JP7319409B2 - Optical fiber end structure and optical connector structure using the same - Google Patents

Optical fiber end structure and optical connector structure using the same Download PDF

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本発明は、光ファイバ端部構造及びそれを用いた光コネクタ構造に関する。 The present invention relates to an optical fiber end structure and an optical connector structure using the same.

光ファイバのクラッドを伝搬する漏洩光（クラッドモード光）を外部に放出して除去する手段として、光ファイバの外周面に設けられるモードストリッパがある。例えば、特許文献１には、光検出装置が、第１光ファイバと、その下流側に接続された第２光ファイバとを備え、第１光ファイバが、第１コア及びその外側の第１クラッドを有するとともに、第１クラッドの外周面に第１モードストリッパが設けられ、第２光ファイバが、第２コア、その外側の内側クラッド、その外側の低屈折率層、及びその外側の外側クラッドを有するとともに、外側クラッドの外周面に第２モードストリッパが設けられた構造が開示されている。 A mode stripper provided on the outer peripheral surface of an optical fiber is known as means for releasing and removing leaked light (cladding mode light) propagating through the clad of the optical fiber. For example, in Patent Document 1, a photodetector includes a first optical fiber and a second optical fiber connected downstream thereof, the first optical fiber having a first core and a first clad outside it. and a first mode stripper provided on the outer peripheral surface of the first cladding, the second optical fiber comprising the second core, its outer inner cladding, its outer low refractive index layer, and its outer outer cladding and a second mode stripper provided on the outer peripheral surface of the outer cladding.

特開２０１９－７０６００号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-70600

レーザ加工機等で用いられる光ファイバでは、入射側の端部において、軸ずれ等のためにコアに入射されなかった漏洩光によりジャケットが焼損する虞がある。また、出射側の端部においては、レーザ光照射対象からの反射光がクラッドに入射した漏洩光により同様のジャケットの焼損の虞がある。そこで、これらの有害な漏洩光を外部に放出して除去するため、光ファイバの端部の外周面にモードストリッパが設けられている。 In an optical fiber used in a laser processing machine or the like, there is a risk that the jacket at the end on the incident side will burn out due to leaked light that has not entered the core due to axial misalignment or the like. Also, at the end on the emission side, there is a risk of similar burning of the jacket due to leaked light that is incident on the clad from the reflected light from the object to be irradiated with the laser light. Therefore, a mode stripper is provided on the outer peripheral surface of the end portion of the optical fiber in order to release and remove these harmful leaked lights to the outside.

ところが、従来のモードストリッパでは、漏洩光の軸方向に対する伝搬角度が、コアとクラッドとの屈折率によって決まる開口数（ＮＡ）よりも十分に大きければ、優れた漏洩光の除去効率が得られるものの、その伝搬角度が開口数（ＮＡ）よりも僅かに大きい程度のときには、漏洩光の除去効率が低いという問題がある。 However, in the conventional mode stripper, if the propagation angle of the leaked light with respect to the axial direction is sufficiently larger than the numerical aperture (NA) determined by the refractive index of the core and the clad, excellent removal efficiency of the leaked light can be obtained. However, when the propagation angle is slightly larger than the numerical aperture (NA), there is a problem that the leakage light removal efficiency is low.

本発明の課題は、漏洩光の軸方向に対する伝搬角度の大きさによらず、優れた漏洩光の除去効率が得られる光ファイバ端部構造を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical fiber end structure capable of obtaining excellent leaked light removal efficiency regardless of the magnitude of the propagation angle of the leaked light with respect to the axial direction.

本発明は、光ファイバにおけるジャケットが設けられた部分から裸ファイバが突出して露出した光ファイバ端部構造であって、前記露出した裸ファイバは、外周面に設けられたモードストリッパと、前記モードストリッパの構成面とは別の後方側を臨む漏洩光出射面とを有する。 The present invention is an optical fiber end structure in which a bare fiber protrudes and is exposed from a jacket-provided portion of the optical fiber, wherein the exposed bare fiber comprises a mode stripper provided on the outer peripheral surface and the mode stripper and a leakage light emitting surface facing the rear side, which is separate from the constituent surface.

本発明は、本発明の光ファイバ端部構造が光コネクタに収容されて構成された光コネクタ構造である。 The present invention is an optical connector structure constructed by housing the optical fiber end structure of the present invention in an optical connector.

