JP7198258B2 - 光コネクタ取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、光コネクタ取付構造に関する。

光コネクタが光ファイバの端部に取り付けられた光コネクタ取付構造が知られている。例えば、特許文献１に開示された光コネクタ取付構造では、光ファイバの端部に、ジャケットが剥離されて裸ファイバが露出した先端側の裸ファイバ露出部分と、その後方側のジャケットで被覆されたジャケット被覆部分とが設けられ、裸ファイバ露出部分の外周面にクラッドモードストリッパが形成されている。そして、ジャケット被覆部分に筒状の固定部材が装着され、それらが光コネクタのコネクタ本体に挿入されて固定部材が内嵌めされている。

特開２０１９－７４５９９号公報

高出力レーザ加工装置の光ファイバケーブルの両端部において、特許文献１に開示されたような光コネクタ取付構造が構成されていれば、仮に、入射側の端部で光源からのレーザ光が、また、出射側の端部で被加工物で反射したレーザ光の戻り光が、それぞれ光ファイバのクラッドに入力されたとしても、通常は、それらが裸ファイバ露出部分の外周面のクラッドモードストリッパにおいて外部に除去される。

ところが、クラッドモードストリッパで除去されなかった残存成分が伝播してジャケット被覆部分まで到達すると、それが空気よりも屈折率が高いジャケットに抜け、ジャケットの発熱や焼損を生じさせる虞がある。そのため、ジャケット被覆部分のジャケット、とりわけ残存成分による影響を最も大きく受けるジャケットの先端を光コネクタに接触させて冷却することが重要となる。

ところが、ジャケット被覆部分のジャケットの先端が、光コネクタの光ファイバへの取付位置ずれ等のために、光コネクタとの接触部分から外れてしまうと、効果的にジャケットの先端の冷却を行うことができないという問題がある。

本発明の課題は、ジャケット被覆部分のジャケットの先端を効果的に冷却することができる光コネクタ取付構造を提供することである。

本発明は、裸ファイバ及びそれを被覆するジャケットを有する光ファイバと、前記光ファイバの端部を覆うように設けられた筒状の光コネクタとを備えた光コネクタ取付構造であって、前記光ファイバの端部は、前記光コネクタ内において、前記ジャケットで被覆されずに前記裸ファイバが露出した先端側の裸ファイバ露出部分と、その後方側の前記ジャケットで被覆されたジャケット被覆部分とを含み、前記光コネクタは、その内周に、断続することなく、全周に渡って連続するようにねじ切りされた雌ねじで構成されたファイバ取付部が設けられているとともに、前記ファイバ取付部が、前記光ファイバの端部の前記ジャケット被覆部分における先端から所定長の外周面に噛み込むことにより、前記光ファイバに取り付けられている。

本発明によれば、光コネクタの内周に設けられた雌ねじで構成されたファイバ取付部が、光ファイバの端部のジャケット被覆部分における先端から所定長の外周面に噛み込むことにより、光コネクタが光ファイバに取り付けられているので、ジャケット被覆部分のジャケットの先端が確実に光コネクタに接触することとなり、その結果、ジャケット被覆部分のジャケットの先端を効果的に冷却することができる。

実施形態に係る光コネクタ取付構造の縦断面図である。 図１におけるII-II断面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び２は、実施形態に係る光コネクタ取付構造Ｃを示す。

実施形態に係る光コネクタ取付構造Ｃは、例えばレーザ加工機等のレーザ光伝送用の光ファイバケーブルにおける入射側及び／又は出射端の端部に構成されるものである。

実施形態に係る光コネクタ取付構造Ｃは、光ファイバ１０と、その光ファイバ１０の端部を覆うように設けられた筒状の光コネクタ２０とを備える。

光ファイバ１０は、裸ファイバ１１及びそれを被覆するジャケット１２を有する。

裸ファイバ１１は、相対的に高屈折率のコア１１１と、それを被覆する相対的に低屈折率のクラッド１１２とを有する。具体的には、裸ファイバ１１としては、例えば、コア１１１が純粋石英ガラスで形成され、クラッド１１２が、フッ素等の屈折率を低下させるドーパントがドープされた石英ガラスで形成された構成のものが挙げられる。裸ファイバ１１の外径は、例えば５００μｍ以上１５００μｍ以下である。コア１１１の直径は、例えば５０μｍ以上１２００μｍである。なお、裸ファイバ１１は、クラッド１１２の外側を更に被覆するサポート層を有していてもよい。

