、光源に、微小サイズの発光点から指向性の高い光を射出することが可能なレーザを用いる場合には、光ファイバへのレーザ光の入射において高い光利用効率が得られるため、光ファイバはレーザ光源を採用した光源装置の光伝送手段として有効である。 In a light source device in which a light source and an output end of light emitted from the light source are arranged at different positions, an optical fiber that can give a high degree of freedom to the configuration of the optical transmission path is often used. In particular, when a laser capable of emitting light with high directivity from a light emitting point having a small size is used as a light source, high light utilization efficiency can be obtained when laser light is incident on the optical fiber. Is effective as an optical transmission means of a light source device employing a laser light source.
光ファイバ芯線は、光を導くコアと、被覆部材であるクラッド層、被覆層から構成される。このクラッド層、被覆層は、一般に樹脂系材料等の光吸収率が高い材料からなるものが多く、これらの層に光が入射すると、光吸収に起因する温度上昇が生じる。特に、光ファイバ入射端面や入射端近傍においては、光ファイバの結合部からの光線の漏れが多く被覆部材であるクラッド層または被覆層に光が入射する場合に、コア外周のクラッド層または被覆層における発熱量が大きくなり、光ファイバの物性変化や熱損傷による性能劣化や、燃焼による安全性低下の問題を引き起こす可能性がある。 The optical fiber core wire includes a core that guides light, a cladding layer that is a covering member, and a covering layer. The clad layer and the cover layer are generally made of a material having a high light absorptance such as a resin-based material, and when light enters these layers, the temperature rises due to light absorption. In particular, at the incident end face of the optical fiber or in the vicinity of the incident end, when light leaks from the coupling portion of the optical fiber and light enters the cladding layer or coating layer that is the coating member, the cladding layer or coating layer on the outer periphery of the core The amount of heat generated in the optical fiber increases, which may cause problems such as deterioration in performance due to changes in physical properties of the optical fiber and thermal damage, and deterioration in safety due to combustion.
光通信機器等、光源に低出力のレーザ光源を採用する場合には、上記光吸収に起因した発熱量が小さく、特に放熱構造を必要としない。一方、レーザ加工装置等、光源に高出力のレーザ光源を採用する場合には、光ファイバ入射端における光吸収量が大きくなるため、温度上昇を抑制するための放熱構造が必要となる。 When a low-power laser light source is adopted as a light source, such as an optical communication device, the amount of heat generated due to the light absorption is small, and no heat dissipation structure is particularly required. On the other hand, when a high-power laser light source is used as the light source, such as a laser processing apparatus, the amount of light absorption at the optical fiber incident end increases, and thus a heat dissipation structure for suppressing temperature rise is required.
たとえば、実開昭59−38403号(特許文献1)には、光ファイバ外周に冷却用流体の通路を備え、その通路内に水等の冷却流体を流入させることにより光ファイバを冷却する装置が開示されている。また、特開昭61−221704号(特許文献2)には、光ファイバ端部に半導体素子を備え、ペルチェ効果により光ファイバを冷却する方法が開示されている。 For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-38403 (Patent Document 1) includes an apparatus for cooling an optical fiber by providing a cooling fluid passage around the outer periphery of the optical fiber and flowing a cooling fluid such as water into the passage. It is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-221704 (Patent Document 2) discloses a method of cooling an optical fiber by a Peltier effect provided with a semiconductor element at the end of the optical fiber.
照明用光源装置や画像表示装置等に用いられるレーザ光源は、レーザ加工装置等に使用されるレーザ光源ほどには高出力ではないが、比較的に高い出力のものが採用されるため、レーザ光源の光が結合される光ファイバ入射端においても、温度上昇を抑制するための放熱構造が必要となる。しかしながら、前記水冷装置やペルチェ装置を備える方法は装置が複雑になるという問題を有しており、装置の小型化、低コスト化等のため簡易な構成が要求される照明用光源装置や画像表示装置等に備える放熱構造としては最適ではない。 Laser light sources used in illumination light source devices, image display devices, etc. are not as high in output as laser light sources used in laser processing devices, etc., but those with a relatively high output are adopted. Even at the incident end of the optical fiber to which the light is coupled, a heat dissipation structure for suppressing the temperature rise is required. However, the method including the water cooling device and the Peltier device has a problem that the device becomes complicated, and the light source device for illumination and the image display that require a simple configuration for downsizing and cost reduction of the device. It is not optimal as a heat dissipation structure for equipment.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成にて光ファイバ入射端の放熱を効率良く行い、比較的高い出力を有するレーザ光の伝送を可能にする光ファイバ、また、この光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to efficiently dissipate heat at the incident end of an optical fiber with a simple configuration and enable transmission of laser light having a relatively high output. It is another object of the present invention to provide a fiber, and an illumination light source device and an image display device using the optical fiber.
本発明による光ファイバは、光線を閉じ込めて伝送するコアと前記コアの外周を覆う被覆部材とを備える光ファイバ芯線の前記被覆部材の装着開始部を覆い前記被覆部材と直接接する熱伝導部材を備えることを特徴とする。
さらに、当該光ファイバでは、被覆部材の装着開始部から前記コアが突出し、被覆部材の光線の入射側の装着開始部は、コア内を伝搬した光線の光空間強度分布が均一化され、前記被覆部材に漏れ出す前記光線のエネルギー密度が低減し、前記被覆部材の温度上昇が前記熱伝導部材の放熱能力の範囲内となる位置に配され、前記光ファイバ芯線の長さ方向の前記熱伝導部材の長さXは、前記コアから前記被覆部材へ漏れ出す光量の第一ピークを覆う長さより長く、前記光ファイバ芯線の前記コアの直径をd、前記コアと前記被覆部材との境界面における臨界角をθc、前記入射側の端面から前記装着開始部までの長さをL、前記被覆部材を装着している部分のうち前記光ファイバ許容受光角の光線が初めて前記コアと前記被覆部材の境界面において反射したときの前記コア内での総反射回数をαとしたとき、前記熱伝導部材の長さXは、後述する式(4)で表され、前記コア内での総反射回数αは、後述する式(5)で表される。
An optical fiber according to the present invention includes a heat conducting member that covers a mounting start portion of the covering member of an optical fiber core wire that includes a core that confines and transmits light and a covering member that covers an outer periphery of the core, and that directly contacts the covering member. It is characterized by that.
