JP6129613B2 - 光コネクタ及びそれを用いた光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、光コネクタ及びそれを用いた光ファイバケーブルに関する。

ハイパワーのレーザー光を伝送するレーザー光伝送用光ファイバケーブルでは、レーザー光入射端部及びレーザー光出射端部に光コネクタが設けられる（例えば特許文献１）。

ところで、レーザー光出射端部に設けられた光コネクタに、加工対象物から過大な反射光が入射すると、光コネクタの破損を招く虞がある。

その対策手段として、非特許文献１には、レーザー光出射端部に設けられた光コネクタに入射した加工対象物からの反射光の検出方法が開示されている。具体的に説明すると、レーザー光出射端部に設けられた光コネクタ内の光ファイバに、加工対象物からの反射光が入射すると、光ファイバのクラッドに入射したクラッドモードのうち大部分はモードストリッパを介して除去されるものの、一部分はモードストリッパ部を通り抜ける。ハイパワーレーザー光伝送用の光ファイバ心線では、低屈折率の樹脂を被覆層に用いて樹脂クラッドとし、光ファイバのクラッドに入射した光を被覆層の樹脂クラッドに閉じ込めて伝搬させ、それによって被覆層の焼損を防ぐ構造になっていることが多いが、モードストリッパ部を通り抜けたクラッドモードのうち低ＮＡの光は、被覆層の樹脂クラッドに閉じ込められて伝搬する一方、高ＮＡの光は、その樹脂クラッドには閉じ込められずに外部に放射される。そして、非特許文献１に開示された検出方法では、光ファイバ心線の外側にフォトダイオード設け、加工対象物からの反射光のうちモードストリッパ部を通り抜け、且つ被覆層の樹脂クラッドに閉じ込められずに外部に放射されたものを検出する。

特表２００９−５２６２６５号公報

http://www.optoskand.se/assets/Uploads/PDF/Artiklar/20120131-PW-Artikel-2012-QD-Fiber.pdf

しかしながら、非特許文献１に開示された検出方法では、加工対象物からの反射光のうちモードストリッパで除去されず、また被覆層の樹脂クラッドに閉じ込められずに外部に放射されたものを検出するため、検出する光のパワーが弱く、従って検出の感度も悪くなってしまうという問題がある。

本発明の課題は、光コネクタの破損を招く虞のある光を感度よく検出することである。

本発明の光コネクタは、光ファイバ心線から被覆層が除去されて露出した光ファイバが挿通される光ファイバ挿通部と、前記光ファイバ挿通部よりも後端側で且つ前記光ファイバ挿通部と空間的に連通した位置における前記光ファイバ挿通部から空間を伝搬してきた光を検出する光検出手段とを備え、前記光ファイバ挿通部の後端側に設けられたチャック収容部と、前記チャック収容部に収容された前記光ファイバ心線の固定用のスリーブチャックとを更に備え、前記スリーブチャックは、心線挿通孔が形成されていると共に、先端側部分にスリワリが形成され、前記心線挿通孔に前記光ファイバ心線が挿通されて前記チャック収容部に収容されたとき、前記心線挿通孔が縮小するように前記スリワリが形成された前記先端側部分がかしめられて前記光ファイバ心線の固定強度が高められるように構成され、前記光検出手段は、前記光ファイバ挿通部から前記スリーブチャックに形成された前記スリワリが保持する隙間に入って後端側に伝搬する光を検出するように設けられている。

本発明の光ファイバケーブルは、本発明の光コネクタが光出射端部に設けられたものである。

本発明によれば、光検出手段が、光ファイバ挿通部よりも後端側で且つ光ファイバ挿通部と空間的に連通した位置における光ファイバ挿通部から空間を伝搬してきた光を検出するので、例えば、光ファイバ挿通部に加工対象物からの過大な反射光が入射した場合でも、或いは、光ファイバに入射した加工対象物からの過大な反射光のうちクラッドモードとして伝搬したものが光ファイバ挿通部に放射された場合でも、光コネクタの破損を招く虞のあるそれらの光を、空間的な障害を介することなく感度よく検出することができる。

