JP6234040B2 - 光コネクタ及びそれを備え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備えた光ファイバケーブルに関し、特に、光ファイバケーブルに用いる光コネクタの冷却技術に関するものである。

ハイパワーのレーザー光を伝送するレーザー伝送用光ファイバケーブルに用いる光コネクタでは、レーザー光の出射端部を効率的に冷却することが望まれている。

例えば、特許文献１には、コネクターの内部において、光ファイバーの側面、及び光ファイバーの端部に連結した円錐形の表面に流動冷却剤を接触させることにより、光ファイバーを冷却する、上記光コネクタに相当する光ファイバーコネクターが開示されている。

特表２００９−５２６２６５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された光ファイバーコネクターのように、例えば、光ファイバの側面に水を接触させる水冷式の冷却機構が設けられた光コネクタでは、内部を循環する水の圧力によって、光ファイバが破損するおそれがある。また、レーザー伝送用光ファイバケーブルに用いる光コネクタでは、光ファイバのクラッドを伝搬する有害なクラッドモード光を除去するために、例えば、光ファイバに形成したモードストリッパからクラッドモード光を放出して、そのクラッドモード光を熱としてコネクタ本体に吸収させる必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光コネクタにおいて、その冷却機構に起因する光ファイバの破損を抑制して、クラッドモード光を可及的に効率よく吸収させることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、金属製のハウジングの内側面において、モードストリッパが配置される部分に熱吸収率を高める粗面化部を設けるようにしたものである。

具体的に本発明に係る光コネクタは、クラッドモード光を放出するためのモードストリッパが形成された光ファイバを内部に挿通する金属製の筒状のハウジングと、上記ハウジングの外側に設けられ、該ハウジングとの間に冷媒が循環するように構成された筒状のカバーとを備えた光コネクタであって、上記ハウジングの内側面には、上記モードストリッパが配置される部分に表面が粗面化されて熱吸収率を高める粗面化部が設けられ、上記粗面化部は、上記モードストリッパが配置される部分よりも上記光ファイバの出射端に近い先端側、及び該先端側の反対の後端側にも連続して設けられていると共に、上記ハウジングの内側面が上記光ファイバの出射端に近い先端側から該先端側の反対の後端側にむけて狭くなるように階段状又はテーパ状に設けられている。

上記の構成によれば、内側の筒状のハウジングと外側の筒状のカバーとの間に冷媒が循環するので、ハウジング及びカバーの間に形成された空間の全域で冷媒が循環する冷却機構が構成される。ここで、光コネクタでは、冷却機構を構成する筒状のハウジングの内部に光ファイバを挿通するので、光コネクタに取り付けられる光ファイバと光コネクタの内部を循環する冷媒との間にハウジングが介在することになる。これにより、光ファイバの側面に冷媒が直接的に接触しないので、光コネクタの冷却機構に起因する光ファイバの破損が抑制される。また、金属製のハウジングの内側面には、光ファイバに形成されたモードストリッパが配置される部分に表面が粗面化されて熱吸収率を高める粗面化部が設けられているので、ハウジングの内側面におけるモードストリッパが配置される部分の表面積が増えることにより、ハウジングの内側面における熱吸収率が高くなり、クラッドモード光を熱としてハウジングの内側面に吸収させ易くなる。したがって、光コネクタにおいて、その冷却機構に起因する光ファイバの破損を抑制して、クラッドモード光が可及的に効率よく吸収される。

さらに、上記の構成によれば、モードストリッパが配置される部分よりも先端側及び後端側にも粗面化部が連続して設けられているので、先端側から出射するレーザー光の透過光に起因するクラッドモード光がモードストリッパの配置される部分及びそれよりも先端側の粗面化部により吸収され、先端側から入射するレーザー光の反射光に起因するクラッドモード光がモードストリッパの配置される部分及びそれよりも後端側の粗面化部により吸収される。

さらに、上記の構成によれば、粗面化部のハウジングの内側面が先端側から後端側にむけて狭くなるように階段状又はテーパ状に設けられているので、先端側から入射するレーザー光の反射光に起因するクラッドモード光が、粗面化部のハウジングの内側面で反射角を小さくしながら反射を繰り返して後端側で収束することにより、例えば、光ファイバの後端側に配置する被覆層に到達し難くなり、光ファイバの被覆層の焼損が抑制される。

上記粗面化部の表面には、光吸収層が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、粗面化部の表面に光吸収層が設けられているので、クラッドモード光が粗面化部でいっそう吸収され易くなる。

また、本発明に係る光ファイバケーブルは、上述した何れか１つの光コネクタが出射端部に設けられている。

上記の構成によれば、光ファイバケーブルの出射端部に上述した何れか１つの光コネクタが設けられているので、光ファイバケーブルに設けられた光コネクタにおいて、その冷却機構に起因する光ファイバの破損を抑制して、クラッドモード光が可及的に効率よく吸収される。