Furthermore, in the optical fiber, the core from the mounting start portion of the cover member protrudes, mounting start portion of the incident side of light of the covering member, light spatial intensity distribution of a light beam propagated through the core is made uniform, the covering The energy density of the light beam leaking into the member is reduced, and the temperature increase of the covering member is arranged at a position within the range of the heat dissipation capability of the heat conducting member, and the heat conducting member in the length direction of the optical fiber core wire The length X of the core is longer than the length covering the first peak of the amount of light leaking from the core to the covering member, the diameter of the core of the optical fiber core wire is d, and the critical surface at the boundary surface between the core and the covering member The angle θc, the length from the incident side end surface to the mounting start portion L, and the light beam with the optical fiber allowable light receiving angle of the portion where the coating member is mounted is the first boundary between the core and the coating member On the surface When the total number of reflections in the core at the time of reflection is α, the length X of the heat conducting member is expressed by the following formula (4), and the total number of reflections α in the core is It is expressed by the following formula (5) .
本発明によれば、簡易な構成で光ファイバ入射端部の温度上昇を抑え、比較的高い出力を有する光線の伝送を可能にする光ファイバ、また、この光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, an optical fiber that can transmit a light beam having a relatively high output by suppressing a temperature rise at the optical fiber incident end with a simple configuration, and an illumination light source device using the optical fiber, and An image display device can be provided.
以下に、本発明に係る光ファイバについて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態に発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the optical fiber according to the present invention will be described in detail. The invention is not limited to these embodiments.
実施の形態1.
図1は実施の形態1における光ファイバの構成を示す断面図、図2はクラッド層に漏れ出す光の強度分布をシミュレーションした結果を示す特性図である。本実施の形態1の光ファイバ14は、光ファイバ芯線15と熱伝導部材23から構成される。光ファイバ芯線15は、光吸収率の低い石英ガラスからなるコア16と、石英ガラスより屈折率が低いフッ素含有樹脂からなるクラッド層17と、UV硬化樹脂からなる被覆層18から構成される。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical fiber according to Embodiment 1, and FIG. The
クラッド層17および被覆層18で構成される被覆部材100は、光ファイバ14の光入射端19から図1中右方向である光ファイバ14の光出射端(図示せず)の方向に略15mmの位置まで除去されている。すなわち、コア16は被覆部材100の装着開始部22から略15mm突出し、コア突出部20においてコア16の外周は空気層に接している。被覆部材100の装着開始部22の近傍には、高い熱伝導率と耐熱性を有する黄銅を母材とし、その中心に光ファイバ芯線15の外周つまり被覆層17の外形より微小に大きい直径の挿入穴が貫通している筒状の熱伝導部材23が取り付けられている。
The covering member 100 composed of the cladding layer 17 and the covering
熱伝導部材23の挿入穴に光ファイバ芯線15が通され、熱伝導部材23の光入射側の端部24は、被覆部材100の装着開始部22より略0.1mm光ファイバ14の図1中左方向である光入射端19側に位置するように取り付けられている。この熱伝導部材23は、外部からの圧力により変形させられることにより被覆層18と直接に接する。光ファイバ芯線15は、熱伝導部材23が備えられる位置より図1中右方向である光ファイバ14の光出射端側の位置で、図示しないフェルールに固定される。
The optical
上記のように、光ファイバ14の光ファイバ芯線15は、石英ガラスからなるコア16と、フッ素含有樹脂からなるクラッド層17と、UV硬化樹脂からなる被覆層18より構成される。これは、コア16には高屈折率のガラス系材料、クラッド層17には低屈折率の樹脂系材料を使用することにより、コア16とクラッド層17の屈折率差により決定される光ファイバ14の許容受光角を大きくすることができるためである。また、クラッド層17の外周を覆いクラッド層17の表面を保護する被覆層18においては、製造性の高さからUV硬化樹脂や熱硬化樹脂が採用されている。
As described above, the optical
一般的に、光ファイバの被覆部材100であるクラッド層17または被覆層18には、本実施の形態1と同様に、光ファイバの許容受光角の広角化や製造性の高さから樹脂系材料が広く用いられる。これらの樹脂系材料は、一般に光吸収率が高く、特に短波長の光に対して光吸収率が顕著に増加する。照明用光源装置や映像表示装置等は、可視光領域である380nmから780nmまでの光を使用することが多く、特に青色を表示するために用いられる500nm以下の光は樹脂系材料において光吸収率が高い。また、これらの樹脂系材料は熱伝導性や耐熱性に乏しく、光吸収により発生した熱が放出されないため局所的に高温になり、性能劣化や損傷等の問題が生じる。
In general, the clad layer 17 or the
本実施の形態1においては、被覆部材100に樹脂系材料を使用しながらも、被覆部材100で発生する熱を効率良く放熱する構造を有するため、光ファイバ14の許容受光角の広角化や高い製造性を実現しながら、性能劣化や損傷による安全性の低下を抑制することが可能となる。詳しくは、光線の漏れにより高温となる被覆部材100の装着開始部22を覆うように熱伝導部材23を備え、例えば、図1中の白矢印の方向に熱伝導部材23に外側から圧力を加え、熱伝導部材23を変形させることにより被覆層18と熱伝導部材23を直接に密着させ熱源である被覆部材100と放熱部材である熱伝導部材23との間の熱抵抗を小さくしている。
In the first embodiment, the resin member material is used for the covering member 100, but the heat generated in the covering member 100 is efficiently radiated, so that the allowable light receiving angle of the
