JP5475533B2 - Fiber optic bundle - Google Patents
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
本発明は、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルに関する。 The present invention relates to an optical fiber bundle including a bundle portion configured by bundling a plurality of long materials including one end portions of a plurality of optical fibers.
複数の光ファイバの一端部が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルが光伝送デバイスとして実用化されている。例えば、光ファイババンドルをレーザーガイドとして用いた場合、複数のレーザー光源からのレーザ光をまとめた出力を得ることができる。 An optical fiber bundle including a bundle portion configured by bundling one end portions of a plurality of optical fibers has been put into practical use as an optical transmission device. For example, when an optical fiber bundle is used as a laser guide, an output in which laser beams from a plurality of laser light sources are collected can be obtained.
特許文献1には、多数本の光ファイバを整列させ、これらの光ファイバの端部を、所定の耐熱性及び透明性を有する耐熱透明接着剤によって固定部材内に固定した光ファイババンドルのライトガイドが開示されている。 Patent Document 1 discloses a light guide for an optical fiber bundle in which a large number of optical fibers are aligned and ends of these optical fibers are fixed in a fixing member by a heat-resistant transparent adhesive having predetermined heat resistance and transparency. Is disclosed.
特許文献2には、固形シリカゾルの結合剤層によって取り巻かれた多数の光ファイバからなる光ファイババンドルが開示されている。 Patent Document 2 discloses an optical fiber bundle composed of a large number of optical fibers surrounded by a solid silica sol binder layer.
特許文献3には、多数の光ファイバ先端部をスリーブ内に詰め込み、このスリーブの先端部に割スリーブを被せ、この割スリーブを加熱して端末部全体を均一に加熱することにより、多数の光ファイバ先端部とスリーブとを溶融一体化した光ファイババンドルが開示されている。 In Patent Document 3, a large number of optical fiber tips are packed in a sleeve, and the tip of the sleeve is covered with a split sleeve, and the split sleeve is heated to uniformly heat the entire terminal portion. An optical fiber bundle in which a fiber tip portion and a sleeve are fused and integrated is disclosed.
特許文献4には、複数本の光ファイバをスリーブ内に挿入し、スリーブの出射端面から長手方向に沿った一定長さの領域で、光ファイバ間に、金属またはガラスからなる耐熱性部材が充填された光ファイババンドルが開示されている。 In Patent Document 4, a plurality of optical fibers are inserted into a sleeve, and a heat resistant member made of metal or glass is filled between the optical fibers in a region of a certain length along the longitudinal direction from the emission end face of the sleeve. An optical fiber bundle is disclosed.
特許文献5には、整列部材に複数本の光ファイバを挿入し、加熱して一体化させた光ファイババンドルが開示されている。 Patent Document 5 discloses an optical fiber bundle in which a plurality of optical fibers are inserted into an alignment member and integrated by heating.
特許文献6には、複数のプラスチック光ファイバの外側にナイロン樹脂の保護層が設けられた光ファイババンドルが開示されている。 Patent Document 6 discloses an optical fiber bundle in which a nylon resin protective layer is provided outside a plurality of plastic optical fibers.
ところで、大口径の光ファイバを用いた光ファイババンドルを、複数のレーザー光源からのレーザ光をまとめて高パワーの出力を得るためのレーザーガイドとして使用する場合、光ファイババンドルには高い耐熱性が要求される。 By the way, when an optical fiber bundle using a large-diameter optical fiber is used as a laser guide for obtaining a high power output by combining laser beams from a plurality of laser light sources, the optical fiber bundle has high heat resistance. Required.
本発明の課題は、光ファイババンドルにおいて高い耐熱性を得ることである。 An object of the present invention is to obtain high heat resistance in an optical fiber bundle.
本発明は、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルであって、
上記バンドル部は、上記複数の長尺材が、各長尺材が隣接長尺材に外周接触部において長さ方向に沿って相互に融着することにより一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部で囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されており、
また、上記バンドル部は、上記複数の長尺材の束を内接状態で収容するパイプ材を有しており、
上記複数の長尺材のうち上記パイプ材に接触する長尺材が該パイプ材に長さ方向に沿って融着していることにより該複数の長尺材の束と該パイプ材とが一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部と該パイプ材の内壁とで囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されている。
The present invention is an optical fiber bundle including a bundle portion configured by bundling a plurality of long materials including one end portions of a plurality of optical fibers,
The bundle portion is integrated with the plurality of long materials by fusing the long materials to the adjacent long materials at the outer peripheral contact portion along the length direction. Is formed so that the gap extends along the length direction in the portion surrounded by the non-contact portion of the outer periphery ,
Further, the bundle part has a pipe material that accommodates the bundle of the plurality of long materials in an inscribed state,
Among the plurality of long materials, the long material contacting the pipe material is fused to the pipe material along the length direction, whereby the bundle of the plurality of long materials and the pipe material are integrated. In addition, the gap is formed so as to extend along the length direction in a portion surrounded by the outer peripheral non-contact portion of each long material and the inner wall of the pipe material .