ジャケット１２は、樹脂で形成されている。ジャケット１２は、内側の第１樹脂層と外側の第２樹脂層との二層で構成されていることが好ましい。内側の第１樹脂層を形成する樹脂としては、例えばシリコーン樹脂等が挙げられる。第１樹脂層の厚さは例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。外側の第２樹脂層を形成する樹脂としては、例えばナイロン樹脂やフッ素系樹脂が挙げられる。第２樹脂層の厚さは例えば０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。ジャケット１２は、単一樹脂層で構成されていてもよい。単一樹脂層のジャケット１２を形成する樹脂としては、例えばアクリル系樹脂等の紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。単一樹脂層のジャケット１２の厚さは例えば５０μｍ以上２００μｍ以下である。

光ファイバ１０の端部は、光コネクタ２０内において、ジャケット１２で被覆されずに裸ファイバ１１が露出した先端側の裸ファイバ露出部分１０１と、その後方側のジャケット１２で被覆されたジャケット被覆部分１０２とを含む。

裸ファイバ露出部分１０１における露出した裸ファイバ１１の外周面にはクラッドモードストリッパ１３が設けられている。ここで、クラッドモードストリッパ１３とは、裸ファイバ１１のクラッド１１２を伝搬するクラッドモード光を裸ファイバ１１外に放出するための表面加工形状を意味する。クラッドモードストリッパ１３は、例えば裸ファイバ１１の外周面に形成された溝等で構成されている。

光コネクタ２０は、筒状のコネクタ本体２１と、そのコネクタ本体２１内に内嵌めされたファイバ取付部材２２とを有する。光コネクタ２０は、例えばステンレス等の金属で形成されている。

コネクタ本体２１内の中間部には、長さ方向に延びるように形成された円筒孔状空間の裸ファイバ収容部２１１が設けられている。裸ファイバ収容部２１１の先端部には、環状のサファイアブロック２３１の外周に金属製のホルダ２３２が設けられた封止部材２３が内嵌めされている。裸ファイバ収容部２１１の後方側には、それに連続する円筒孔状空間のファイバ取付部材収容部２１２が設けられている。ファイバ取付部材収容部２１２には、ファイバ取付部材２２が内嵌め状に収容されている。ファイバ取付部材２２は、コネクタ本体２１の外周から締め込まれたビス（不図示）によりコネクタ本体２１に固定されている。裸ファイバ収容部２１１の先端側には、それに連続する円錐孔状空間と円筒孔状空間とで構成された石英ブロック収容部２１３が設けられている。石英ブロック収容部２１３には、その形状に対応した石英ブロック２４が収容されている。

コネクタ本体２１内には、裸ファイバ収容部２１１及びファイバ取付部材収容部２１２の先端側の一部分の外側に、それらを囲うように形成された円筒孔状の冷媒流路２５が設けられている。冷媒流路２５は、コネクタ本体２１の外周部に設けられた冷媒導入口２５１及び冷媒排出口２５２に連通しており、それらが外部ポンプ（不図示）に接続されて冷媒（例えば冷却水）が循環するように構成されている。