また、熱伝導部材23を取り付けることで、冷却ファンなどを使用せず、光ファイバの周辺の自然対流による自然冷却で冷却きるが、冷却効果が不足する場合には冷却風を積極的に取り入れて熱伝導部材23に吹き付けて冷却すると効率良く高い放熱効果を得られる。
In addition, by attaching the
本実施の形態1の光ファイバ14は、コア16が被覆部材100の装着開始部22から略15mm突出し、このコア突出部20においてコア16の外周が空気層に接している。このコア突出部20により、光ファイバ結合光学系の設置ずれやレーザ光源の揺らぎ等により、光ファイバ14の入射端面19において光結合漏れが発生した場合にも、光ファイバ入射端19に光吸収率の高い被覆層18が存在しないため、光ファイバ芯線15は光ファイバ入射端19における損傷や性能劣化を回避することができる。
In the
しかしながら、光ファイバ14の許容受光角以上の光が光ファイバ14に入射する、あるいは光ファイバ14に入射した光が散乱するなどして、光ファイバ14の許容受光角を越えた光が存在する場合には、上記のように光入射端19の被覆部材100を除去することのみでは、伝播光がコア16から被覆部材100へ漏れ出すことによる被覆部材100の温度上昇を回避することができない。なぜなら、空気は存在する最も屈折率の低い物質であり、ガラス系材料からなるコア16に対しその周囲を空気層とした場合には光ファイバ受光角は90度となり、如何なる入射角度をもつ光であってもコア16内を伝播することができる。
However, when light exceeding the allowable light receiving angle of the
一方、コア16の周囲に被覆部材100を備えた部位においては、コア16と被覆部材100の屈折率差により決まる光ファイバ許容受光角は、コア16と空気層との屈折率差から決まる光ファイバ許容受光角より小さくなる。従って、散乱等により光ファイバ14の許容受光角を超えた光は、コア突出部20においては減衰することなく伝播し、被覆部材100の装着開始部22に差し掛かるとコア16の外へと漏れ出すため、被覆部材100の装着開始部22における温度上昇が顕著に生じる。
On the other hand, in the part provided with the covering member 100 around the
光ファイバ許容受角より大きい入射角度を有する光が光ファイバに入射した場合に、コア11の外側にあるクラッド層17に漏れ出す光の強度分布をシミュレーションした結果を図2に示す。ここで、図2(a)はクラッド層17に漏れ出す光の2次元の空間光強度分布を示し、横軸はクラッド層装着開始部13からの距離であり、その一目盛は0.2mmである。図2(b)は1次元光強度分布を示し、横軸はクラッド層装着開始部13からの距離であり、一目盛は0.2mmである。また、縦軸は光強度であるが、本シミュレーションでは光強度分布の傾向のみを確認することを目的とするため、その単位は任意としている。
FIG. 2 shows the result of simulating the intensity distribution of light leaking into the cladding layer 17 outside the core 11 when light having an incident angle larger than the optical fiber allowable acceptance angle is incident on the optical fiber. Here, FIG. 2A shows a two-dimensional spatial light intensity distribution of light leaking into the clad layer 17, the horizontal axis is the distance from the clad layer mounting
本シミュレーションにおいては、開口数0.45(許容受光角半角26.7度)の光ファイバ9に対し、最外殻光入射角度半角30度の光10を入射させている。光源10は均一な空間光強度分布、角度光強度分布を有する均一光源とした。光ファイバ入射端から15mmの位置までは屈折率1.50のコアがその周囲を屈折率1.00の空気層に囲まれ、15mmより後方においてはコア11の外周に屈折率1.43のクラッド層12が装着されている。
In this simulation, light 10 having an outermost shell light incident angle of 30 degrees is made incident on an optical fiber 9 having a numerical aperture of 0.45 (allowable light receiving angle half angle of 26.7 degrees). The
図2より明らかなように、光ファイバ許容受光角以上の光は、コア11とクラッド層12の境界面において反射する毎にその一部の光がクラッド層12に漏れ出しており、特にクラッド層12の装着開始部13の近辺においてその漏れ光量が顕著に大きい。なお、図2では図1で説明した光ファイバ芯線15に相当するものを光ファイバ9としている。
As is apparent from FIG. 2, every time the light having an optical fiber allowable acceptance angle or more is reflected at the interface between the core 11 and the
図2(b)から、クラッド層12の装着開始部13から0.5mmから1.4mmの範囲で最も漏れ出す光の強度が高いことがわかる。このことからクラッド層12の温度上昇を推定すると、クラッド層装着開始部13から0.5mmから1.4mmの範囲の光強度が高い部位をピークとして、その位置およびその位置に近接する被覆層端部13まで熱が伝わり、温度も十分高くなると考えられる。また、図2のシミュレーション条件においては被覆端部13に入射する光がないが、例えば光の入射角度がもっと大きい場合、より被覆端部13に近い位置に入射する光が存在する可能性があり、その部位で熱が発生することになる。
From FIG. 2 (b), it can be seen that the intensity of light leaking most in the range from 0.5 mm to 1.4 mm from the mounting
このことからも、被覆端部13を熱伝導部材23で覆うことにより被覆端部13を含む被覆部材100の装着開始部分の温度上昇による熱損傷、性能劣化を抑えることができる。図1では熱伝導部材23は図1中左右方向である光ファイバ9の軸方向に一定の長さを有しているが、その長さは少なくとも図2(b)における光の強度の第一ピークの範囲を覆うように形成されている。
Also from this, by covering the covering
本実施の形態1の光ファイバ14は、上記理由に基づき、被覆部材100の装着開始部22を含む被覆部材100の装着開始部分を熱伝導部材23で覆い、温度上昇が顕著に生じる被覆部材100の装着開始部分と熱伝導部材23が直接に接する構成をとる。被覆部材100の装着開始部分にて発生した熱は熱伝導部材23に伝わり、また熱伝導部材23は、熱伝導部材23の周囲の空気との熱交換による自然冷却によって被覆部材100を冷却する。本構成によると、熱源となる被覆部材100の装着開始部22を含む被覆部材100の装着開始部分と熱伝導部材23とが直接接するため、その間の熱抵抗が小さくなり、効率の良い放熱作用が得られる。
Based on the above reason, the
また、熱伝導部材23は外部から圧力を加え変形させることにより熱源となる被覆部材100と熱伝導部材23とが隙間無く接するため、それらの間の熱抵抗が小さくなり、高い放熱効果を得ることができる。
In addition, since the
熱伝導部材23を変形させる方法としては、例えば円筒形状の熱伝導部材23に、軸に平行な切り込みを一端から入れ、切り込みの無い他端を固定端として片持ち梁のように撓ませる方法が考えられる。この場合、円筒形状の外径が切り込みの無い端面から切り込みのある端面に向けて徐々に小さくなる傾斜をもった形状とする。一方、その傾斜に対応する傾斜した内径をもつ円筒形状のスリーブ部材を熱伝導部材23の外側に熱伝導部材23の切り込みのある端部の軸方向から挿入する。これにより、スリーブ部材の傾斜を持った内壁により熱伝導部材23の切り込みのある端部側が内径側に撓み光ファイバ芯線15の被覆層18に密着する。
As a method of deforming the