実施形態に係る光コネクタが設けられたレーザー光伝送用光ファイバケーブルのレーザー光出射端部の縦断面図である。 水冷ハウジングの（ａ）正面図、（ｂ）背面図、及び（ｃ）右側面図である。 図２（ａ）における（ａ）IIIA-IIIA断面図、及び（ｂ）IIIA-IIIA断面図である。 図２（ｃ）における（ａ）IVA-IVA断面図、（ｂ）IVB-IVB断面図、及び（ｃ）IVC-IVC断面図である。 水冷カバーの（ａ）正面図、（ｂ）背面図、（ｃ）右側面図、及び（ｄ）矢視Ｘの正面図である。 図５（ｂ）における（ａ）VIA-VIA断面図、並びに図５（ｃ）の（ｂ）VIB-VIB断面図、（ｃ）VIC-VIC断面図、及び（ｄ）VID-VID断面図である。 水冷ユニットの給水口及び排水口のある部分における横断面図である。 図７における（ａ）VIIIA-VIIIA断面図、（ｂ）VIIIB-VIIIB断面図、及び（ｃ）VIIIC-VIIIC断面図である。 スリーブチャックの（ａ）正面図、（ｂ）背面図、及び右側面図である。 図９（ａ）におけるX-X断面図である。 レーザー光伝送用の光ファイバ心線の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る光コネクタにおける水冷ハウジングの光ファイバ心線への固定方法を示す説明図である。 図１２（ｂ）における（ａ）XIIIA-VIIIA断面図及び（ｂ）XIIIB-VIIIB断面図である。

以下、実施形態について詳細に説明する。

（光コネクタ）
図１は、実施形態に係る光コネクタ１００がレーザー光出射端部に設けられたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣを示す。なお、図１の上半分の断面は、下半分の断面に対して軸回転方向に１２０度回転した部分の断面である。

本実施形態に係る光コネクタ１００は、例えばＳＵＳ等の金属で形成されており、その内部には、水冷式の冷却機構が構成されている。

本実施形態に係る光コネクタ１００は、水冷ハウジング１０と水冷カバー２０とにより水冷ユニットＵが構成されている。また、水冷ユニットＵの水冷ハウジング１０には、光ファイバ心線固定用のスリーブチャック３０が収容されている。

図２〜４は水冷ハウジング１０を示す。図５及び６は水冷カバー２０を示す。図７及び８は水冷ハウジング１０に水冷カバー２０が取り付けられて構成された水冷ユニットＵを示す。

水冷ハウジング１０は、先端側のファイバ冷却部１１と後端側のチャック収容部１２とで構成されている。

ファイバ冷却部１１は、細径の円筒状に形成されており、その内部にファイバ挿通孔１３を有する。ファイバ冷却部１１の先端には鍔部１４が設けられており、その鍔部１４は全周に渡って外向きに広がるように形成されている。ファイバ冷却部１１の側面には一対の仕切部１５がファイバ挿通孔１３を挟むように配設されており、各仕切部１５はファイバ冷却部１１の長さ方向の中間部から後端側のチャック収容部１２まで延びる突条で構成されている。なお、鍔部１４の外径と一対の仕切部１５の頂部間の幅とは同一寸法である。

チャック収容部１２は、ファイバ冷却部１１に連続して後端側に行くに従って外径が不連続に階段状に拡大した略中空円錐とそれに連続した均一外径の円筒とが結合した形状に形成されている。チャック収容部１２には、チャック収容孔１６が後端に開口して形成されている。チャック収容孔１６は、後端側部分１６ａと中間部分１６ｂと先端側部分１６ｃとの３つの部分で構成されている。後端側部分１６ａは、後端の開口に連続して先端側に延びる円筒孔に形成されており、また、内周に雌ネジが構成されている。中間部分１６ｂは、後端側部分１６ａの端に段差を有することで後端側部分１６ａから不連続に縮小した内径を有し、その縮小した内径で先端側に延びる円筒孔に形成されている。先端側部分１６ｃは、中間部分１６ｂに連続して先端側に行くに従ってテーパ状に漸次内径が小さくなった略円錐孔に形成されており、また、ファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３に連通している。

水冷カバー２０は、略円筒状に形成されており、水冷ハウジング１０のファイバ冷却部１１とチャック収容部１２の先端側の一部分を覆うように設けられている。

水冷カバー２０の先端には、水冷ハウジング１０のファイバ冷却部１１の先端の鍔部１４が位置付けられている。水冷カバー２０の内径は鍔部１４の外径と同一寸法であり、そのため、鍔部１４は水冷カバー２０の先端の開口に内嵌めされた状態に設けられている。そして、それらが当接した全周が溶接部２１ａとされ、それによって水冷カバー２０の先端の開口が封じられている。また、水冷カバー２０の後端における水冷ハウジング１０がチャック収容部１２に当接した全周も溶接部２１ｂとされ、それによって水冷カバー２０の後端の開口も封じられている。

