JP7228429B2

JP7228429B2 - レーザ光伝送用光ファイバ

Info

Publication number: JP7228429B2
Application number: JP2019053001A
Authority: JP
Inventors: 正俊田中; 正義八若; 知史浦松; 智彦石田; 敏幸北澤; 貴久岩▲崎▼
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: JP2020154160A

Description

本発明は、レーザ光伝送用光ファイバに関する。

クラッドに、コアを囲うように配設された複数の空孔が形成された光ファイバが知られている（例えば、特許文献１及び２）。

特開２０１２－３７７８２号公報特開２０１２－１５０４０４号公報

高出力レーザ光伝送用のシングルモード光ファイバでは、高出力のレーザ光による非線形効果を抑制するため、モードフィールド径が大きくなるようにファイバパラメータを設計している。一般的には、モードフィールド径が１０数μｍとされることが多いが、この場合、コアとクラッドとの屈折率差小さくなるため、曲げに対する損失や側圧に対する損失が発生しやすいという問題がある。

本発明の課題は、曲げに対する損失や側圧に対する損失が小さいレーザ光伝送用光ファイバを提供することである。

本発明は、コアと、前記コアを覆うように設けられたクラッドと、を有する裸光ファイバを備えたレーザ光伝送用光ファイバであって、前記クラッドには、ファイバ横断面において、前記コアを囲うように配設されるとともに、各々、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円に干渉する位置又は前記円の外側の位置に配置された形状が円形の複数の空孔が形成されており、前記複数の空孔は、内径が同一であり、ファイバ横断面において、それらの孔中心が、ファイバ中心を中心とする円の円周上に周方向に等間隔で配置されており、一方又は両方の端部において、前記裸光ファイバにおける前記空孔が加熱により埋め込まれて前記クラッドが中実に形成された部分の外周面にクラッドモードストリッパが構成されている。

本発明によれば、クラッドに、ファイバ横断面において、コアを囲うように配設されるとともに、各々、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円に干渉する位置又は前記円の外側の位置に配置された複数の空孔が形成されているので、モードフィールド径が大きくても、それらの複数の空孔によるレーザ光の閉じ込め効果により、曲げに対する損失や側圧に対する損失を小さく抑えることができる。

実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバの斜視図である。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバの横断面図である。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ第１変形例の横断面図である。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ第２変形例の横断面図である。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ第３変形例の横断面図である。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ第４変形例の横断面図である。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバの端部の縦断面図である。

以下、実施形態について詳細に説明する。

図１Ａ及びＢは、実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ１０を示す。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ１０は、例えばレーザ加工機等のレーザ光伝送ケーブルに組み込まれるものである。

実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ１０は、裸光ファイバ１１と、その裸光ファイバ１１を覆うように設けられたジャケット１２とを備える。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ１０のファイバ横断面における形状は円形であることが好ましく、その外径は例えば０．３ｍｍ以上１．４ｍｍ以下である。実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ１０のファイバ長は、その用途により異なるが、例えば５ｍ以上１００ｍ以下である。

裸光ファイバ１１は、ファイバ中心部に設けられたコア１１１と、そのコア１１１を覆うように設けられたクラッド１１２とを有する。裸光ファイバ１１のファイバ横断面における形状は円形であることが好ましく、その外径は例えば２００μｍ以上３６０μｍ以下である。

裸光ファイバ１１は、コア１１１が相対的に高屈折率であり、クラッド１１２が相対的に低屈折率である。裸光ファイバ１１は、例えば、コア１１１がレーザ光に対する耐性が高いノンドープの純粋石英で形成され且つクラッド１１２が屈折率を低下させるドーパント（Ｆ、Ｂ等）がドープされた石英で形成されていることが好ましいが、コア１１１が屈折率を上昇させるドーパント（Ｇｅ等）がドープされた石英で形成され且つクラッド１１２がノンドープの純粋石英で形成されていてもよい。コア１１１とクラッド１１２との比屈折率差Δは、例えば０．１％以上０．５％以下である。

裸光ファイバ１１のコア１１１のファイバ横断面における形状は円形であることが好ましく、その直径は例えば１２μｍ以上２０μｍ以下であるが、裸光ファイバ１１におけるモードフィールド径も、それとほぼ同等であって、例えば１２μｍ以上２０μｍ以下である。このモードフィールド径は、ＪＩＳＣ６８２５：２００９のファーフィールド走査法に基づいて測定されるものである。そして、裸光ファイバ１１は、波長１．０μｍよりも長波長域の光伝送においてシングルモード動作するように構成されていることが好ましい。

クラッド１１２には、ファイバ横断面において、コア１１１を囲うように配設された複数の空孔１１３が形成されている（図１Ａ及びＢでは６個）。複数の空孔１１３のそれぞれは、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円Ｃに干渉する位置に配置されている。そして、複数の空孔１１３は、ファイバ横断面において、それらの孔中心が、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円Ｃの円周上に配置されていてもよく、また、その円Ｃの円周の内側又は外側に配置されていてもよい。また、複数の空孔１１３のそれぞれは、図２に示すように、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円Ｃの外側の位置に配置されていてもよい。複数の空孔１１３のファイバ中心から孔中心までの距離は同一であることが好ましい。