本発明によれば、端部に露出した裸ファイバが、外周面に設けられたモードストリッパに加え、モードストリッパの構成面とは別の後方側を臨む漏洩光出射面を有することにより、漏洩光の軸方向に対する伝搬角度の大きさによらず、優れた漏洩光の除去効率を得ることができる。 According to the present invention, the bare fiber exposed at the end has, in addition to the mode stripper provided on the outer peripheral surface, a leaked light exit surface facing the rear side, which is different from the surface forming the mode stripper, so that the leaked light An excellent leakage light removal efficiency can be obtained regardless of the magnitude of the propagation angle with respect to the axial direction.

実施形態１に係る光コネクタ構造の断面図である。1 is a cross-sectional view of an optical connector structure according to Embodiment 1; FIG. 実施形態１に係る光コネクタ構造の変形例の断面図である。4 is a cross-sectional view of a modification of the optical connector structure according to Embodiment 1; FIG. 実施形態２に係る光コネクタ構造の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical connector structure according to Embodiment 2; 実施形態３に係る光コネクタ構造の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical connector structure according to Embodiment 3; 実施形態４に係る光コネクタ構造の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of an optical connector structure according to Embodiment 4; 実施形態５に係る光コネクタ構造の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of an optical connector structure according to Embodiment 5;

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.

（実施形態１）
図１Ａは、実施形態１に係る光コネクタ構造Ｃを示す。実施形態１に係る光コネクタ構造Ｃは、レーザ切断装置、レーザ溶接装置、３Ｄ金属プリンター等のレーザ加工装置に用いられるレーザ光伝送用の光ファイバケーブルに含まれる光ファイバ１０の光ファイバ端部構造Ａが光コネクタ２０に収容されて構成されている。 (Embodiment 1)
FIG. 1A shows an optical connector structure C according to Embodiment 1. FIG. An optical connector structure C according to Embodiment 1 is an optical fiber end structure of an optical fiber 10 included in an optical fiber cable for laser light transmission used in a laser processing apparatus such as a laser cutting apparatus, a laser welding apparatus, and a 3D metal printer. A is housed in the optical connector 20 .

光ファイバ１０は、裸ファイバ１１と、それを被覆するジャケット１２とを有する。光ファイバ１０の外径は、例えば１．３ｍｍである。 The optical fiber 10 has a bare fiber 11 and a jacket 12 covering it. The outer diameter of the optical fiber 10 is, for example, 1.3 mm.

裸ファイバ１１は、相対的に高屈折率なコア１１ａと、それを被覆する相対的に低屈折率のクラッド１１ｂとを含む。裸ファイバ１１は、例えば、コア１１ａがノンドープの純粋石英で形成されており、クラッド１１ｂ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。なお、裸ファイバ１１は、複数のコアを有するマルチコアファイバであってもよい。また、裸ファイバ１１は、クラッド１１ｂを更に被覆する第２クラッドのサポート層を含んでいてもよい。 The bare fiber 11 includes a relatively high refractive index core 11a and a relatively low refractive index cladding 11b covering it. The bare fiber 11 has, for example, a core 11a made of undoped pure silica, and a clad 11b made of silica doped with dopants (F, B, etc.) that lower the refractive index. Note that the bare fiber 11 may be a multi-core fiber having a plurality of cores. The bare fiber 11 may also include a second clad support layer that further coats the clad 11b.

ジャケット１２は、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。ジャケット１２の厚さは、例えば４００μｍである。 The jacket 12 may be composed of a single layer formed of fluorine resin, ultraviolet curable resin, thermosetting resin, or the like. It may be composed of two layers including an outer coating layer of resin. The thickness of the jacket 12 is, for example, 400 μm.