水冷カバー２０の内径はファイバ冷却部１１の側面の一対の仕切部１５の頂部間の幅とも同一寸法であり、そのため、水冷カバー２０の内部の後端側の部分がそれらの一対の仕切部１５によって２つの領域に仕切られている。水冷カバー２０の後端側の部分の側面には、これらの２つの領域の一方に連通した給水口２２が形成され、また、他方に連通した排水口２３が形成されている。これらの２つの領域は、水冷カバー２０の内部の先端側の部分において連通している。そして、これらにより水冷ユニットＵの内部には冷却水流路２４が構成されている。つまり、スリーブチャック３０よりも先端側に、光ファイバ心線９０から被覆層９２が除去されて露出した光ファイバ９１が挿通される筒状のファイバ冷却部１１が設けられ、そのファイバ冷却部１１の外側が冷却水流路２４に構成されている。従って、光ファイバ心線９０及び／又はそれに含まれる光ファイバ９１は、冷却水に直接接触せず、そのため、冷却水の水圧によって損傷を受けることもない。なお、この冷却水流路２４は、上記のように水冷ハウジング１０に水冷カバー２０が溶接されていることから気密信頼性が高く、従って、光コネクタ１００の温度が局所的に上昇しても破損を懸念する必要はない。

図９及び１０はスリーブチャック３０を示す。

スリーブチャック３０は、先端側部分３１と後端側部分３２とで構成されている。先端側部分３１は、先端側の円筒とそれに連続して後端側に行くに従ってテーパ状に漸次外径が大きくなった中空円錐とが結合した形状に形成されている。先端側部分３１には、先端から長さ方向に延びるスリワリ３４が周方向に９０度間隔をおいて４本形成され、正面視において十字状に分割されている。後端側部分３２は円筒状に形成されている。後端側部分３２の側面には長さ方向に延びる一対のコの字溝３５が対称に形成されている。

先端側部分３１と後端側部分３２とには連通した心線挿通孔３３が形成されている。心線挿通孔３３の先端側部分３１の先端側から半分程までの部分は、相対的に小さい内径で、また、内周に雌ネジが構成されている。心線挿通孔３３のそれに続く部分は、テーパ状に内径が拡大した後、相対的に大きい内径で後端まで延びている。

そして、本実施形態に係る光コネクタ１００では、スリーブチャック３０が水冷ハウジング１０のチャック収容部１２におけるチャック収容孔１６に収容され、外周に雄ネジが形成された押さえリング３６がチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに締め込まれたとき、押さえリング３６がスリーブチャック３０の後端に当接してスリーブチャック３０を先端側に移動させ、それによってスリーブチャック３０の先端側部分３１がチャック収容孔１６の先端側部分１６ｃに嵌まって心線挿通孔３３が縮小するようにかしめられる。

水冷ユニットＵには、外側面にサーモスタット４２が接着固定された筒状のサーモスタットマウンタ４１が設けられている。サーモスタットマウンタ４１は、水冷カバー２０の後端に当接するように配置され、また、水冷ハウジング１０に外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されている。さらに、このネジとは別の一対の回転防止用ネジＳがサーモスタットマウンタ４１の外側から水冷ハウジング１０のチャック収容部１２のチャック収容孔１６まで貫通したネジ孔１７に設けられ、図８（ｃ）に示すように、これらがスリーブチャック３０の後端側部分３２に形成されたコの字溝３５に係合し、それによってスリーブチャック３０の回転が防止される。

水冷ユニットＵには筒状のＰＤマウンタ４３が設けられている。ＰＤマウンタ４３の先端部は、水冷ハウジング１０の後端部に外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されている。そして、ＰＤマウンタ４３の側面には、後端側から先端側に斜めに延びて内部に通じた貫通孔４４が形成されており、その貫通孔４４にフォトダイオード４５（ＰＤ）が内嵌めされて接着固定されている。

水冷ユニットＵには、筒状の第１及び第２スカート５１，５２が設けられている。第１スカート５１は、その先端部が水冷カバー２０の後端部に外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されており、後端側に延びて水冷ハウジング１０、サーモスタットマウンタ４１、及びＰＤマウンタ４３を収容している。第２スカート５２の先端側の部分は、第１スカート５１の後端部に内嵌めするように設けられて第１スカート５１の外側からネジで固定されている。