ファイバ取付部材２２は、先端側部品２２１と後方側部品２２２とを有する。

先端側部品２２１は、先端側の円錐状部分２２１ａと後方側の円筒状部分２２１ｂとが同軸に設けられて一体に形成されている。円錐状部分２２１ａの後方端（底面）の外径は、ファイバ取付部材収容部２１２の内径と同一である。円筒状部分２２１ｂの外径は、その円錐状部分２２１ａの後方端の外径よりも小さい。円筒状部分２２１ｂの外周には雄ねじが設けられている。先端側部品２２１には、円錐状部分２２１ａ及び円筒状部分２２１ｂの軸位置を貫通するように、裸ファイバ１１の外径と同一の内径の裸ファイバ挿通孔２２１ｃが形成されている。

後方側部品２２２は、先端側の大内径円筒状部分２２２ａと後方側の小内径円筒状部分２２２ｂとが同軸に設けられて一体に形成されている。後方側部品２２２の外径は、大内径円筒状部分２２２ａ及び小内径円筒状部分２２２ｂの全長に渡って均一であって、ファイバ取付部材収容部２１２の内径及び先端側部品２２１の円錐状部分２２１ａの後方端の外径と同一である。大内径円筒状部分２２２ａの内周には、先端側部品２２１の円筒状部分２２１ｂの外周の雄ねじに螺合する雌ねじが設けられている。したがって、大内径円筒状部分２２２ａの内径は、先端側部品２２１の円筒状部分２２１ｂの外径と概ね同一である。大内径円筒状部分２２２ａの長さは、先端側部品２２１の円筒状部分２２１ｂの長さよりも長い。小内径円筒状部分２２２ｂは、その内径が光ファイバ１０の外径と同一であり、その軸位置の孔が光ファイバ挿通孔２２２ｃに構成されている。光ファイバ挿通孔２２２ｃにおける先端から所定長（例えば１ｍｍ以上６ｍｍ以下）の部分の内周には、雌ねじで構成されたファイバ取付部２２２ｄが設けられている。このファイバ取付部２２２ｄを構成する雌ねじは、スリワリ等で断続することなく、全周に渡って連続するようにねじ切りされて形成されている。

ファイバ取付部材２２は、先端側部品２２１の円筒状部分２２１ｂの外周の雄ねじが、後方側部品２２２の大内径円筒状部分２２２ａの内周の雌ねじに螺合して一体化することにより単一部材に構成されている。

実施形態に係る光コネクタ取付構造Ｃでは、光ファイバ１０の端部が光コネクタ２０の後方から挿通されている。

光ファイバ１０の端部のうちの裸ファイバ露出部分１０１は、コネクタ本体２１内において、先端部が封止部材２３に内嵌め保持されているとともに、先端が石英ブロック２４に融着接続されている。裸ファイバ露出部分１０１のクラッドモードストリッパ１３が設けられている部分は、裸ファイバ収容部２１１の中心軸位置を延びるように設けられている。裸ファイバ露出部分１０１の基端部分は、コネクタ本体２１に内嵌めされたファイバ取付部材２２内において、先端側部品２２１の裸ファイバ挿通孔２２１ｃに内嵌め状に挿通されている。

光ファイバ１０の端部のうちのジャケット被覆部分１０２は、コネクタ本体２１に内嵌めされたファイバ取付部材２２内において、その先端が後方側部品２２２の小内径円筒状部分２２２ｂの先端に一致するように位置付けられるとともに、光ファイバ挿通孔２２２ｃに内嵌め状に挿通されている。ジャケット被覆部分１０２の外周面を構成するジャケット１２は、粘弾性材料の樹脂で形成されている。そのため、小内径円筒状部分２２２ｂの内周に設けられた雌ねじで構成されたファイバ取付部２２２ｄは、ジャケット被覆部分１０２における先端から所定長の外周面に噛み込んでいる。そして、これにより、光コネクタ２０は、光ファイバ１０に取り付けられている。なお、ジャケット被覆部分１０２の先端が後方側部品２２２の小内径円筒状部分２２２ｂに接触していればよく、必ずしもジャケット被覆部分１０２の先端が後方側部品２２２の小内径円筒状部分２２２ｂの先端に一致していなくてもよい。また、光ファイバ１０の端部にファイバ取付部材２２を装着するときには、まず、ファイバ１０の端部に、先端側部品２２１及び後方側部品２２２を、先端側に前者及び後方側に後者が位置付けられるように別々に通す。次いで、ジャケット被覆部分１０２に対して後方側部品２２２を回転させながら、ファイバ取付部２２２ｄにジャケット被覆部分１０２の先端部をねじ込み、ジャケット被覆部分１０２の先端を後方側部品２２２の小内径円筒状部分２２２ｂの先端に一致させて位置調整する。そして、先端側部品２２１の円筒状部分２２１ｂを、後方側部品２２２の大内径円筒状部分２２２ａに螺合させる。