本実施の形態1の光ファイバ14は、熱伝導部材23の光入射側端部24が被覆部材100の装着開始部22より光入射側0.1mmの位置に取り付ける構成としたが、本発明はこれに限られるものではない。最も温度上昇が顕著に生じる被覆部材100の装着開始部22を含む被覆部材100の装着開始部分における放熱効果を高めるため、被覆部材100の装着開始部22を含む被覆部材100の装着開始部分と熱伝導部材23との間の熱抵抗を小さくする構成であればよく、熱伝導部材23の光入射側端部19端面が必ず、被覆部材100の装着開始部22端面と同一面上にあるか、もしくは装着開始部22より光ファイバ14の光入射端19側に位置すれば良い。但し、製造工程の簡易化を考慮し、熱伝導部材23の光入射側端部24を被覆部材100の装着開始部22より0.1mmから1mm程度光入射側に配置する構成とすることが望ましい。
The
本実施の形態1の光ファイバ14は、コア16が被覆部材100の装着開始部22から略15mm突出し、該コア突出部20においてコア16の外周が空気層に接する構成としたが、本発明はこれに限られるものではない。温度上昇が最も顕著に生じる被覆部材100の装着開始部22を含む被覆部材100の装着開始部分に熱伝導部材23を必ず接触させて高い熱伝導効果および放熱効果を得ることが重要である。
In the
本構成が達成されていれば、コア突出部20の長さに依らず大きな効果が得られるが、被覆部材100の装着開始部22を図1中右側である後方にずらしコア突出部20を長くとることにより、光ファイバ14内を伝播した光の空間強度分布が均一化された後に被覆部材100の装着開始部22から光が被覆部材100に漏れ出すため、漏れ出す光のエネルギー密度が低減され、局部的に高温になることを阻止することが可能となる。
If this configuration is achieved, a great effect can be obtained regardless of the length of the
従って、できる限り被覆部材100であるクラッド層17および被覆層18の装着開始部22を光ファイバ入射端19から遠い位置にすることが望ましい。このように、コア突出部20を設けることと、被覆部材100の装着開始部22に熱伝導部材23を設けることを併用することで、より光ファイバ14の温度上昇を抑えることができる。この場合、被覆部材100が装着されている部位にて成される光ファイバの固定も、光ファイバ入射端19から離れた位置にて施されることになるため、該構成が光ファイバ先端部の位置精度や強度等に及ぼす影響も考慮される必要がある。
Therefore, it is desirable to place the mounting
熱伝導部材23の長さを決めるための光入射側端部24の位置は被覆部材装着開始部22の位置から決まる。一方、光出射端側端部2Aの位置は、少なくとも、光ファイバ14の許容受光角以上の角度で光ファイバ14に入射する光が、被覆部材100の装着開始部22より後方つまり、図1中右側の光ファイバ14の光出射端側方向で最初に反射する位置より後方にあることが必要である。これにより、コア16外へ漏れ出す光量が顕著に多く、これにより発熱量が大きくなる被覆部材100の部位が熱伝導部材23と必ず接するため、効率良く放熱作用がなされる。
The position of the light incident
以上のように、本実施の形態1に係わる光ファイバ14は、光ファイバ芯線15の被覆部材100であるクラッド層17または被覆層18の光入射端19近傍部を除去し、被覆部材100の装着開始部22を熱伝導部材23により覆い、この熱伝導部材23に外部から圧力を加え変形させて熱伝導部材23と被覆部材100とを直接に密着させる構成とすることにより、簡易な構成にて高い放熱効果を得て光ファイバ入射端部の温度上昇を抑えることができる。これにより、光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することができる。
As described above, the
実施の形態2.
本実施の形態2の光ファイバ25は、熱伝導部材33ならびに光ファイバ芯線26が光吸収率が低い石英ガラスからなるコア27および石英ガラスより屈折率が低いフッ素含有樹脂からなるクラッド層28から構成されている。図3は、実施の形態2における光ファイバ25の構成を示す断面図である。Embodiment 2. FIG.
The
光ファイバ25の光入射端29から10mm後方の位置まで被覆部材であるクラッド層28が除去されコア27が突出し、このコア突出部30においてコア27外周が空気層に接している。クラッド層28の装着開始部32の近傍には、高い熱伝導率を有する黄銅を母材とし、光ファイバ芯線26の外周を覆う筒状の熱伝導部材33が、熱伝導部材33の光入射側端部34がクラッド層28の装着開始部32より0.1mmから1mm程度図3中左側である光入射端29側に位置するよう備えられる。熱伝導部材33を外側から圧力を加え変形させることによりクラッド層28に押し当て、熱伝導部材33とクラッド層28とを密着させる。光ファイバ芯線26は、熱伝導部材33が備えられる位置より図3中右側である後方にて、フェルール(図示せず)に固定される。
The cladding layer 28 as a covering member is removed from the
以上より、本実施の形態2の光ファイバ25は、実施の形態1と同様の放熱効果を得ることができる。本実施の形態2においては、熱源となるクラッド層28と直接接しており、クラッド層28と熱伝導部材33との間の熱抵抗が非常に小さくなるため、クラッド層28に対し高い熱伝導効果および放熱効果を得ることが可能となる。これにより、簡易な構成にて高い放熱効果を得て光ファイバ入射端部の温度上昇を抑えることができ、光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することができる。
As described above, the
実施の形態3
本実施の形態3では、熱伝導部材44の内側面の部分に三角形の突起部440を有する場合を示す。図4は、実施の形態3における光ファイバ35の構成を示す断面図であるである。Embodiment 3
In the third embodiment, a case where a
本実施の形態3の光ファイバ35は、光ファイバ芯線36が光吸収率の低い石英ガラスからなるコア37、石英ガラスより屈折率が低いフッ素含有樹脂からなるクラッド層38、UV硬化樹脂からなる被覆層39から構成されている。被覆部材300であるクラッド層38および被覆層39は、光ファイバ35の光入射端40から10mm程度図4中右側である後方の位置まで除去されている。コア37は被覆部材300から突出し、そのコア突出部41においてコア37外周が空気層に接している。
The
クラッド層38および被覆層39の装着開始部43の近傍には、光ファイバ芯線36の外周面を覆う筒状で高い熱伝導率を有する黄銅を母材とする熱伝導部材44が備えられている。熱伝導部材44は、内側面の部分に三角形の突起部440を有している。熱伝導部材44の光入射側端部45は、被覆部材300の装着開始部43より0.1mmから1mm程度図4中左側である光入射側に位置している。熱伝導部材44を外部から圧力を加え変形させることにより被覆層39に押し当て、熱伝導部材44と被覆層39とを密着させる。光ファイバ芯線36は、熱伝導部材44が備えられる位置より後方にて、図示しないフェルールに固定される。
In the vicinity of the mounting
本実施の形態3の光ファイバ35によれば、実施の形態1に記述したとおり、光吸収率の高い被覆部材300の装着開始部43の近傍においてコア37から光が漏れ出すことにより、被覆部材300において光吸収に起因する温度上昇が生じる。しかし、被覆部材300の装着開始部43を含む被覆部材300の装着開始部分を覆うように熱伝導部材44を備え、熱伝導部材44に外側から圧力を加え変形させることにより被覆層39と熱伝導部材44を直接密着させる。
According to the
これにより、熱源である被覆部材300と放熱部材である熱伝導部材44との間の熱抵抗を小さくし、熱伝導部材44が周囲の空気との熱交換による自然冷却によって被覆部材300を冷却する構成とする。熱伝導部材44は、効率良く高い放熱効果により被覆部材300の温度上昇が抑制し、光ファイバの性能劣化を回避し、信頼性を向上させることが可能となる。特に本実施の形態3の熱伝導部材44は、被覆層39と接する面において突起部440を有するため、被覆層39と接する表面積が大きくなり、より高い放熱効果が得られ、さらなる温度上昇抑制能力を有する。
Thereby, the thermal resistance between the covering
以上より、簡易な構成にて高い放熱効果を得て光ファイバ入射端部の温度上昇を抑えることができ、光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することができる。 As described above, it is possible to obtain a high heat dissipation effect with a simple configuration and suppress an increase in the temperature of the optical fiber incident end, and to provide an illumination light source device and an image display device using the optical fiber.