本発明によれば、バンドル部において、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部で囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されているので、その空隙に空気や水等の冷却媒体を配することによりバンドル部の放熱性を高めることができ、その結果、高い耐熱性を得ることができる。 According to the present invention, in the bundle portion, a plurality of long materials including one end portions of the plurality of optical fibers are integrated, and the gap is long in the portion surrounded by the outer peripheral non-contact portion of each long material. Since it is formed so as to extend along the direction, heat dissipation of the bundle portion can be enhanced by arranging a cooling medium such as air or water in the gap, and as a result, high heat resistance can be obtained. .
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.
図1は本実施形態に係る光ファイババンドル100を示す。本実施形態の光ファイババンドル100は、例えば、複数のレーザー光源からのレーザ光をまとめて高パワーの出力を得るためのレーザーガイドとして使用されるものである。
FIG. 1 shows an
本実施形態の光ファイババンドル100は複数の光ファイバ心線110を備えている。複数の光ファイバ心線110は、同一の光ファイバ心線110で構成されていてもよく、また、異なる光ファイバ心線110が混在して構成されていてもよい。
The
複数の光ファイバ心線110のそれぞれは、図2に示すように、光ファイバ111が被覆層112で被覆された構成を有する。
Each of the plurality of
光ファイバ111は、ファイバ中心に設けられた相対的に高屈折率な円形断面のコア111aとそれを被覆するように同心状に設けられた相対的に低屈折率な円形断面のクラッド111bとを有する。光ファイバ111は、クラッド111bを被覆するように設けられたサポート層をさらに有していてもよい。光ファイバ111のファイバ径は例えば125〜1500μmである。
The
コア111aは、石英で形成されていることが好ましい。石英製のコア111aは、屈折率を高めるゲルマニウム(Ge)等のドーパントがドープされた石英であってもよく、また、ドーパントがドープされていないノンドープ石英であってもよい。コア111aの軟化温度は例えば1600〜1700℃である。コア径は例えば50〜1200μmである。
The
クラッド111bは、石英で形成されていることが好ましい。石英製のクラッド111bは、ドーパントがドープされていないノンドープ石英であってもよく、また、屈折率を低めるフッ素(F)やボロン(B)等のドーパントがドープされた石英であってもよい。クラッド111bの軟化温度は例えば1300〜1400℃であるが、後述のように光ファイバ111のクラッド111b間を加熱融着させてバンドル部120を形成する際にコア111aが変形するのを抑制する観点から、コア111aの軟化温度よりも低いことが好ましい。クラッド111bは、相対的に低屈折率であって、コア111aよりも屈折率が低い。クラッド111bの厚さは例えば3〜60μmである。
The
被覆層112は、単一層で構成されていてもよく、また、例えば、内側からシリコン樹脂層及びポリアミド樹脂層が順に積層された二重層となったもののように複数層で構成されていてもよい。
The
本実施形態に係る光ファイババンドル100は、複数の光ファイバ心線110の一方の先端部分において、各々、被覆層112が剥がされた複数の光ファイバ111の一端部(長尺材)が束ねられてバンドル部120が構成されている。
In the
図3はバンドル部120の端面を示す。
FIG. 3 shows the end face of the
バンドル部120は、それを構成する光ファイバ111の一端部の本数が例えば2〜49本である。なお、バンドル部120を構成する長尺材は、本実施形態に係る光ファイババンドル100のように複数の光ファイバ111の一端部のみで構成されていてもよいが、複数の光ファイバ111の一端部に加えて石英製のキャピラリや中空パイプやロッド材を含んでいてもよい。
The number of one end portions of the
バンドル部120は、図4に示すように、複数の光ファイバ111の一端部が、各光ファイバ111が隣接光ファイバ111に外周接触部121において長さ方向に沿って相互に融着することにより一体化していると共に、各光ファイバ111の外周非接触部122で囲われた部分において断面略三角形の空隙123が長さ方向に沿って延びるように形成されている。また、各光ファイバ111の外周非接触部122とパイプ材130の内壁とで囲われた部分においても空隙124が長さ方向に沿って延びるように形成されている。
As shown in FIG. 4, the
一般に、複数の光ファイバの一端部を束ねて接着剤で固定することによりバンドル部を構成した光ファイババンドルでは、耐熱性が要求される場合、接着剤として耐熱性の高いものが用いられる。しかしながら、エポキシ等の有機系接着剤では、耐熱性がせいぜい300℃程度であり、また、短波長の光に対して焼損や不要物質を生成するという不具合がある。また、アルミナ等の無機系接着剤では、耐熱性は十分であるとしても、バンドル部の端面の研磨時に接着剤の剥離片により光ファイバ端面を加傷するという不具合がある。これに対し、本実施形態に係る光ファイババンドル100では、バンドル部120において、複数の光ファイバ111の一端部が一体化していると共に、各光ファイバ111の外周非接触部122で囲われた部分及び各光ファイバ111の外周非接触部122とパイプ材130の内壁とで囲われた部分において空隙123,124が長さ方向に沿って延びるように形成されているので、その空隙123,124に空気や水等の冷却媒体を配することによりバンドル部120の放熱性を高めることができ、なおかつ照射ターゲットの冷却・防塵に寄与すると共に、バンドル部120の端面へのデブリ付着を防止でき、その結果、高い耐熱性を得ることができる。また、バンドル部120に接着剤を用いていないので、伝送する短波長のレーザー光により焼損や不要物質の生成が生じることがなく、高い耐光性をも得ることができる。