本発明によれば、金属製のハウジングの内側面において、モードストリッパが配置される部分に熱吸収率を高める粗面化部が設けられているので、光コネクタにおいて、その冷却機構に起因する光ファイバの破損を抑制して、クラッドモード光を可及的に効率よく吸収させることができる。

実施形態１に係る光コネクタが設けられたレーザー伝送用光ファイバケーブルのレーザー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）IIIB-IIIB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。 実施形態２に係る光コネクタの水冷ユニットを概略的に示す縦断面図である。 実施形態２に係る光コネクタの水冷ユニットの変形例を示す縦断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施形態３に係る光コネクタの水冷ユニットを概略的に示す縦断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施形態３に係る光コネクタの水冷ユニットの変形例を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図１２は、本発明に係る光コネクタ及びそれを備えた光ファイバケーブルの実施形態１を示している。

（光コネクタ）
図１は、実施形態１に係る光コネクタ１００がレーザー出射端部に設けられたレーザー伝送用光ファイバケーブルＣを示す。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、水冷式の冷却機構として、冷却ユニットＵが構成されている。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、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〜図４は、水冷ハウジング１０を示す。図５及び図６は、水冷カバー２０を示す。図７及び図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の外側面には、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。ファイバ冷却部１１の内側面、すなわち、ファイバ挿通孔１３の表面には、後述するモードストリッパＥが配置される部分に表面が粗面化された粗面化部Ｒが設けられている。なお、粗面化部Ｒは、例えば、内側面の表面に対するネジ切り加工、研磨材を吹き付けるブラスト加工、精密加工機によるディンプル加工等により形成され、表面積が増やるように設けられている。

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って、水冷ハウジング１０との間に冷却水Ｗが循環する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。

図９及び図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が縮小するように塑性変形する。

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１０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が縮小するように塑性変形してかしめられ、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により上記塑性変形が容易化される。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。

本実施形態に係る光コネクタ１００によれば、内側の筒状の水冷ハウジング１０と外側の筒状の水冷カバー２０との間に冷却水Ｗが循環するので、水冷ハウジング１０及び水冷カバー２０の間に形成された空間の全域で冷却水Ｗが循環する冷却ユニットＵを構成することができる。ここで、光コネクタ１００では、冷却ユニットＵを構成する筒状の水冷ハウジング１０の内部に光ファイバ９１を挿通するので、光コネクタ１００に取り付けられる光ファイバ９１と光コネクタ１００の内部を循環する冷却水Ｗとの間に水冷ハウジング１０が介在することになる。これにより、光ファイバ９１の側面に冷却水Ｗが直接的に接触しないので、光コネクタ１００の冷却ユニットＵに起因する光ファイバ９１の破損を抑制することができる。また、水冷ハウジング１０の内側面には、光ファイバ９１に形成されたモードストリッパＥが配置される部分に粗面化部Ｒが設けられているので、水冷ハウジング１０の内側面におけるモードストリッパＥが配置される部分の表面積が増えることにより、水冷ハウジング１０の内側面における熱吸収率が高くなり、クラッドモード光Ｌ（図１５参照）を熱として水冷ハウジング１０の内側面に吸収させ易くなる。したがって、光コネクタ１００において、その冷却ユニットＵに起因する光ファイバ９１の破損を抑制して、クラッドモード光Ｌを可及的に効率よく吸収することができる。

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、例えば、スリーブチャックをかしめるためのナットが介在する構造に比べて、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により荒らされることにより、クラッド９１ｂを伝搬する有害なクラッドモード光Ｌを放出するためのモードストリッパＥが形成されている。

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を除去して光ファイバ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Ｅ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Ｅ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が縮小するように塑性変形してかしめられ、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、このレーザー伝送用光ファイバケーブルＣでは、レーザー入射端部において、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Ｗを供給すると、冷却水Ｗ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。

また、上記レーザー伝送用光ファイバケーブルＣでは、伝送するレーザー光の全てを石英ブロック９３から出射することはないものの、そのような出射されない光を、石英ブロック９３の後端側に設けられたサファイアブロック６５により散乱させることができる。

さらに、上記レーザー伝送用光ファイバケーブルＣでは、ファイバ冷却部１１において光ファイバ９１から漏れ光が発生し、それがスリーブチャック３０の先端に露出した光ファイバ心線９０の被覆層９２の端面を介して入射して伝送された場合には、その光をフォトダイオード４５により検知して異常を検出することができる。

また、上記レーザー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。

《発明の実施形態２》
図１３は、実施形態２に係る光コネクタの水冷ユニットＵを概略的に示す縦断面図である。図１４は、本実施形態の水冷ユニットＵの変形例を示す縦断面図である。なお、以下の各実施形態において、図１〜図１２と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

水冷ユニットＵは、略円筒状の水冷ハウジング１０ａと、水冷ハウジング１０ａの外側に設けられた略円筒状の水冷カバー２０とを備えている。ここで、水冷ハウジング１０ａの内側面には、モードストリッパＥが配置される部分、並びにそれよりも先端側及び後端側の部分に粗面化部Ｒが連続して設けられている。また、水冷ハウジング１０ａの内側面には、光吸収層９が設けられていてもよい。なお、光吸収層９は、例えば、内側面の表面に対する黒色アルマイト処理や黒色塗料の塗布等により形成される。