なお、本実施の形態3の熱伝導部材44は、筒形状の円周方向に伸びる三角形の突起形状を成しているが、本発明はこれに限られるものではい。その突起形状は、例えば筒形状の長さ方向である軸方向に伸びる三角形の突起形状でも良く、また三角形ではなく波型や矩形形状等、被覆層39との接する表面積が大きくなる形状であれば如何なる形状でもよい。
In addition, although the heat
実施の形態4
本実施の形態4では、2つの熱伝導部材52a、52bが光ファイバ芯線47の被覆層50を挟む構成の場合を示す。図5は実施の形態4における光ファイバ46の構成図を示す斜視分解図である。Embodiment 4
In the fourth embodiment, the case where the two
本実施の形態4の光ファイバ46は、熱伝導部材52a、52bならびにコア48および被覆層50からなる光ファイバ芯線47で構成されている。コア48は光吸収率の低い石英ガラスからなり、クラッド層49は石英ガラスより屈折率の低いフッ素含有樹脂、被覆層50は石英ガラスより屈折率の低いUV硬化樹脂からなる。
The
クラッド層49および被覆層50からなる被覆部材400の装着開始部51の近傍には、高い熱伝導率を有する黄銅を母材とする熱伝導部材52a,52bが備えられる。熱伝導部材52a,52bの光入射側端部53a,53bは、被覆部材400の装着開始部51より0.1mmから1mm程度図5中左側である光入射側に位置するよう備えられる。熱伝導部材52a,52bは、光ファイバ芯線47の外径より微小に小さい径の溝部520a、520bを有する。光ファイバ芯線47は、熱伝導部材52a,52bが備えられる位置より図5中右側である後方にて、図示しないフェルールに固定される。
In the vicinity of the mounting
板形状の部材である熱伝導部材52a,52bは、光ファイバ芯線47と対向する面に、光ファイバ芯線47の外径より微小に小さい径の半円状の断面で1次元方向である直線形状に延びる溝部520a,520bを有する。光ファイバ芯線47は、熱伝導部材52a,52bの半円状の溝部520a,520bに、その被覆部材400の装着開始部51が熱伝導部材52a,52bの光入射側端部53a,53bよりも0.1mmから1mm程度図5中右側である図示しない光ファイバ出射端側に位置するように配置される。熱伝導部材52aと52bとは、ネジにより接続固定される。これにより、熱伝導部材52aと52bの溝部520a,520bは、光ファイバ芯線47の被覆層50を圧縮し、光ファイバ被覆層50と直接に密着する。
The heat
本実施の形態4の光ファイバ46の図5中左側である光入射端側では、光吸収率の高い被覆部材400の装着開始部51を含む被覆部材400の装着開始部分において、コア48から光が漏れ出す。被覆部材400において光が吸収され発熱するが、被覆層47が熱伝導率の高い熱伝導部材52a,52bと密着しているため、クラッド層49や被覆層50における温度上昇が抑制される。これにより、光ファイバの性能劣化を回避することができ、信頼性を向上させることが可能となる。
On the light incident end side on the left side in FIG. 5 of the
以上より、簡易な構成にて高い放熱効果を得て光ファイバ入射端部の温度上昇を抑えることができ、光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することができる。 As described above, it is possible to obtain a high heat dissipation effect with a simple configuration and suppress an increase in the temperature of the optical fiber incident end, and to provide an illumination light source device and an image display device using the optical fiber.
実施の形態5.
本実施の形態5では、熱伝導部材がフェルールと一体である場合を示す。図6は実施の形態5における光ファイバ55の構成を示す断面図である。
In the fifth embodiment, the case where the heat conducting member is integral with the ferrule is shown. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the
本実施の形態5の光ファイバ55は、熱伝導部材の機能を有するフェルールならびにコア57およびクラッド層58からなる光ファイバ芯線56から構成される。コア57は光吸収率が低い石英ガラスからなり、被覆部材500は石英ガラスより屈折率が低いフッ素含有樹脂からなるクラッド層58とUV硬化樹脂からなる被覆層59とから構成される。
The
光ファイバ芯線56のクラッド層58と被覆層59とからなる被覆部材500は、光入射端60から10mm程度図6中右側である後方の位置まで除去され、コア57が被覆部材500から突出している。フェルール63の内径は、コア57の直径より大きく、コア突出部61においてコア57の外周は空気層に接している。
The covering member 500 composed of the cladding layer 58 and the covering layer 59 of the optical
光ファイバ芯線56は、光ファイバ芯線56の径よりも内径が大きい貫通穴を有する黄銅製フェルール63に通される。フェルール63の、クラッド層58および被覆層59の装着開始部64を含む被覆部材500の装着開始部分に対応する部位65を外側から圧縮することにより、フェルール63と被覆層59を密着させる。このとき、フェルール圧縮部65の光入射側位置66は、クラッド層58および被覆層59の装着開始部64より0.1mmから1mm程度図5中左側である光入射側に位置する。
The
本実施の形態5の光ファイバ55においては、フェルール63に、光ファイバ芯線56を固定する機能に加え、前記実施の形態1から4と同様、熱伝導率の高い部材であるフェルール63を光吸収率の高い被覆部材500に密着させる。フェルール63は、周囲の空気との熱交換による自然冷却によって被覆部材500を冷却する。これにより、フェルール63に高い放熱効果による温度上昇抑制機能を付加することができ、少ない部品数により、光ファイバの性能劣化を回避し、信頼性を向上させることが可能となる。
In the
以上より、簡易な構成にて高い放熱効果を得て光ファイバ入射端部の温度上昇を抑えることができ、光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することができる。 As described above, it is possible to obtain a high heat dissipation effect with a simple configuration and suppress an increase in the temperature of the optical fiber incident end, and to provide an illumination light source device and an image display device using the optical fiber.