実施形態に係る光コネクタ取付構造Ｃでは、入射側の端部の場合には、光源からのレーザ光が、また、出射側の端部の場合には、被加工物で反射したレーザ光の戻り光が、それぞれ石英ブロック２４を介して裸ファイバ１１のクラッド１１２に入射してクラッドモード光として伝搬する。ファイバ取付部材２２から先端側には、裸ファイバ露出部分１０１が延びているとともに、そのファイバ取付部材２２から先端側に延びる裸ファイバ露出部分１０１の外周面にクラッドモードストリッパ１３が設けられており、且つ裸ファイバ露出部分１０１のクラッドモードストリッパ１３が設けられた部分がコネクタ本体２１内の裸ファイバ収容部２１１に収容されている。そのため、クラッドモード光は、光コネクタ２０内において、大部分が裸ファイバ露出部分１０１の外周面のクラッドモードストリッパ１３からコネクタ本体２１の裸ファイバ収容部２１１内に放出される。クラッドモードストリッパ１３から放出された光は、直接的に裸ファイバ収容部２１１の内壁に照射されたり、また、ファイバ取付部材２２の先端側部品２２１の円錐状部分２２１ａの先端面のテーパ面で反射して間接的に裸ファイバ収容部２１１の内壁に照射される。光の反射性を高める観点からは、円錐状部分２２１ａのように、ファイバ取付部材２２の先端部がコネクタ本体２１内の裸ファイバ収容部２１１側に突出した形状に形成されていることが好ましい。同様の観点から、ファイバ取付部材２２におけるコネクタ本体２１内の裸ファイバ収容部２１１に臨む先端面には金メッキ等が施されていることが好ましい。裸ファイバ収容部２１１の内壁に照射された光は、熱に変換される。その熱は、コネクタ本体２１を伝導する。その一部は、コネクタ本体２１から外部の大気に赤外線として放出される。また、他の一部は、裸ファイバ収容部２１１を囲うように形成された冷媒流路２５を流動する冷媒に赤外線として放出されて外部に回収される。

クラッドモード光は、クラッドモードストリッパ１３により完全には除去しきれないが、その残存成分は、更にクラッド１１２を伝播し、ファイバ取付部材２２内でジャケット被覆部分１０２の先端まで到達すると、空気よりも屈折率が高いジャケット１２に抜ける。このとき、その残存成分が熱に変換され、この熱がジャケット１２の発熱や焼損を招く原因となり得る。しかしながら、実施形態に係る光コネクタ取付構造Ｃによれば、光コネクタ２０のファイバ取付部材２２の内周に設けられた雌ねじで構成されたファイバ取付部２２２ｄが、光ファイバ１０の端部のジャケット被覆部分１０２における先端から所定長の外周面に噛み込み、それにより光コネクタ２０が光ファイバ１０に取り付けられているので、ジャケット被覆部分１０２のジャケット１２の先端が確実に光コネクタ２０に接触することとなり、その結果、ジャケット被覆部分１０２のジャケット１２の先端を効果的に冷却することができる。ジャケット１２に発生した熱は、ファイバ取付部材２２及びコネクタ本体２１を順に伝導する。その一部は、コネクタ本体２１から外部の大気に赤外線として放出される。また、冷媒流路２５は、ファイバ取付部材２２のファイバ取付部２２２ｄの全長を囲うようにも形成されていることから、他の一部は、冷媒流路２５を流動する冷媒に赤外線として放出されて外部に回収される。それにより、ジャケット１２の先端の冷却効果がより一層高められている。