光ファイバ端部構造Ａは、ジャケット１２が設けられた部分から裸ファイバ１１が突出して露出している。端部に露出した裸ファイバ１１は、外径が異なる先端側の第１ファイバ部分１１１と、その後方側の第２ファイバ部分１１２とを含む。ここで、本出願では、端部に露出した裸ファイバ１１の「先端側」をそのまま「先端側」といい、「基端側」を「後方側」という。第１ファイバ部分１１１は、相対的に外径が大きく形成されている。第１ファイバ部分１１１の外径は、例えば５００μｍ以上１０００μｍ以下である。第１ファイバ部分１１１の長さは、例えば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。第２ファイバ部分１１２は、相対的に外径が小さく形成されており、且つ外径がジャケット１２が設けられた部分の裸ファイバ１１の外径と同一である。第２ファイバ部分１１２の外径は、例えば１５０μｍ以上４００μｍ以下である。第２ファイバ部分１１２の長さは、例えば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。 In the optical fiber end structure A, the bare fiber 11 protrudes and is exposed from the portion where the jacket 12 is provided. The bare fiber 11 exposed at the end includes a distal first fiber portion 111 and a rearward second fiber portion 112 having different outer diameters. Here, in the present application, the "distal end side" of the bare fiber 11 exposed at the end portion is referred to as the "distal end side", and the "base end side" is referred to as the "rearward side". The first fiber portion 111 is formed with a relatively large outer diameter. The outer diameter of the first fiber portion 111 is, for example, 500 μm or more and 1000 μm or less. The length of the first fiber portion 111 is, for example, 10 mm or more and 200 mm or less. The second fiber portion 112 is formed to have a relatively small outer diameter and has the same outer diameter as that of the bare fiber 11 where the jacket 12 is provided. The outer diameter of the second fiber portion 112 is, for example, 150 μm or more and 400 μm or less. The length of the second fiber portion 112 is, for example, 10 mm or more and 200 mm or less.

第１ファイバ部分１１１の後方側の端面及び第２ファイバ部分１１２の先端側の端面は、いずれも軸方向に対する垂直面である。第１ファイバ部分１１１の相対的に外径が大きい後方側の端面と第２ファイバ部分１１２の相対的に外径が小さい先端側の端面とは、同軸に突き合わされて融着接続されている。したがって、第１ファイバ部分１１１と第２ファイバ部分１１２との接続部では、外径が不連続に変化しており、そのため第１ファイバ部分１１１の後方側の端面は、第２ファイバ部分１１２との融着接続した部分の外側に環状の後方側を臨む面を含む。ここで、本出願において、「後方側を臨む面」とは、面の法線方向が軸方向に対してなす角度が後方側に０°以上９０°未満である面をいう。 Both the rear end face of the first fiber portion 111 and the front end face of the second fiber portion 112 are perpendicular to the axial direction. The rear end face of the first fiber portion 111 having a relatively large outer diameter and the front end face of the second fiber portion 112 having a relatively small outer diameter are coaxially butted and fusion spliced. Therefore, the outer diameter changes discontinuously at the connecting portion between the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 , so that the rear end face of the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are different from each other. It includes an annular rear facing surface on the outside of the fusion spliced portion. Here, in the present application, "a surface facing the rear side" refers to a surface whose normal direction forms an angle of 0° or more and less than 90° to the rear side with respect to the axial direction.

第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２は、コア径が同一であることが好ましいが、コア径が異なる場合でも、接続損失が、好ましくは０．５ｄＢ以下、より好ましくは０．１ｄＢ以下、更に好ましくは０．０５ｄＢ以下であればよい。第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２のコア径は、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。 The first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 preferably have the same core diameter. More preferably, it should be 0.05 dB or less. The core diameters of the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are, for example, 10 μm or more and 1000 μm or less.

第１ファイバ部分１１１の外周面には、第１モードストリッパ１３１が設けられている。また、第２ファイバ部分１１２の外周面には、第２モードストリッパ１３２が設けられている。これらの第１及び第２モードストリッパ１３２は、第１ファイバ部分１１１及び／又は第２ファイバ部分１１２における長さ方向の所定長の部分に設けられていてもよく、また、長さ方向の全長に設けられていてもよい。これらの第１及び第２モードストリッパ１３２は、例えば、それらの外周面に対して、研磨やブラストや切断などの機械加工、湿式エッチング、レーザ加工等が施されて形成された粗面、又は、シリカなどの微粒子の堆積溶融等して形成された粗面で構成される。 A first mode stripper 131 is provided on the outer peripheral surface of the first fiber portion 111 . A second mode stripper 132 is provided on the outer peripheral surface of the second fiber portion 112 . These first and second mode strippers 132 may be provided over a predetermined longitudinal length of the first fiber section 111 and/or the second fiber section 112, or may be provided along the entire length of the fiber section. may be provided. These first and second mode strippers 132 have, for example, rough surfaces formed by subjecting their outer peripheral surfaces to mechanical processing such as polishing, blasting, cutting, wet etching, laser processing, or the like, or It is composed of a rough surface formed by depositing and melting fine particles such as silica.