本実施の形態1から5においては、コアに石英ガラス、クラッドにフッ素含有樹脂、被覆にUV硬化樹脂を用いたが、本発明はこれに限るものではない。コア材料には光吸収率の低い材料を採用し、またクラッド材料には必要な光ファイバ許容受光角を実現する屈折率を有した材料を採用すれば、製造上問題のない範囲において如何なる材料を採用してもよい。このとき、クラッドの材料として、光吸収率が低く、コア材料より低い屈折率を有する例えばドープドガラス等を使用する場合は、熱伝導率の高い部材は光吸収率の高い被覆の装着開始部に密着させる構成とすることにより、温度上昇による光ファイバの性能劣化を回避し、信頼性を向上させることが可能となる。 In the first to fifth embodiments, quartz glass is used for the core, fluorine-containing resin is used for the cladding, and UV curable resin is used for the coating. However, the present invention is not limited to this. If a material having a low light absorption rate is used as the core material and a material having a refractive index that realizes the required optical fiber allowable acceptance angle is used as the cladding material, any material can be used as long as there is no problem in manufacturing. It may be adopted. At this time, when using, for example, doped glass having a low light absorptivity and a refractive index lower than that of the core material as a cladding material, a member having high thermal conductivity is in close contact with the mounting start portion of the coating having a high light absorptance. By adopting such a configuration, it is possible to avoid deterioration of the performance of the optical fiber due to temperature rise and improve reliability.
本実施の形態1から5においては、熱伝導部材の光入射側端部が被覆部材であるクラッド層または被覆層の装着開始部より0.1mmないし1mm程光入射側に配される構成としたが、本発明はこれに限るものではない。最も温度上昇が顕著に生じる被覆部材の装着開始部における放熱効果を高めるため、被覆部材の装着開始部と熱伝導部材との間の熱抵抗を小さくすることが重要であり、熱伝導部材の光入射側端部が、被覆部材の装着開始部と同一平面上にくるか、あるいは被覆部材の装着開始部より光ファイバの光入射端側に位置すれば良い。但し、組立てばらつきに対する製造工程の簡易化を考慮し、熱伝導部材の光入射側端部を被覆部材の装着開始部より0.1mmから1mm程光入射側に配置する構成とすることが望ましい。 In the first to fifth embodiments, the light incident side end of the heat conducting member is arranged on the light incident side by about 0.1 mm to 1 mm from the cladding layer or the coating layer start portion of the coating layer. However, the present invention is not limited to this. In order to enhance the heat dissipation effect at the mounting start portion of the covering member where the temperature rise is most remarkable, it is important to reduce the thermal resistance between the mounting start portion of the covering member and the heat conducting member. The incident side end portion may be on the same plane as the covering member mounting start portion, or may be positioned closer to the light incident end side of the optical fiber than the covering member mounting start portion. However, in consideration of simplification of the manufacturing process with respect to assembly variations, it is desirable that the light incident side end portion of the heat conducting member be disposed about 0.1 mm to 1 mm from the mounting start portion of the covering member on the light incident side.
本実施の形態1から5おいては、熱伝導部材やフェルールの母材を黄銅としたが、本発明はこれに限るものではない。鉄、アルミニウム、ステンレス等から成る、熱伝導率の高い他の部材を採用してもよい。また、放熱性を向上させるため、放熱フィン等を設けることは有効である。 In the first to fifth embodiments, the heat conductive member and the ferrule base material are brass, but the present invention is not limited to this. You may employ | adopt the other member with high heat conductivity which consists of iron, aluminum, stainless steel, etc. In order to improve heat dissipation, it is effective to provide heat dissipation fins.
本実施の形態1から5においては、クラッド層または被覆層の装着開始部は光ファイバ入射端から10mmあるいは15mm程後方の位置としたが、本発明はこれに限るものではない。先に述べたように、クラッド層あるいは被覆層において最も温度上昇が顕著に起こるのがそれらの装着開始部であるから、該部分が必ず熱伝導部材に覆われ、密着することが重要である。本構成が達成されていれば、被覆部材の装着開始部の位置に依らず大きな効果が得られる。 In the first to fifth embodiments, the mounting start portion of the clad layer or the coating layer is set to a position about 10 mm or 15 mm behind the optical fiber incident end, but the present invention is not limited to this. As described above, it is important that the temperature rise occurs most markedly in the cladding layer or the covering layer at the mounting start portion thereof, so that the portion is always covered and closely adhered to the heat conducting member. If this configuration is achieved, a great effect can be obtained regardless of the position of the mounting start portion of the covering member.
しかし、被覆部材の装着開始部を後方にずらしコア突出部の長さを長くすることにより光ファイバ入射端面における損傷が回避できる。また、光ファイバ内を伝播した光は空間強度分布が均一化された後に被覆部材の装着位置に到達するため、被覆部材の装着開始部における光のエネルギー密度が小さくなり、光がコア外に漏れ出すことにより被覆部材が局部的に高温になることを阻止することが可能となる。従って、できる限り被覆部材であるクラッド層または被覆層の装着開始部を光ファイバ入射端から遠い位置にすることが望ましい。この場合、被覆部材であるクラッド層または被覆層が装着されている部位にて成される光ファイバの固定も、光ファイバ入射端から離れた位置にて施されることになるため、該構成が光ファイバ先端部の位置精度や強度等に及ぼす影響も考慮される必要がある。 However, damage to the optical fiber incident end surface can be avoided by shifting the mounting start portion of the covering member rearward to increase the length of the core protruding portion. In addition, since the light propagated in the optical fiber reaches the mounting position of the covering member after the spatial intensity distribution is made uniform, the light energy density at the mounting start portion of the covering member becomes small, and light leaks out of the core. By taking out, it becomes possible to prevent the coating member from being locally heated. Therefore, it is desirable to place the cladding layer, which is a coating member, or the mounting start portion of the coating layer as far as possible from the optical fiber incident end. In this case, the fixing of the optical fiber formed at the portion where the cladding layer or the coating layer as the coating member is attached is also performed at a position away from the optical fiber incident end. It is also necessary to consider the influence on the positional accuracy and strength of the optical fiber tip.
実施の形態6.