水冷ユニットＵには筒状のガイドスリーブ６１が設けられている。ガイドスリーブ６１の後端側の部分は、その内周に構成された雌ネジが水冷カバー２０の先端部に構成された雄ネジに螺合して外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されている。ガイドスリーブ６１の内部の中央部には、サファイアブロック６５が取り付けられたアパーチャー６４が内嵌め固定されている。ガイドスリーブ６１の内部のアパーチャー６４の先端側には、内周の全周に渡ってストッパー６２が突設され、また、その先端側には、円筒孔のブロック収容部６３が構成されている。ガイドスリーブ６１には、外側にビニルキャップが取り付けられた筒状の保護チューブ６６が設けられている。保護チューブ６６の後端側の部分はガイドスリーブ６１の先端部に外嵌めされている。

水冷ユニットＵには、一対の接点６８が取り付けられた絶縁性の接点マウンタ６７が設けられている。接点マウンタ６７は、水冷カバー２０に形成された凹部２５に収容されて接着固定されている。水冷カバー２０には、凹部２５から後端に連通した通線孔２６が形成されており、その通線孔２６に各接点６８に接続された接点用電線が通線されている。一方の接点用電線はサーモスタット４２の一方のリード線に電気的に接続されており、また、他方の接点用電線は断線検知用電線に電気的に接続されている。

水冷ユニットＵの接点マウンタ６７が設けられた部分の後端側にはコの字溝２７が全周に渡って形成されており、そのコの字溝２７にはＯリング６９が嵌め込まれている。

本実施形態に係る光コネクタ１００はケーブル本体チューブ７０の先端部に取り付けられる。

ケーブル本体チューブ７０は、ポリ塩化ビニル樹脂の樹脂層７１で被覆されたＳＵＳ可撓管７２で構成されており、第２スカート５２に内嵌めされて外側からネジで固定される。ケーブル本体チューブ７０には、光ファイバ心線９０が、断線検知用エナメル線が螺旋状に巻き付けられ、断線検知用電線と共にナイロンネットチューブが被せられた状態で挿通される。

図１１はレーザー光伝送用の光ファイバ心線９０を示す。

光ファイバ心線９０は、光ファイバ９１とそれを被覆する被覆層９２とを有する。

光ファイバ９１は、相対的に高屈折率なコア９１ａとそれを被覆する相対的に低屈折率のクラッド９１ｂとを有する。コア９１ａは純粋石英で形成されており、クラッド９１ｂは屈折率を低下させるドーパントがドープされた石英で形成されている。

被覆層９２は、内側のバッファ層９２ａとそれを被覆する外側のジャケット層９２ｂとを有する。バッファ層９２ａはシリコーン樹脂で形成されており、ジャケット層９２ｂはナイロン樹脂で形成されている。

光ファイバ心線９０は、例えば、心線径１．３ｍｍ、ファイバ径５００μｍ、コア径１００μｍ、及びコア９１ａの開口数０．２０である。

光ファイバ心線９０のケーブル本体チューブ７０から突出した部分は、図１２（ａ）に示すように、光コネクタ１００内に導かれ、押さえリング３６、チャック収容部１２のチャック収容孔１６内のスリーブチャック３０に順に挿通される。そして、図１２（ｂ）に示すように、押さえリング３６がチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに締め込まれ、押さえリング３６がスリーブチャック３０の後端に当接してスリーブチャック３０を先端側に移動させると、スリーブチャック３０の先端側部分３１がチャック収容孔１６の先端側部分１６ｃに嵌まり、矢印で示すように心線挿通孔３３が縮小するようにかしめられ、それによって光ファイバ心線９０がスリーブチャック３０の先端側部分３１に保持されて水冷ハウジング１０に固定される。このとき、スリーブチャック３０の先端側部分３１に形成したスリワリ３４により上記かしめが容易化される。また、心線挿通孔３３の内周の雌ネジにより光ファイバ心線９０の固定強度が高められる。