本実施形態に係る水冷ユニットＵを備えた光コネクタによれば、上記実施形態１と同様に、水冷ハウジング１０ａの内側面において、モードストリッパＥが配置される部分に粗面化部Ｒが設けられているので、冷却ユニットＵに起因する光ファイバ９１の破損を抑制して、クラッドモード光Ｌを可及的に効率よく吸収することができると共に、モードストリッパＥよりも先端側及び後端側の部分にも粗面化部Ｒが設けられているので、先端側から出射するレーザー光の透過光に起因するクラッドモード光Ｌだけでなく、先端側から入射するレーザー光の反射光に起因するクラッドモード光Ｌをも吸収することができる。また、粗面化部Ｒの表面に光吸収層９が設けられている場合には、クラッドモード光Ｌを粗面化部Ｒでいっそう吸収することができる。

《発明の実施形態３》
図１５は、実施形態３に係る光コネクタの水冷ユニットＵを概略的に示す縦断面図である。図１６は、本実施形態の水冷ユニットＵの変形例を示す縦断面図である。

水冷ユニットＵは、略円筒状の水冷ハウジング１０ｂ又は１０ｃと、水冷ハウジング１０ｂ又は１０ｃの外側に設けられた略筒状の水冷カバー（２０）とを備えている。ここで、水冷ハウジング１０ｂ又は１０ｃの内側面には、モードストリッパＥが配置される部分、並びにそれよりも先端側及び後端側の部分に粗面化部Ｒが連続して設けられている。ここで、粗面化部Ｒは、水冷ハウジング１０ｂの内側面が先端側から後端側にむけて狭くなるように階段状に設けられている。また、粗面化部Ｒは、水冷ハウジング１０ｃの内側面が先端側から後端側にむけて狭くなるようにテーパ状に設けられている。さらに、水冷ハウジング１０ｂ又は１０ｃの内側面には、光吸収層９が設けられていてもよい。

本実施形態に係る水冷ユニットＵを備えた光コネクタによれば、上記実施形態２と同様に、水冷ハウジング１０ｂ又は１０ｃの内側面において、モードストリッパＥが配置される部分、並びにモードストリッパＥよりも先端側及び後端側の部分に粗面化部Ｒが設けられているので、冷却ユニットＵに起因する光ファイバ９１の破損を抑制して、先端側から出射するレーザー光の透過光に起因するクラッドモード光Ｌだけでなく、先端側から入射するレーザー光の反射光に起因するクラッドモード光Ｌをも可及的に効率よく吸収することができると共に、粗面化部Ｒの水冷ハウジング１０ｂ又は１０ｃの内側面が先端側から後端側にむけて狭くなるように階段状又はテーパ状に設けられているので、先端側から入射するレーザー光の反射光に起因するクラッドモード光Ｌが、粗面化部Ｒの水冷ハウジング１０ｂ又は１０ｃの内側面で反射角を小さくしながら反射を繰り返して後端側で収束することにより、光ファイバ９１の後端側に配置する被覆層９２に到達し難くなり、光ファイバ９１の被覆層９２の焼損を抑制することができる。また、粗面化部Ｒの表面に光吸収層９が設けられている場合には、クラッドモード光Ｌを粗面化部Ｒでいっそう吸収することができる。

なお、上記各実施形態では、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。

上記各実施形態では、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の変形を容易化させるものであればスリット等であってもよい。

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 光ファイバケーブル
Ｅ モードストリッパ
Ｌ クラッドモード光
Ｒ 粗面化部
Ｗ 冷却水（冷媒）
９ 光吸収層
１０，１０ａ〜１０ｃ 水冷ハウジング
２０ 水冷カバー
９１ 光ファイバ
１００ 光コネクタ

Claims (3)

1. クラッドモード光を放出するためのモードストリッパが形成された光ファイバを内部に挿通する金属製の筒状のハウジングと、
   上記ハウジングの外側に設けられ、該ハウジングとの間に冷媒が循環するように構成された筒状のカバーとを備えた光コネクタであって、
   上記ハウジングの内側面には、上記モードストリッパが配置される部分に表面が粗面化されて熱吸収率を高める粗面化部が設けられ、
   上記粗面化部は、上記モードストリッパが配置される部分よりも上記光ファイバの出射端に近い先端側、及び該先端側の反対の後端側にも連続して設けられていると共に、上記ハウジングの内側面が上記光ファイバの出射端に近い先端側から該先端側の反対の後端側にむけて狭くなるように階段状又はテーパ状に設けられている、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、
   上記粗面化部の表面には、光吸収層が設けられている、光コネクタ。
3. 請求項１又は２に記載された光コネクタが出射端部に設けられている、光ファイバケーブル。

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