実施の形態6では、熱伝導部材23に必要な長さについて説明する。図7、図8は光ファイバ芯線15の断面図でコア11の中の光線10aの伝播を示している。なお、光線10aのコア11内の伝播を分かり易くするために、コア11の切断面に平行斜線を引いていない。また、被覆部材はコア11と直接接しているクラッド層12としている。
In the sixth embodiment, the length necessary for the
光線10aは光ファイバ入射端19でスネルの法則に従い屈折する。その後コア11の壁面で全反射して進行していく。しかし、被覆部材がコア11を被覆する部分に入ると、コア11と被覆部材との屈折率差が、コア11と空気との屈折率差より小さくなるため全反射角より小さい反射角の光線10aは被覆部材の方に進行し、光線10aがコア11外に漏れ出すことになる。
The
ここで、光ファイバ芯線15の許容受光角をθmax、コア11とクラッド層12との境界面における臨界角をθc、光ファイバ芯線15のコア11の直径をd、クラッド層12の屈折率をnc、コア11の屈折率をng、クラッド層12を除去したコア突出部20の長さをL、光ファイバ入射端19から光ファイバ許容受光角θmaxの光線10aが初めてコア11とクラッド層12との境界面に入射する位置までの長さをa、被覆部材装着開始部22から光ファイバ許容受光角θmaxの光線10aが初めてコア11とクラッド層12の境界面に入射する位置までの長さをX、クラッド層12を装着している部分のうち光ファイバ許容受光角θmaxの光線10aが初めてコア11とクラッド層12の境界面において反射したときのコア11内での総反射回数をαとすると、コア11とクラッド層12との境界面における臨界角θcは次の式(1)で表される。なお、光ファイバ許容受光角とは、光ファイバ入射端面への光結合部において、入射端面の法線と光線のなす角度のうち光ファイバ内を伝播可能な最大の角度を指し、これはコアとクラッド層との屈折率の比により一意に決まる。レーザ光の角度強度分布は、一般的に中心強度が高く、広角になるにつれ指数関数的に強度が低くなる形状を有しているが、広角においても若干の強度を有している。このようなレーザ光を光ファイバに入射する場合、レーザ光の角度強度分布の全ての光線を光ファイバ許容受光角θmax内に入れることは実質的には困難であり、広角範囲に存在する光は光ファイバの許容受光角θmaxを超える光として光ファイバ内に入射することになる。これらの光は臨界角をθcを超えるため、クラッド層12に漏れ出す。これらのことを考慮すると、光ファイバ許容受光角θmaxが最初にクラッド層12の部分で反射する位置までを熱伝導部材23で覆うことが実際的で有効であることがわかる。
Here, the allowable light receiving angle of the optical
光ファイバ許容受光角θmaxは次の式(2)で表される。 The optical fiber allowable light receiving angle θmax is expressed by the following equation (2).
光ファイバ入射端19から光ファイバ許容受光角θmaxの光線10aが初めてコア11とクラッド層12との境界面に入射する位置までの長さaは次の式(3)で表される。
The length a from the optical
被覆部材装着開始部22から光ファイバ許容受光角θmaxの光線10aが初めてコア11とクラッド層12との境界面に入射する位置までの長さXは、長さaと長さLとの差であるため、長さXは次の式(4)で表される。
The length X from the covering member mounting
ただし、被覆層18を装着している部分のうち光ファイバ許容受光角θmaxの光線10aが初めてコア11とクラッド層12の境界面において反射したときのコア11内での総反射回数αは、次の式(5)を満たす整数である。
However, the total number of reflections α in the core 11 when the
以上より、光線10aが最初にクラッド層12に漏れ出す位置は、被覆部材装着開始部22から式(4)で表される長さXの位置までであることがわかる。一方、光線10aがクラッド層12に漏れ出す量は、最初に光線10aが初めてコア11とクラッド層12の境界面に入射する場合であることから、熱伝導部材23の長さは、総反射回数αが式(5)の場合の式(4)で求められる長さXより大きいことが必要である。
From the above, it can be seen that the position where the
次に光線が散乱等で上述のレーザ光の角度強度分布を超える角度で入射した場合を検討する。つまり、許容受光角θmaxを大きく超える光が最初に被覆層に入射する可能性のある位置を必ず熱伝導部材23で覆うための式について検討する。
Next, a case where a light beam is incident at an angle exceeding the angular intensity distribution of the laser beam described above due to scattering or the like will be considered. That is, an equation for always covering the position where the light that greatly exceeds the permissible light receiving angle θmax may first enter the coating layer with the
上述のように、レーザ光の角度強度分布は、一般的に中心強度が高く、広角になるにつれ指数関数的に強度が低くなる形状を有しているが、広角においても若干の強度を有している。結合光学系では、この広角範囲に存在する光がファイバの許容受光角θmaxを超える光となって存在してしまう。 As described above, the angular intensity distribution of laser light generally has a shape in which the central intensity is high and the intensity decreases exponentially as the angle is widened. ing. In the coupling optical system, light existing in this wide angle range exists as light exceeding the allowable light receiving angle θmax of the fiber.
図8に示すように長さXを求める。光が被覆部材装着開始部22の直前の位置で反射した後、光が臨界角θcを超える入射角を入射角θsとする。つまり入射角θsの範囲は0°≦θs<θcとなる。この入射角θsでコア11とクラッド層12の界面に入射する場合が、各入射角θsの光がクラッド層12に入射し得る位置の中で最も後方になる。後方とは、図8中右側を示している。
The length X is obtained as shown in FIG. After the light is reflected at a position immediately before the covering member mounting
従って、光が最初にクラッド層12へと入射し得る全ての範囲を必ず熱伝導部材23で覆うためには、熱伝導部材23の後方の端面位置は、光ファイバ芯線15の許容受光角θmaxの光が被覆部材装着開始部22の直前の位置で反射した後、クラッド層12に入射する位置より、後方とすることが必要となる。すなわち、熱伝導部材23で覆われる被覆部材であるクラッド層12の長さXは次の式(6)で表される。
Therefore, in order to always cover the entire range in which light can first enter the clad
なお、式(3)ないし(5)で示した場合は、レーザ光の角度強度分布の内、角度的に少し溢れた光が被覆で吸収されることによる発熱を抑制できる条件となっており、製品を設計する上で光ファイバ許容受光角θmaxより若干狭い範囲で光を光ファイバに入射させる場合に近い。また、光ファイバ芯線15の許容受光角θmax、被覆部材装着開始位置22との組み合わせによっては熱伝導部材23を密着させる部分が小さくて済むことになるという利点がある。
It should be noted that, in the case of the expressions (3) to (5), it is a condition that can suppress heat generation due to absorption of light slightly overflowing in the angular intensity distribution of the laser light by the coating, In designing a product, it is close to the case where light is incident on the optical fiber in a range slightly narrower than the allowable acceptance angle θmax of the optical fiber. Further, depending on the combination of the allowable light receiving angle θmax of the optical
一方、式(6)の場合は、必要とされる熱伝導部材23の長さXが式(3)ないし(5)で示した場合に比べて長くなってしまう。しかし、光の散乱等によって許容受光角θmaxを超えた光が存在してしまう可能性もあるため、式(6)に基づき熱伝導部材23を設ける方が確実に被覆層を冷却することができる。
On the other hand, in the case of the formula (6), the required length X of the
これにより、複雑な冷却構造を使用せずに光ファイバ入射端の放熱を効率良く行うことができ、簡易な構成にて比較的高い出力を有するレーザ光の伝送を可能にする光ファイバ、該光ファイバを用いた照明用光源装置及び画像表示装置を提供することができる。 As a result, the optical fiber can efficiently dissipate the incident end of the optical fiber without using a complicated cooling structure, and can transmit a laser beam having a relatively high output with a simple configuration. An illumination light source device and an image display device using a fiber can be provided.