スリーブチャック３０の先端側部分３１がかしめられた後のスリワリ３４は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように僅かに隙間を保持し、そのためファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３（光ファイバ挿通部）とスリーブチャック３０の心線挿通孔３３とは空間的に連通することとなる。また、押さえリング３６における光ファイバ心線９０の挿通孔の孔径は光ファイバ心線９０の外径よりも大きく、その挿通孔の内壁と光ファイバ心線９０との間にも隙間を有し、そのためスリーブチャック３０の心線挿通孔３３と押さえリング３６の後端側のＰＤマウンタ４３の内部とも空間的に連通することとなる。これにより、ＰＤマウンタ４３の内部に設けられたフォトダイオード４５（光検出手段）は、ファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３よりも後端側で、且つファイバ挿通孔１３と空間的に連通した位置に設けられた構成となっている。また、この連通構造により、ファイバ挿通孔１３からの光が、フォトダイオード４５が設けられたＰＤマウンタ４３の内部に、それらの間の空間を介して伝搬可能に構成されている。具体的には、光ファイバ挿通孔１３に、加工対象物からの過大な反射光が入射した場合、或いは、光ファイバ９１に入射した加工対象物からの過大な反射光のうちクラッド９１ｂをクラッドモードとして伝搬したものが光ファイバ挿孔１３に放射された場合、それらの光は、ファイバ挿通孔１３に露出したスリーブチャック３０の先端面におけるスリワリ３４の隙間の空間に入って伝搬する。スリワリ３４の隙間を伝搬した光は、スリーブチャック３０の内部の心線挿通孔３３に入り、そこに挿通された光ファイバ心線９０との間の隙間の空間を伝搬する。スリーブチャック３０の内部の心線挿通孔３３を伝搬した光は、押さえリング３６の光ファイバ心線９０の挿通孔における隙間の空間を伝搬してＰＤマウンタ４３の内部に入る。ＰＤマウンタ４３の内部に入った光は、そこに設けられたフォトダイオード４５に到達する。このような構成により、光ファイバ挿通孔１３に入射した加工対象物からの反射光や光ファイバ９１のクラッド９１ｂに入射・伝搬して光ファイバ挿通孔１３に放射された加工対象物からの反射光を、空間的な障害を介することなく、直接的にフォトダイオード４５で感度よく検出することができる。

本実施形態に係る光コネクタ１００によれば、このように水冷ハウジング１０とスリーブチャック３０とが直接接触する構造となるので、水冷ハウジング１０を冷却して光ファイバ心線９０を冷却するときの冷却効率を高めることができる。また、水冷ハウジングにスリーブチャックを接着剤で固定したのでは、焼損等の損傷が発生した場合の修理を行うことができないが、本実施形態に係る光コネクタ１００を用いたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣによれば、水冷ハウジング１０とスリーブチャック３０との間に接着剤が介在していないので、かかる場合の修理が可能である。

光ファイバ心線９０は、スリーブチャック３０よりも先端側の部分において光ファイバ９１が露出するように被覆層９２が剥離されて除去される。そして、露出した光ファイバ９１は、水冷ハウジング１０のファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３に挿通された後、アパーチャー６４に取り付けられたサファイアブロック６５に挿通され、ストッパー６２によって形成されたエアギャップを経由して、ガイドスリーブ６１のブロック収容部６３に収容された円柱状の石英ブロック９３に融着により接合された構造が構成される。露出した光ファイバ９１におけるファイバ挿通孔１３に挿通された部分のうち、スリーブチャック３０から所定長の位置よりも先端側の部分には、外周面がエッチングやレーザー加工により粗面化されることによりモードストリッパが形成される。

断線検知用エナメル線はサーモスタット４２の他方のリード線と電気的に接続され、断線検知用電線は他方の接点用電線と電気的に接続される。

本実施形態に係る光コネクタ１００には、水冷カバー２０の給水口２２に給水管の先端部に取り付けられた給水管継手８１が接続されると共に、排水口２３に排水管の先端部に取り付けられた排水管継手８２が接続される。

以上の構成の本実施形態に係る光コネクタ１００では、光ファイバ心線９０及び／又はそれに含まれる光ファイバ９１が冷却水に直接接触しないように構成されているので、それらが水圧によって損傷を受けるのを防止することができる。

（レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの組み付け方法）
本実施形態に係る光コネクタ１００を用いたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの組み付け方法について説明する。

＜工程１＞ガイドスリーブ６１に、サファイアブロック６５を設けたアパーチャー６４を圧入して取り付ける。

＜工程２＞水冷ハウジング１０に水冷カバー２０を被せ、その両端を溶接部２１ａ，２１ｂで溶接して水冷ユニットＵを構成する。

＜工程３＞第１スカート５１の後端部に、第２スカート５２の先端側の部分を内嵌めして第１スカート５１の外側からネジで固定して装着する。

＜工程４＞フォトダイオード４５のリード線にＰＤ用電線を半田付けする。そして、ＰＤマウンタ４３の貫通孔４４に、そのＰＤ用電線を接続したフォトダイオード４５を内嵌めして接着剤で固定して取り付ける。

＜工程５＞水冷ユニットＵの水冷ハウジング１０に、後端側からサーモスタットマウンタ４１を外嵌めし、且つ水冷カバー２０の後端に当接するように配置して外側からネジで固定して装着する。また、水冷ユニットＵの水冷ハウジング１０の後端部に、工程４でフォトダイオード４５を取り付けたＰＤマウンタ４３の先端部を外嵌めして外側からネジで固定して装着する。