光コネクタ２０は、例えばステンレスなどの金属等で筒状に形成されている。光コネクタ２０には、先端側に内径の大きい円筒孔が形成され、その中間部に環状のサファイアブロック２１が内嵌めされて先端側の石英ブロック収容部２２と後方側の裸ファイバ収容部２３とに仕切られている。石英ブロック収容部２２には塊状の石英ブロック２４が収容されている。裸ファイバ収容部２３の後方側に連続して内径が光ファイバ１０の外径とほぼ同じ光ファイバ挿通孔２５が形成されている。 The optical connector 20 is formed in a cylindrical shape, for example, from metal such as stainless steel. In the optical connector 20, a cylindrical hole with a large inner diameter is formed on the front end side, and an annular sapphire block 21 is fitted in the middle part thereof to form a quartz block housing portion 22 on the front end side and a bare fiber housing portion 23 on the rear side. divided into A massive quartz block 24 is accommodated in the quartz block accommodating portion 22 . An optical fiber insertion hole 25 having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the optical fiber 10 is formed continuously on the rear side of the bare fiber accommodating portion 23 .

光ファイバ端部構造Ａは、光ファイバ１０が光コネクタ２０の後方側から挿入されることにより、光コネクタ２０に収容されている。光ファイバ端部構造Ａにおいて、ジャケット１２が設けられた部分が光ファイバ挿通孔２５に内嵌め保持されるとともに、その先端面が光ファイバ挿通孔２５の先端に位置づけられている。第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２を含む露出した裸ファイバ１１は、裸ファイバ収容部２３内の空間を非接触で軸方向に延びるとともに、その先端部がサファイアブロック２１に内嵌め保持され、且つ先端面が石英ブロック２４に融着接続されている。 The optical fiber end structure A is accommodated in the optical connector 20 by inserting the optical fiber 10 from the rear side of the optical connector 20 . In the optical fiber end structure A, the portion provided with the jacket 12 is fitted and held in the optical fiber insertion hole 25 and the tip end surface thereof is positioned at the tip of the optical fiber insertion hole 25 . The exposed bare fiber 11 including the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 extends axially in a non-contact manner in the space inside the bare fiber housing portion 23 and its tip portion is fitted and held in the sapphire block 21 . , and the tip end face is fusion spliced to the quartz block 24 .

実施形態１に係る光コネクタ構造Ｃにおいて、入射側の光コネクタ２０の場合には光源からのレーザ光が、また、出射側の光コネクタ２０の場合には被照射物からの反射光が、石英ブロック２４を介して第１ファイバ部分１１１のクラッド１１ｂにも入射して漏洩光として伝搬する。このとき、漏洩光のうちの軸方向に対する伝搬角度が第１ファイバ部分１１１の開口数（ＮＡ）よりも十分に大きい成分は、その大部分が第１ファイバ部分１１１の外周面に設けられた第１モードストリッパ１３１から外部の裸ファイバ収容部２３内の空間に放出されて除去される。 In the optical connector structure C according to Embodiment 1, in the case of the optical connector 20 on the incident side, the laser light from the light source, and in the case of the optical connector 20 on the outgoing side, the reflected light from the irradiated object is made of quartz. It also enters the clad 11b of the first fiber portion 111 via the block 24 and propagates as leaked light. At this time, most of the component of the leaked light whose propagation angle with respect to the axial direction is sufficiently larger than the numerical aperture (NA) of the first fiber portion 111 is provided on the outer peripheral surface of the first fiber portion 111 . The light is released from the one-mode stripper 131 into the space inside the external bare fiber accommodating portion 23 and removed.