In general, in an optical fiber bundle in which a bundle portion is configured by bundling one end portions of a plurality of optical fibers and fixing with an adhesive, when the heat resistance is required, an adhesive having a high heat resistance is used. However, organic adhesives such as epoxies have a heat resistance of about 300 ° C. at most, and also have the disadvantages of burning and generating unnecessary substances with respect to light having a short wavelength. In addition, an inorganic adhesive such as alumina has a problem that even if the heat resistance is sufficient, the end face of the optical fiber is damaged by the peeled piece of the adhesive when the end face of the bundle portion is polished. On the other hand, in the
バンドル部120は、複数の光ファイバ111の一端部が最密状に束ねられて一体化している。これにより、コア111aの高い占積率を得ることができる。バンドル部120の端面におけるコア111aの占積率は例えば65〜78%であり、また、空隙123,124の占積率は例えば22〜35%である。なお、バンドル部120は、複数の光ファイバ111の一端部が無秩序に束ねられて一体化していてもよい。
In the
バンドル部120は、複数の光ファイバ111の一端部の束を内接状態で収容するパイプ材130を有する。これにより、光ファイバ111の一端部を加熱して一体化させる際のコア111aの変形防止を含む高い形態保持性を得ることができ、伝送するレーザ光の品質劣化を抑制することができる。特に、複数の光ファイバ111の一端部を断面同心円を形成するように最密状に複数層に束ねたものをパイプ材130に収容する場合、最外層の光ファイバ111がいずれもパイプ材130の内壁に接触するように設計することにより、パイプ材130から複数の光ファイバ111の一端部の束に対して均等な力が作用することとなり、より高い形態保持性を得ることができる。具体的には、例えば、図5(a)に示すように、7本の光ファイバ111の一端部を最密状に束ねたものの場合には、それをそのままパイプ材130に収容すればよい。図5(b)に示すように、19本の光ファイバ111の一端部を最密状に束ねたものの場合には、パイプ材130の内壁に接触しない最外層の6本(真ん中の図の仮想線で描いたもの)を除いた13本をパイプ材130に収容すればよい。図5(c)に示すように、37本の光ファイバ111の一端部を最密状に束ねたものの場合には、パイプ材130の内壁に接触しない最外層の6本(真ん中の図の仮想線で描いたもの)を除いた31本をパイプ材130に収容すればよい。図5(d)に示すように、61本の光ファイバ111の一端部を最密状に束ねたものの場合には、パイプ材130の内壁に接触しない最外層の12本(真ん中の図の仮想線で描いたもの)を除いた49本をパイプ材130に収容すればよい。なお、バンドル部120は、パイプ材130を有さず、複数の光ファイバ111が束ねられてそれらが一体化した構成であってもよい。
The
パイプ材130としては、例えば、石英パイプ、金属パイプ、セラミックパイプ等が挙げられるが、これらのうち石英パイプが好ましい。パイプ材130は、光ファイバ111と同一の材質で形成されていることが好ましい。パイプ材130は、例えば、長さが5〜100mm、外径が1.8〜15mm、及び内径が1.3〜14mmである。パイプ材130の肉厚は、パイプ材130に収容した光ファイバ111の一端部を加熱して一体化させる際の光ファイバ111の変形を抑制する観点から薄いことが好ましく、具体的には0.2〜1mmであることが好ましい。
Examples of the
パイプ材130は、複数の光ファイバ111の一端部を束ねて外部から加熱する際に早期に軟化溶融して光ファイバ111間に流入するのを防止する観点から、複数の光ファイバ111のそれぞれの外周部よりも高温で軟化する材料で形成されていることが好ましい。従って、例えば、光ファイバ111において、ドーパントがドープされていないノンドープ石英でコア111aが形成され、F(フッ素)やB(ボロン)等の屈折率を下げるドーパントがドープされた石英でクラッド111bが形成されているような場合、パイプ材130は、クラッド111bよりも高温で軟化するノンドープ石英で形成されていることが好ましい。
The
本実施形態に係る光ファイババンドル100は、複数の光ファイバ心線110の一方の先端部分において被覆層112を剥がし、複数の光ファイバ111の一端部をパイプ材130に挿入して束ねた状態でパイプ材130の外側から例えばトーチや炭酸レーザー等によって例えば1200〜2000℃に加熱し、それによって複数の光ファイバ111の一端部を一体化させてバンドル部120を形成し、そして、その部分を劈開して端面を形成すると共に、その端面を研磨することにより製造することができる。このとき、パイプ材130内を減圧、或いは、パイプ材130外を加圧することにより、パイプ材130を収縮させてもよい。なお、バンドル部120がパイプ材130を有さない光ファイババンドル100の場合、複数の光ファイバ心線110の一方の先端部分において被覆層112を剥がし、複数の光ファイバ111の一端部を束ねた状態で加熱し、それによってそれらを一体化させてバンドル部120を形成し、そして、その部分を劈開して端面を形成すると共にその端面を研磨することにより製造することができる。
In the
以上の本実施形態の光ファイババンドル100は、例えば、複数の光ファイバ心線110のそれぞれの他端部に半導体レーザー等のレーザー光源が接続され、複数のレーザー光源からのレーザ光をバンドル部120でまとめて、その端面から高パワーの出力を得るレーザーガイドとして使用することができる。
In the