＜工程６＞工程５で水冷ユニットＵに装着したサーモスタットマウンタ４１の外側面に、サーモスタット４２を接着剤で固定して取り付ける。

＜工程７＞水冷ハウジング１０に、一対の回転防止用ネジＳを、サーモスタットマウンタ４１の外側からネジ孔１７を介してチャック収容部１２のチャック収容孔１６まで貫通するように設ける。また、チャック収容孔１６にスリーブチャック３０を仮挿入する。この際、チャック収容孔１６に突設された一対の回転防止用ネジＳに、スリーブチャック３０の後端側部分３２に形成されたコの字溝３５を対応させる。さらに、チャック収容孔１６の後端側部分１６ａに、押さえリング３６をスリーブチャック３０に接触する程度に仮締めする。

＜工程８＞一対の接点６８のそれぞれに接点用電線を半田付けする。そして、これらの接点用電線を接続した接点６８を接点マウンタ６７に接着剤で固定して取り付ける。

＜工程９＞水冷カバー２０に形成された凹部２５に連通した通線孔２６に、一対の接点６８から延びる接点用電線を挿通させる。そして、水冷カバー２０に形成された凹部２５に、接点６８を設けた接点マウンタ６７を収容して接着剤で固定して取り付ける。

＜工程１０＞光ファイバ心線９０、ケーブル本体チューブ７０、ナイロンネットチューブ、及び切断検知用電線をそれぞれ所定長に切断する。この際、光ファイバ心線９０及びケーブル本体チューブ７０の長さを、前者を後者に挿通したときに、光コネクタ１００を設けるレーザー光出射端部において、前者が後者から突出するように設定する。

＜工程１１＞光ファイバ心線９０に、断線検知用エナメル線を螺旋状に巻き付け、その上からナイロンネットチューブを被せる。そして、それをケーブル本体チューブ７０に挿通する。

＜工程１２＞レーザー光出射端部において、ケーブル本体チューブ７０から突出した光ファイバ心線９０の先端から所定長だけ被覆層９２を剥離して除去することにより光ファイバ９１を露出させる。続いて、露出した光ファイバ９１の基端部の所定長にグリスを塗布し、エッチング液に光ファイバ９１を所定時間浸して外周面を荒らすことによりモードストリッパを形成する。その後、光ファイバ９１の表面のエッチング液及びグリスをアルコールで拭き取る。そして、先端から不要長さ分の光ファイバ９１を切断して除去する。なお、モードストリッパの形成方法として、上記のようなエッチングによる方法の他、光ファイバ９１の外周面にレーザー光により溝加工を施す方法やサンドブラストによる方法が挙げられる。

＜工程１３＞工程３で第１スカート５１の後端部に装着した第２スカート５２にケーブル本体チューブ７０を挿通する。また、工程７で水冷ハウジング１０におけるチャック収容部１２のチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに仮締めした押さえリング３６、チャック収容孔１６に仮挿入したスリーブチャック３０、及びファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３の順に、ケーブル本体チューブ７０から突出した光ファイバ心線９０を挿通し、露出した光ファイバ９１全体をファイバ冷却部１１から突出させる。そして、露出した光ファイバ９１をアルコールに浸して超音波洗浄する。

＜工程１４＞水冷ユニットＵの水冷カバー２０の先端部の雄ネジに、工程１でアパーチャー６４を取り付けたガイドスリーブ６１の後端側の部分の雌ネジを螺合させて外嵌めして位置調整した後、外側からネジで固定して装着する。

＜工程１５＞光ファイバ９１の先端に石英ブロック９３を融着により接合する。

＜工程１６＞石英ブロック９３がガイドスリーブ６１のブロック収容部６３に収容されてストッパー６２に係合するまで、光ファイバ心線９０を後端側に移動させ、露出した光ファイバ９１をファイバ冷却部１１に収容する。

そして、チャック収容部１２のチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに押さえリング３６を締め込む。このとき、押さえリング３６がスリーブチャック３０の後端に当接してスリーブチャック３０が先端側に移動する。スリーブチャック３０は、チャック収容孔１６内に突設された一対の回転防止用ネジＳがコの字溝３５に係合することにより回転が防止される。スリーブチャック３０の先端側部分３１は、チャック収容孔１６の先端側部分１６ｃに嵌まり、心線挿通孔３３が縮小するようにかしめられ、それによって光ファイバ心線９０がスリーブチャック３０の先端側部分３１に保持されて水冷ハウジング１０に固定される。