一方、漏洩光のうちの軸方向に対する伝搬角度が第１ファイバ部分１１１の開口数（ＮＡ）よりも僅かに大きい程度の成分は、第１モードストリッパ１３１では十分に除去されない。これは、コア径と第１ファイバ部分１１１の外径との差が大きいため、この成分の漏洩光が第１モードストリッパ１３１にまで到達することが困難になるためであると推測される。しかしながら、この成分の漏洩光は、第１ファイバ部分１１１の後方側の端面における第２ファイバ部分１１２との融着接続した部分の外側の環状の後方側を臨む面から外部の裸ファイバ収容部２３内の空間に放出されて除去される。したがって、第１ファイバ部分１１１の後方側の端面におけるこの環状の後方側を臨む面が、第１モードストリッパ１３１よりも後方側に設けられた第１モードストリッパ１３１の構成面とは別の後方側を臨む漏洩光出射面１４を構成している。漏洩光出射面１４は、平滑面であってもよく、また、粗面であってもよい。なお、この成分の漏洩光の除去対策としては、露出した裸ファイバの外径を細径化し、コア径と裸ファイバの外径との差を小さくすることが考えられるが、その場合、細径の裸ファイバのレーザに対する耐性が低くなることが懸念されるとともに、細径の裸ファイバを取り扱う必要があるため、製造プロセスの煩雑さが増えるといった課題が生じる。 On the other hand, the component of the leaked light whose propagation angle with respect to the axial direction is slightly larger than the numerical aperture (NA) of the first fiber section 111 is not sufficiently removed by the first mode stripper 131 . It is presumed that this is because the difference between the core diameter and the outer diameter of the first fiber portion 111 is large, making it difficult for this component of leaked light to reach the first mode stripper 131 . However, the leaked light of this component leaks from the outer annular surface of the rear-side end surface of the first fiber portion 111 , which is fusion-spliced to the second fiber portion 112 , to the external bare fiber accommodating portion 23 . released into the inner space and removed. Therefore, the annular rear-facing surface of the rear end surface of the first fiber portion 111 is located on the rear side different from the configuration surface of the first mode stripper 131 provided on the rear side of the first mode stripper 131 . , forming a leakage light exit surface 14 facing the . The leaked light exit surface 14 may be a smooth surface or a rough surface. As a countermeasure for removing this component of leaked light, it is conceivable to reduce the outer diameter of the exposed bare fiber to reduce the difference between the core diameter and the outer diameter of the bare fiber. There is a concern that the resistance of the bare fiber to the laser will be lowered, and since it is necessary to handle the bare fiber with a small diameter, there arises a problem that the manufacturing process becomes more complicated.

また、第１モードストリッパ１３１及び漏洩光出射面１４から除去されなかった漏洩光は、第２ファイバ部分１１２のクラッド１１ｂに入射して伝搬し、第２ファイバ部分１１２の外周面に設けられた第２モードストリッパ１３２から外部の裸ファイバ収容部２３内の空間に放出されて除去される。なお、第１モードストリッパ１３１及び漏洩光出射面１４から漏洩光を十分に除去することができるのであれば、この第２モードストリッパ１３２は必ずしも必要ではない。 Leaked light that has not been removed from the first mode stripper 131 and the leaked light exit surface 14 enters the clad 11b of the second fiber section 112 and propagates therethrough. The light is released from the two-mode stripper 132 into the space inside the external bare fiber accommodating portion 23 and removed. If leaked light can be sufficiently removed from the first mode stripper 131 and the leaked light exit surface 14, the second mode stripper 132 is not necessarily required.

第１ファイバ部分１１１の第１モードストリッパ１３１及び漏洩光出射面１４、並びに第２ファイバ部分１１２の第２モードストリッパ１３２から裸ファイバ収容部２３内の空間に放出された漏洩光は、光コネクタ２０の裸ファイバ収容部２３の内壁に照射され、吸収されて熱エネルギーに変換され、それが光コネクタ２０を伝導して外部に放熱される。 Leaked light emitted from the first mode stripper 131 and the leaked light exit surface 14 of the first fiber portion 111 and the second mode stripper 132 of the second fiber portion 112 into the space inside the bare fiber accommodating portion 23 is The inner wall of the bare fiber accommodation portion 23 is irradiated with the light, absorbed and converted into heat energy, which is conducted through the optical connector 20 and radiated to the outside.