複数の空孔１１３のそれぞれのファイバ横断面における形状は円形であることが好ましく、その内径は、好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上４０μｍ以下である。複数の空孔１１３の内径は同一であることが好ましい。

複数の空孔１１３は、ファイバ横断面において、それらの孔中心が、ファイバ中心を中心とする円の円周上に周方向に等間隔で配置されていることが好ましい。空孔１１３の数は、６個に限定されるものではなく、好ましくは４個以上２０個以下、より好ましくは６個以上１２個以下であり、具体的には、図３Ａに示すように８個であってもよく、図３に示すように１０個であってもよく、図３Ｃに示すように１２個であってもよい。

このように実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ１０によれば、裸光ファイバ１１のクラッド１１２に、ファイバ横断面において、コア１１１を囲うように配設されるとともに、各々、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円Ｃに干渉する位置又はその円Ｃの外側の位置に配置された複数の空孔１１３が形成されているので、モードフィールド径が大きくても、それらの複数の空孔１１３によるレーザ光の閉じ込め効果により、曲げに対する損失や側圧に対する損失を小さく抑えることができる。また、クラッド１１２に複数の空孔１１３が形成されていることにより、曲げ等に起因するクラッドモード光の漏れが抑制されるため、ファイバヒューズの発生閾値が高くなるとともに、仮にファイバヒューズが発生しても、その伝搬速度が遅いものとなるので、それによりレーザ光源の損傷を回避することができる。

ジャケット１２は、ＰＦＡなどのフッ素樹脂や紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等で形成された単一層で構成されていてもよく、また、例えばシリコーン樹脂の内側バッファ層と、それを被覆するナイロン樹脂やフッ素樹脂の外側被覆層との２層で構成されていてもよい。裸光ファイバ１１のクラッド１１２を被覆するように設けられたジャケット１２の屈折率は、曲げ等に起因するクラッドモード光をクラッド１１２に閉じ込め、その漏れによる焼損を抑止する観点から、クラッド１１２の屈折率よりも低いことが好ましい。ジャケット１２の厚さは、例えば５０μｍ以上４５０μｍ以下である。

実施形態に係るレーザ光伝送用光ファイバ１０は、光コネクタの内部に配置される一方又は両方の端部において、図４に示すように、先端から所定長のジャケット１２が剥がされて裸光ファイバ１１が露出し、その部分の空孔１１３が加熱により埋め込まれてクラッド１１２が中実に形成され、その部分の裸光ファイバ１１の外周面に、粗面化等の処理が施されてクラッドモードストリッパ１１４が構成されていてもよい。このようにすれば、空孔１１３に阻害されることなく、端部のクラッドモードストリッパ１１４において、クラッドモード光を有効に除去することができる。

なお、上記実施形態では、複数の空孔１１３がコア１１１を囲うように単一層で配設された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、複数の空孔がコアを囲うように同心円状に複数層で配設された構成であってもよい。

本発明は、レーザ光伝送用光ファイバの技術分野について有用である。

１０レーザ光伝送用光ファイバ
１１裸光ファイバ
１１１コア
１１２クラッド
１１３空孔
１１４クラッドモードストリッパ
１２ジャケット

Claims

コアと、前記コアを覆うように設けられたクラッドと、を有する裸光ファイバを備えたレーザ光伝送用光ファイバであって、
前記クラッドには、ファイバ横断面において、前記コアを囲うように配設されるとともに、各々、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円に干渉する位置又は前記円の外側の位置に配置された形状が円形の複数の空孔が形成されており、
前記複数の空孔は、内径が同一であり、ファイバ横断面において、それらの孔中心が、ファイバ中心を中心とする円の円周上に周方向に等間隔で配置されており、
一方又は両方の端部において、前記裸光ファイバにおける前記空孔が加熱により埋め込まれて前記クラッドが中実に形成された部分の外周面にクラッドモードストリッパが構成されたレーザ光伝送用光ファイバ。
請求項１に記載されたレーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記コアがノンドープの純粋石英で形成されているレーザ光伝送用光ファイバ。
請求項１又は２に記載されたレーザ光伝送用光ファイバにおいて、
モードフィールド径が１２μｍ以上２０μｍ以下であるレーザ光伝送用光ファイバ。
請求項１乃至３のいずれかに記載されたレーザ光伝送用光ファイバにおいて、
波長１．０μｍよりも長波長域の光伝送においてシングルモード動作するように構成されているレーザ光伝送用光ファイバ。
請求項１乃至４のいずれかに記載されたレーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記裸光ファイバの前記クラッドを被覆するように設けられたジャケットを更に備え、前記ジャケットの屈折率が前記クラッドの屈折率よりも低いレーザ光伝送用光ファイバ。
請求項１乃至５のいずれかに記載されたレーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記複数の空孔は、ファイバ横断面において、それらの孔中心が、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円の円周上に配置されているレーザ光伝送用光ファイバ。