最後に、一対の回転防止用ネジＳを締め込み、チャック収容孔１６内において、それら一対の回転防止用ネジＳでスリーブチャック３０を挟持して固定する。

また、ガイドスリーブ６１の先端部に保護チューブ６６の後端側の部分を外嵌めして取り付け、さらに、保護チューブ６６の外側にビニルキャップを取り付ける。

＜工程１７＞サーモスタット４２の一方のリード線と一方の接点用電線とを半田付けで接続する。また、サーモスタット４２の他方のリード線と断線検知用エナメル線とを半田付けで接続する。さらに、他方の接点用電線と断線検知用電線とを半田付けで接続する。なお、半田付け部分には絶縁処理を施す。

＜工程１８＞フォトダイオード４５のリード線に接続された電線を第２スカート５２に内嵌めされたケーブル本体チューブ７０に挿通する。また、水冷カバー２０の後端部に、第１スカート５１の先端部を外嵌めして外側からネジで固定して装着する。さらに、第２スカート５２に、ケーブル本体チューブ７０の先端部を位置付けて外側からネジで固定して装着する。

＜工程１９＞水冷ユニットＵの水冷カバー２０の給水口２２に、給水管の先端部に取り付けた給水管継手８１を接続すると共に、排水口２３に排水管の先端部に取り付けた排水管継手８２を接続する。また、水冷ユニットＵのコの字溝２７にＯリング６９を嵌める。

＜工程２０＞レーザー光入射端部において、光コネクタ１００をレセプタクル（不図示）に接続する。これにより、光コネクタ１００側の一対の接点６８がレセプタクル側の一対の接点とそれぞれ導通する。レセプタクル側の一対の接点はショートするように電線が接続されており、これにより断線検知用電線及び断線検知用エナメル線を含む閉回路が形成されるように構成されている。レセプタクル側の一方の接点はレーザー光源の断線検知回路を含む制御ユニットと電線で接続されている。

（レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの動作）
本実施形態に係る光コネクタ１００を用いたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの動作説明をする。

このレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣは、例えばレーザー加工機等において用いられる。そして、このレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、レーザー光入射端部において、レーザー光源からのレーザー光が光ファイバ心線９０のコア９１ａに入力されると、それを伝送し、レーザー光出射端部において、レーザー光を光ファイバ９１のコア９１ａから石英ブロック９３を介して出射し、それが切断や溶接等のレーザー加工に供される。

ここで、上記レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣで伝送するレーザー光のパワーはキロワット級であることから、そのレーザー光出射端部に設けられた光コネクタ１００は、内蔵した水冷式の冷却機構により冷却される。具体的には、水冷ユニットＵの給水口２２から給水管継手８１を介して冷却水を供給すると、冷却水は、水冷カバー２０の内部の後端側の部分の２つの領域に仕切られた一方に流入し、次いで２つの領域が連通した先端側の部分に流れ、その後、後端側の部分の他方に流れて排水口２３から排水管継手８２を介して排出される。つまり、冷却水は光コネクタ１００内の冷却水流路２４を流動する。このとき、流動する冷却水が直接接触するファイバ冷却部１１が熱交換により冷却され、それによってその内部のファイバ挿通孔１３に設けられた光ファイバ９１も冷却される。また、水冷ユニットＵ全体及びそれに付帯する部分も冷却される。例えば、冷却水によるファイバ冷却部１１の冷却により、ファイバ冷却部１１と一体に設けられたチャック収容部１２も冷却され、また、チャック収容部１２に嵌って直接接触したスリーブチャック３０も冷却され、さらに、スリーブチャック３０に保持された光ファイバ心線９０も冷却される。

ところで、非特許文献１に開示された方法と同様、光ファイバ９１に入射した加工対象物からの反射光のうちモードストリッパで除去されずにクラッド９１ｂを伝搬したクラッドモードを、光ファイバ挿通孔１３の後端側において被覆層９２を介して検出したのでは、光のパワーが弱いために高感度での光の検出が困難であり、また、温度センサを用いた場合には温度上昇に時間を有するためにレスポンスが遅く、光を感度よく検出することは困難である。しかしながら、上記レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、ファイバ挿通孔１３の内部の光を、スリーブチャック３０のスリワリ３４及び心線挿通孔３３を介して押さえリング３６の後端側のＰＤマウンタ４３の内部のフォトダイオード４５で検出する。従って、光ファイバ挿通孔１３に加工対象物からの過大な反射光が入射した場合、或いは、光ファイバ９１に入射した加工対象物からの過大な反射光のうちクラッド９１ｂをクラッドモードとして伝搬するものがモードストリッパから光ファイバ挿通孔１３に放射された場合には、光コネクタ１００の破損を招く虞のあるかかる光を、空間的な障害を介することなく、ＰＤマウンタ４３に設けられたフォトダイオード４５で直接的に感度よく検出することができる。そして、フォトダイオード４５は検出した光のパワーを電気信号に変換し、それがリード線を介してレーザー光源の制御ユニットに入力され、フォトダイオード４５が検出した光のパワーが過大であると判断される場合には、レーザーの出射を停止させる。