上記の構成によれば、端部に露出した裸ファイバ１１の第１ファイバ部分１１１が、その外周面に設けられた第１モードストリッパ１３１に加え、モードストリッパの構成面とは別の後方側を臨む漏洩光出射面１４とを有することにより、漏洩光のうちの軸方向に対する伝搬角度が第１ファイバ部分１１１の開口数（ＮＡ）よりも十分に大きい成分を第１モードストリッパ１３１から有効に除去するとともに、第１モードストリッパ１３１で除去されなかった漏洩光のうちの軸方向に対する伝搬角度が第１ファイバ部分１１１の開口数（ＮＡ）よりも僅かに大きい程度の成分を漏洩光出射面１４から除去するので、漏洩光の軸方向に対する伝搬角度の大きさによらず、優れた漏洩光の除去効率を得ることができる。また、裸ファイバ１１の第２ファイバ部分１１２が、その外周面に設けられた第２モードストリッパ１３２を有するので、第１ファイバ部分１１１の第１モードストリッパ１３１及び漏洩光出射面１４で除去されなかった漏洩光を第２モードストリッパ１３２から除去することができる。そして、その結果、有害な漏洩光によるジャケット１２の焼損を抑制することができる。 According to the above configuration, the first fiber portion 111 of the bare fiber 11 exposed at the end portion, in addition to the first mode stripper 131 provided on the outer peripheral surface, faces the rear side different from the configuration surface of the mode stripper. By having the facing leaked light exit surface 14, the component of the leaked light whose propagation angle with respect to the axial direction is sufficiently larger than the numerical aperture (NA) of the first fiber section 111 is effectively removed from the first mode stripper 131. At the same time, the component of the leaked light not removed by the first mode stripper 131 whose propagation angle with respect to the axial direction is slightly larger than the numerical aperture (NA) of the first fiber section 111 is removed from the leaked light exit surface 14. Since it is removed, it is possible to obtain an excellent removal efficiency of the leaked light regardless of the magnitude of the propagation angle of the leaked light with respect to the axial direction. Moreover, since the second fiber portion 112 of the bare fiber 11 has the second mode stripper 132 provided on its outer peripheral surface, the leakage light is not removed by the first mode stripper 131 of the first fiber portion 111 and the leakage light exit surface 14 . Leaked light can be removed from the second mode stripper 132 . As a result, burning of the jacket 12 due to harmful leakage light can be suppressed.

ところで、レーザ加工装置の小型化に伴い加工分野が拡大しており、光ファイバケーブルのフィールドでの取り周りや故障時の修理の容易さが求められていることから、光ファイバケーブルにおける光ファイバの細径化が進んでいる。ところが、光ファイバが細径化すると、その漏洩光に対する耐性が低くなることが懸念される。しかしながら、上記の構成によれば、外径の大きい第１ファイバ部分１１１の第１モードストリッパ１３１及び漏洩光出射面１４から漏洩光を効率的に除去することができるので、第２ファイバ部分１１２及びそれに続くジャケット１２が設けられた部分の漏洩光に対する耐性を懸念する必要がなく、光ファイバ１０の細径化を図ることができる。加えて、第１ファイバ部分１１１を融着接続した石英ブロック２４を有する光コネクタ２０をモジュール化しておけば、光ファイバ１０の外径を自由に選択して第１ファイバ部分１１１に融着接続することにより、所望の光ファイバ１０が細径化された光ファイバケーブルを得ることができる。 By the way, with the miniaturization of laser processing equipment, the field of processing is expanding, and there is a demand for easy handling in the field of optical fiber cables and easy repair in the event of a failure. Thinning is in progress. However, as the optical fiber becomes thinner, there is a concern that its resistance to leaked light will decrease. However, according to the above configuration, the leaked light can be efficiently removed from the first mode stripper 131 of the first fiber portion 111 having a large outer diameter and the leaked light exit surface 14, so that the second fiber portion 112 and It is possible to reduce the diameter of the optical fiber 10 without worrying about the resistance to leakage light of the portion where the jacket 12 is provided. In addition, if the optical connector 20 having the quartz block 24 to which the first fiber portion 111 is fusion spliced is modularized, the outer diameter of the optical fiber 10 can be freely selected and fusion spliced to the first fiber portion 111. As a result, an optical fiber cable in which the desired optical fiber 10 has a reduced diameter can be obtained.

光コネクタ構造Ｃは、図１Ｂに示すように、第１ファイバ部分１１１の後方側の一部分及び第２ファイバ部分１１２が埋設されるように裸ファイバ収容部２３に熱伝導材２６が充填されていてもよい。この場合、第１ファイバ部分１１１の漏洩光出射面１４及び第２ファイバ部分１１２の第２モードストリッパ１３２が熱伝導材２６に埋設されることとなる。これにより、第１ファイバ部分１１１の漏洩光出射面１４及び第２ファイバ部分１１２の第２モードストリッパ１３２で発生した熱を、熱伝導材２６を介して光コネクタ２０に効率的に伝導して放熱させることができる。なお、第１ファイバ部分１１１の第１モードストリッパ１３１も熱伝導材２６に埋設させてもよい。また、光コネクタ２０内に冷却水を循環させて水冷により積極的に冷却を行ってもよい。 In the optical connector structure C, as shown in FIG. 1B, the bare fiber accommodating portion 23 is filled with a thermally conductive material 26 so that a portion of the rear side of the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are embedded. good too. In this case, the leakage light exit surface 14 of the first fiber portion 111 and the second mode stripper 132 of the second fiber portion 112 are embedded in the heat conducting material 26 . As a result, the heat generated by the leaked light exit surface 14 of the first fiber portion 111 and the second mode stripper 132 of the second fiber portion 112 is efficiently conducted to the optical connector 20 via the heat conducting material 26 to dissipate the heat. can be made Note that the first mode stripper 131 of the first fiber portion 111 may also be embedded in the thermally conductive material 26 . Cooling water may be circulated in the optical connector 20 to actively cool the optical connector 20 .