以上説明した通り、本発明は、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルについて有用である。 As described above, the present invention is useful for an optical fiber bundle including a bundle portion configured by bundling a plurality of long materials including one end portions of a plurality of optical fibers.
100 光ファイババンドル
110 光ファイバ心線
111 光ファイバ
111a コア
111b クラッド
112 被覆層
120 バンドル部
121 外周接触部
122 外周非接触部
123,124 空隙
130 パイプ材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記バンドル部は、上記複数の長尺材が、各長尺材が隣接長尺材に外周接触部において長さ方向に沿って相互に融着することにより一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部で囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されており、
また、上記バンドル部は、上記複数の長尺材の束を内接状態で収容するパイプ材を有しており、
上記複数の長尺材のうち上記パイプ材に接触する長尺材が該パイプ材に長さ方向に沿って融着していることにより該複数の長尺材の束と該パイプ材とが一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部と該パイプ材の内壁とで囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されている光ファイババンドル。 An optical fiber bundle comprising a bundle portion configured by bundling a plurality of long materials including one end portions of a plurality of optical fibers,
The bundle portion is integrated with the plurality of long materials by fusing the long materials to the adjacent long materials at the outer peripheral contact portion along the length direction. Is formed so that the gap extends along the length direction in the portion surrounded by the non-contact portion of the outer periphery ,
Further, the bundle part has a pipe material that accommodates the bundle of the plurality of long materials in an inscribed state,
Among the plurality of long materials, the long material contacting the pipe material is fused to the pipe material along the length direction, whereby the bundle of the plurality of long materials and the pipe material are integrated. And an optical fiber bundle formed such that a gap extends along the length direction in a portion surrounded by the outer peripheral non-contact portion of each long material and the inner wall of the pipe material .
上記パイプ材は、上記複数の長尺材のそれぞれの外周部よりも高温で軟化する材料で形成されている光ファイババンドル。 The optical fiber bundle according to claim 1 ,
The said pipe material is an optical fiber bundle formed with the material softened at high temperature rather than each outer peripheral part of said several elongate material.
上記複数の長尺材が断面同心円を形成するように最密状に複数層に束ねられ、そのうち最外層の長尺材がいずれも上記パイプ材の内壁に接触している光ファイババンドル。 In the optical fiber bundle according to claim 1 or 2 ,
An optical fiber bundle in which the plurality of long materials are bundled in a plurality of layers in a close-packed manner so as to form a concentric cross section, and the longest material of the outermost layer is in contact with the inner wall of the pipe material.
上記パイプ材が石英パイプである光ファイババンドル。 In the optical fiber bundle according to any one of claims 1 to 3 ,
An optical fiber bundle in which the pipe material is a quartz pipe.
上記複数の長尺材が複数の光ファイバの一端部のみで構成されている光ファイババンドル。
In the optical fiber bundle according to any one of claims 1 to 4 ,
An optical fiber bundle in which the plurality of long materials are configured by only one end portions of a plurality of optical fibers.
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