実施形態に係る光コネクタ取付構造Ｃでは、以上のようにジャケット被覆部分１０２のジャケット１２の先端を冷却することにより放熱性が優れることから、青色レーザ光のような可視光の伝送用途において、その伝送長を長くすることができ、また、高出力レーザ光の伝送も可能である。さらに、いずれの場合においても、散乱光による発熱を抑制することができる。

本発明は、光コネクタ取付構造の技術分野について有用である。

Ｃ 光コネクタ取付構造
１０ 光ファイバ
１０１ 裸ファイバ露出部分
１０２ ジャケット被覆部分
１１ 裸ファイバ
１１１ コア
１１２ クラッド
１２ ジャケット
１３ クラッドモードストリッパ
２０ 光コネクタ
２１ コネクタ本体
２１１ 裸ファイバ収容部
２１２ ファイバ取付部材収容部
２１３ 石英ブロック収容部
２２ ファイバ取付部材
２２１ 先端側部品
２２１ａ 円錐状部分
２２１ｂ 円筒状部分
２２１ｃ 裸ファイバ挿通孔
２２２ 後方側部品
２２２ａ 大内径円筒状部分
２２２ｂ 小内径円筒状部分
２２２ｃ 光ファイバ挿通孔
２２２ｄ ファイバ取付部
２３ 封止部材
２３１ サファイアブロック
２３２ ホルダ
２４ 石英ブロック
２５ 冷媒流路
２５１ 冷媒導入口
２５２ 冷媒排出口

Claims (6)

1. 裸ファイバ及びそれを被覆するジャケットを有する光ファイバと、
   前記光ファイバの端部を覆うように設けられた筒状の光コネクタと、
   を備えた光コネクタ取付構造であって、
   前記光ファイバの端部は、前記光コネクタ内において、前記ジャケットで被覆されずに前記裸ファイバが露出した先端側の裸ファイバ露出部分と、その後方側の前記ジャケットで被覆されたジャケット被覆部分とを含み、
   前記光コネクタは、その内周に、断続することなく、全周に渡って連続するようにねじ切りされた雌ねじで構成されたファイバ取付部が設けられているとともに、前記ファイバ取付部が、前記光ファイバの端部の前記ジャケット被覆部分における先端から所定長の外周面に噛み込むことにより、前記光ファイバに取り付けられている光コネクタ取付構造。
2. 請求項１に記載された光コネクタ取付構造において、
   前記光コネクタには、前記ファイバ取付部を囲うように冷媒流路が形成されている光コネクタ取付構造。
3. 請求項１又は２に記載された光コネクタ取付構造において、
   前記光コネクタは、筒状のコネクタ本体と、前記コネクタ本体に内嵌めされ前記ファイバ取付部が設けられたファイバ取付部材とを有する光コネクタ取付構造。
4. 請求項３に記載された光コネクタ取付構造において、
   前記ファイバ取付部材から先端側に前記裸ファイバ露出部分が延びているとともに、前記ファイバ取付部材から先端側に延びる前記裸ファイバ露出部分の外周面にクラッドモードストリッパが設けられており、且つ前記裸ファイバ露出部分の前記クラッドモードストリッパが設けられた部分が前記コネクタ本体内の裸ファイバ収容部に収容されている光コネクタ取付構造。
5. 請求項４に記載された光コネクタ取付構造において、
   前記ファイバ取付部材が前記コネクタ本体内の前記裸ファイバ収容部側に突出した形状に形成されている光コネクタ取付構造。
6. 請求項４又は５に記載された光コネクタ取付構造において、
   前記ファイバ取付部材における前記コネクタ本体内の前記裸ファイバ収容部に臨む先端面に金メッキが施されている光コネクタ取付構造。

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