（実施形態２）
図２は、実施形態２に係る光コネクタ構造Ｃを示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、同一符号で示す。 (Embodiment 2)
FIG. 2 shows an optical connector structure C according to the second embodiment. Parts having the same names as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

実施形態２に係る光コネクタ構造Ｃでは、光ファイバ端部構造Ａにおいて、第１ファイバ部分１１１の後端外周部が、外周面から後方側の端面に滑らかに連続するように、外向きに凸の曲面に形成されている。この曲面も後方側を臨む漏洩光出射面１４を構成している。 In the optical connector structure C according to the second embodiment, in the optical fiber end structure A, the outer peripheral portion of the rear end of the first fiber portion 111 protrudes outward so as to smoothly continue from the outer peripheral surface to the end surface on the rear side. is formed on the curved surface of This curved surface also constitutes the leaked light exit surface 14 facing the rear side.

上記の構成によれば、漏洩光出射面１４を構成する第１ファイバ部分１１１の後端外周部の曲面では、漏洩光の出射面積が広いのに加え、第１ファイバ部分１１１の後端側に行くに従って、軸方向に対する傾斜角度が連続して大きくなるように変化しているので、多くの漏洩光に対する臨界角が小さくなり、より効率的に漏洩光を除去することができる。また、本形状とすることで漏洩光出射面１４から、先端方向に戻る反射光が削減されるため、レーザ加工機の光源や加工ヘッドに戻り光による悪影響を減らすことができる。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同一である。 According to the above configuration, the curved surface of the rear end outer peripheral portion of the first fiber portion 111 that constitutes the leaked light output surface 14 has a large output area for leaked light, and in addition, the rear end side of the first fiber portion 111 Since the inclination angle with respect to the axial direction is changed so as to increase continuously as it goes, the critical angle for a large amount of leaked light becomes smaller, and the leaked light can be removed more efficiently. In addition, this shape reduces the amount of reflected light returning from the leaked light emitting surface 14 toward the distal end, so that it is possible to reduce the adverse effects of returning light to the light source and processing head of the laser processing machine. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.

（実施形態３）
図３は、実施形態３に係る光コネクタ構造Ｃを示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、同一符号で示す。 (Embodiment 3)
FIG. 3 shows an optical connector structure C according to the third embodiment. Parts having the same names as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

実施形態３に係る光コネクタ構造Ｃでは、光ファイバ端部構造Ａにおいて、第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２は、基本的には外径が同一であるが、第２ファイバ部分１１２の先端側の部分だけが、先端側に行くに従って外径が漸次連続して縮径したテーパ状に形成されている。第１ファイバ部分１１１の相対的に外径が大きい後方側の端面には、外径が縮小した第２ファイバ部分１１２の相対的に外径が小さい先端側の端面が同軸に突き合わされて融着接続されている。したがって、第１ファイバ部分１１１と第２ファイバ部分１１２との接続部では、外径が不連続に変化しており、そのため第１ファイバ部分１１１の後方側の端面は、第２ファイバ部分１１２との融着接続した部分の外側に環状の後方側を臨む面を含み、これが漏洩光出射面１４を構成している。第２ファイバ部分１１２のテーパ状に形成された部分の長さは、例えば１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。第２ファイバ部分１１２の先端側の端面の外径は、例えば１５０μｍ以上４００μｍ以下である。なお、第２ファイバ部分１１２の先端側の部分は、先端側に行くに従って外径がステップ状に縮径していてもよい。 In the optical connector structure C according to Embodiment 3, in the optical fiber end structure A, the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 basically have the same outer diameter. Only the tip side portion is formed in a tapered shape in which the outer diameter is gradually reduced toward the tip side. The front end face of the second fiber portion 112 having a reduced outer diameter and having a relatively small outer diameter is coaxially butted and fused with the rear end face of the first fiber portion 111 having a relatively large outer diameter. It is connected. Therefore, the outer diameter changes discontinuously at the connecting portion between the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 , so that the rear end face of the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are different from each other. An annular surface facing the rear side is included on the outside of the fusion spliced portion, and this constitutes the leakage light exit surface 14 . The length of the tapered portion of the second fiber portion 112 is, for example, 1 mm or more and 100 mm or less. The outer diameter of the end face on the tip side of the second fiber portion 112 is, for example, 150 μm or more and 400 μm or less. The tip side portion of the second fiber portion 112 may have an outer diameter that decreases stepwise toward the tip side.