また、上記レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、光ファイバ心線９０が発熱等して断線検知用エナメル線が断線した場合、または、光コネクタ１００に内蔵しているサーモスタット４２が動作した場合、断線検知用電線及び断線検知用エナメル線を含む閉回路の抵抗値が無限大となり、それがレーザー光源の制御ユニットにおける断線検知回路によって検知され、それによってレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの異常を検知することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、光コネクタ１００がレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣのレーザー光出射端部に設けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、光コネクタ１００がレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣのレーザー光入射端部にも設けられた構成であってもよい。

上記実施形態では、光コネクタ１００の内部に水冷式の冷却機構が設けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、他の冷媒を用いた冷却機構が設けられた構成であってもよい。

上記実施形態では、スリーブチャック３０の先端側部分３１に方向に延びるスリワリ３４を形成した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、先端側部分３１のかしめを容易化させるものであれば他の構成であってもよい。

上記実施形態では、光検出手段のフォトダイオード４５を、押さえリング３６の後端側のＰＤマウント４３に取り付けた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、光ファイバ挿通孔１３の後端側の光ファイバ挿通孔１３と空間的に連通する位置であって、光ファイバ挿通孔１３からの光が伝搬可能であれば、特に限定されるものではなく、例えばフォトダイオード４５を押さえリング３６自体やその直ぐ後端側に取り付けた構成であってもよい。

上記実施形態では、光検出手段としてフォトダイオード４５を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、光検出手段として、レーザー光が照射された際の温度上昇を電圧の変動として検出する熱電対を用いてもよい。

上記実施形態では、光ファイバ挿通孔１３から空間を伝搬してきた光を光検出手段のフォトダイオード４５で直接的に検出する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、光ファイバ挿通孔１３から空間を伝搬してきた光を光ファイバにより伝送して外部のフォトダイオードで検出する構成であってもよい。

本発明は、光コネクタ及びそれを用いた光ファイバケーブルについて有用である。

Ｃ レーザー光伝送用光ファイバケーブル
１００ 光コネクタ
１３ ファイバ挿通孔（ファイバ挿通部）
４５ フォトダイオード（光検出手段）
９０ 光ファイバ心線
９１ 光ファイバ
９２ 被覆層

Claims (4)

1. 光ファイバ心線から被覆層が除去されて露出した光ファイバが挿通される光ファイバ挿通部と、
   前記光ファイバ挿通部よりも後端側で且つ前記光ファイバ挿通部と空間的に連通した位置における前記光ファイバ挿通部から空間を伝搬してきた光を検出する光検出手段と、
   を備えた光コネクタであって、
   前記光ファイバ挿通部の後端側に設けられたチャック収容部と、
   前記チャック収容部に収容された前記光ファイバ心線の固定用のスリーブチャックと、
   を更に備え、
   前記スリーブチャックは、心線挿通孔が形成されていると共に、先端側部分にスリワリが形成され、前記心線挿通孔に前記光ファイバ心線が挿通されて前記チャック収容部に収容されたとき、前記心線挿通孔が縮小するように前記スリワリが形成された前記先端側部分がかしめられて前記光ファイバ心線の固定強度が高められるように構成され、
   前記光検出手段は、前記光ファイバ挿通部から前記スリーブチャックに形成された前記スリワリが保持する隙間に入って後端側に伝搬する光を検出するように設けられている光コネクタ。
2. 請求項１に記載された光コネクタにおいて、
   前記スリーブチャックの後端に当接するように設けられ、前記光ファイバ心線の外径よりも孔径が大きい孔を有し、前記孔に前記光ファイバ心線が挿通されるリングを更に備え、
   前記光検出手段は、前記リングにおける前記光ファイバ心線が挿通された前記孔の隙間を後端側に伝搬する光を検出するように設けられている光コネクタ。
3. 請求項１又は２に記載された光コネクタにおいて、
   前記光検出手段が固定されたマウンタを更に備えた光コネクタ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された光コネクタが光出射端部に設けられた光ファイバケーブル。

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