レーザ光源等の光源から放射される光を本実施の形態1から5に示した光ファイバに結合し、その内部に閉じ込めて伝送することにより、簡易な構成にて、比較的高い出力を提供可能な光源装置とすることができる。また、この光源装置に照明光学系、投写光学系、およびスクリーンを備えることにより、簡易な構成により信頼性に優れた照明用光源装置あるいは映像表示機器を提供することができる。大画面映像表示機器の光源として、高い出力が必要な場合においても、本発明の光源装置を複数台搭載することにより、高輝度かつコンパクトな大画面映像表示機器を提供することが可能となる。 By coupling light radiated from a light source such as a laser light source to the optical fiber shown in the first to fifth embodiments and confining it in the transmission, it is possible to provide a relatively high output with a simple configuration. A light source device. Further, by providing the light source device with an illumination optical system, a projection optical system, and a screen, it is possible to provide an illumination light source device or an image display device that has a simple configuration and excellent reliability. Even when a high output is required as a light source of a large-screen video display device, it is possible to provide a large-screen video display device with high brightness and compactness by mounting a plurality of light source devices of the present invention.
本発明の光ファイバは、照明用光源装置や映像表示機器の他にも、比較的高い出力のレーザ光を必要とする機器に対して有効である。たとえば、レーザ顕微鏡や、レーザ計測装置、レーザ加工機、フォトリソグラフィー、固体レーザ励起等の光源装置として使用することが可能である。 The optical fiber of the present invention is effective for devices that require relatively high output laser light, in addition to the illumination light source device and the video display device. For example, it can be used as a light source device such as a laser microscope, a laser measuring device, a laser processing machine, photolithography, or solid laser excitation.
以上のように、本発明にかかる光ファイバは、熱源となりうる光吸収率が高い被覆部材の装着開始部を熱伝導性の高い部材で覆い、熱源となる被覆部材と放熱部材となる熱伝導部材を直接密着させる簡易な構成により、光吸収に起因する温度上昇により生じる光ファイバの性能劣化や安全性低下の問題を解決することを可能にする。 As described above, the optical fiber according to the present invention covers the mounting start portion of the covering member having a high light absorption rate that can serve as a heat source with a member having high heat conductivity, and the covering member serving as the heat source and the heat conducting member serving as the heat radiating member. With a simple configuration in which the optical fiber is directly adhered, it is possible to solve the problems of optical fiber performance degradation and safety degradation caused by temperature rise caused by light absorption.
10 光束、 10a 光線 、 11,16,27,37,48,57 コア、 12,17,28,38,49,58 クラッド層、 13,32 クラッド層装着開始部、 9,14,25,35,46,55 光ファイバ、 15,26,36,47,56 光ファイバ芯線、 18,21,39,50,59 被覆層、 19,29,40,60 光ファイバ入射端、 20,30,41,61 コア突出部、 22,43,51,64 被覆部材装着開始部、 23,33,44,52a,52b 熱伝導部材、 24,34,45,53a,53b 熱伝導部材の光入射側端部、 2A 光出射端側端部、 100,300,400,500 被覆部材、 520a,520b 熱伝導部材の溝部、 5A ネジ、 63 フェルール、 65 フェルール圧縮部、 66 フェルール圧縮部の光入射側位置。 10 luminous flux, 10a light beam, 11, 16, 27, 37, 48, 57 core, 12, 17, 28, 38, 49, 58 cladding layer, 13, 32 cladding layer mounting start portion, 9, 14, 25, 35, 46,55 Optical fiber, 15, 26, 36, 47, 56 Optical fiber core wire, 18, 21, 39, 50, 59 Cover layer, 19, 29, 40, 60 Optical fiber incident end, 20, 30, 41, 61 Core protrusion, 22, 43, 51, 64 covering member mounting start part, 23, 33, 44, 52a, 52b heat conducting member, 24, 34, 45, 53a, 53b light incident side end of heat conducting member, 2A Light emitting end side end, 100, 300, 400, 500 Cover member, 520a, 520b Groove portion of heat conducting member, 5A screw, 63 ferrule, 65 ferrule Le compression unit, 66 light incident side position of the ferrule compression unit.
Claims (7)
前記被覆部材の前記光線の入射側の装着開始部を覆い前記被覆部材と直接接する熱伝導部材とを、備え、
前記被覆部材の装着開始部から前記コアが突出し、
前記被覆部材の前記光線の入射側の前記装着開始部は、
前記コア内を伝搬した前記光線の光空間強度分布が均一化され、前記被覆部材に漏れ出す前記光線のエネルギー密度が低減し、前記被覆部材の温度上昇が前記熱伝導部材の放熱能力の範囲内となる位置に配され、
前記光ファイバ芯線の長さ方向の前記熱伝導部材の長さXは、前記コアから前記被覆部材へ漏れ出す光量の第一ピークを覆う長さより長く、
前記光ファイバ芯線の前記コアの直径をd、前記コアと前記被覆部材との境界面における臨界角をθc、前記入射側の端面から前記装着開始部までの長さをL、前記被覆部材を装着している部分のうち前記光ファイバ許容受光角の光線が初めて前記コアと前記被覆部材の境界面において反射したときの前記コア内での総反射回数をαとしたとき、前記熱伝導部材の長さXは、
前記コア内での総反射回数αは、
A heat conducting member that covers the mounting start portion of the light incident side of the covering member and is in direct contact with the covering member;
The core protrudes from the mounting start portion of the covering member,
The mounting start part on the light incident side of the covering member is:
The light space intensity distribution of the light beam propagated in the core is made uniform, the energy density of the light beam leaking to the covering member is reduced, and the temperature rise of the covering member is within the range of the heat dissipation capability of the heat conducting member. Placed in the position,
The length X of the heat conducting member in the length direction of the optical fiber core wire is longer than the length covering the first peak of the amount of light leaking from the core to the covering member,
The diameter of the core of the optical fiber core wire is d, the critical angle at the interface between the core and the covering member is θc, the length from the incident-side end surface to the mounting start portion is L, and the covering member is attached When the total number of reflections in the core when the light beam having the permissible acceptance angle of the optical fiber is reflected on the boundary surface between the core and the covering member for the first time is α, the length of the heat conducting member X is
The total number of reflections α in the core is
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