上記の構成によれば、第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２の外径が同一であるので、それらに同一スペックの光ファイバ１０を用いることができ、その場合、第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２のコア径が同一となるので、それらの接続損失を低く抑えることができる。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同一である。 According to the above configuration, since the outer diameters of the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are the same, the optical fibers 10 having the same specifications can be used for them. Since the core diameters of the second fiber portions 112 are the same, their connection loss can be kept low. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.

なお、第１ファイバ部分１１１の後端外周部は、前述の実施形態２と同様、外周面から後方側の端面に滑らかに連続するように、外向きに凸の曲面に形成されて漏洩光出射面１４を構成していてもよい。また、第１ファイバ部分１１１の後方側の部分は、後述の実施形態４と同様、後方側に行くに従って外径が漸次連続して縮径したテーパ状に形成されて漏洩光出射面１４を構成していてもよい。これらの形状とすることで漏洩光出射面１４から、先端方向に戻る反射光が削減されるため、レーザ加工機の光源や加工ヘッドに戻り光による悪影響を減らすことができる。 As in the second embodiment described above, the outer peripheral portion of the rear end of the first fiber portion 111 is formed into an outwardly convex curved surface so as to smoothly continue from the outer peripheral surface to the end surface on the rear side, thereby emitting leaked light. It may constitute the surface 14 . Further, the rear side portion of the first fiber portion 111 is formed in a tapered shape in which the outer diameter is gradually reduced toward the rear side, similarly to Embodiment 4, which will be described later. You may have These shapes reduce the amount of reflected light returning from the leaked light emitting surface 14 toward the distal end, so that the adverse effects of returning light to the light source and processing head of the laser processing machine can be reduced.

（実施形態４）
図４は、実施形態４に係る光コネクタ構造Ｃを示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、同一符号で示す。 (Embodiment 4)
FIG. 4 shows an optical connector structure C according to a fourth embodiment. Parts having the same names as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

実施形態４に係る光コネクタ構造Ｃでは、光ファイバ端部構造Ａにおいて、第１ファイバ部分１１１の後方側の部分が、後方側に行くに従って外径が漸次連続して縮径したテーパ状に形成されている。第１ファイバ部分１１１のテーパ状に形成された部分の長さは、例えば1ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。第１ファイバ部分１１１の後方側の端面の外径は、第２ファイバ部分１１２の先端側の端面の外径よりも大きく、その外径の差は、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。第１ファイバ部分１１１の相対的に外径が大きい後方側の端面には、第２ファイバ部分１１２の相対的に外径が小さい先端側の端面が同軸に突き合わされて融着接続されている。したがって、第１ファイバ部分１１１と第２ファイバ部分１１２との接続部では、外径が不連続に変化しており、そのため第１ファイバ部分１１１の後方側の端面は、第２ファイバ部分１１２との融着接続した部分の外側に環状の後方側を臨む面を含み、これが漏洩光出射面１４を構成している。それに加えて、第１ファイバ部分１１１における後方側に行くに従って外径が漸次連続して縮径してテーパ状に形成された部分の外周面もまた、第１モードストリッパ１３１の構成面とは別の後方側を臨む漏洩光出射面１４を構成している。 In the optical connector structure C according to Embodiment 4, in the optical fiber end structure A, the rear side portion of the first fiber portion 111 is formed in a tapered shape in which the outer diameter is gradually reduced toward the rear side. It is The length of the tapered portion of the first fiber portion 111 is, for example, 1 mm or more and 100 mm or less. The outer diameter of the rear end face of the first fiber portion 111 is larger than the outer diameter of the front end face of the second fiber portion 112, and the difference between the outer diameters is, for example, 10 μm or more and 1000 μm or less. The front end face of the second fiber portion 112 having a relatively small outer diameter is coaxially butted with the rear end face of the first fiber portion 111 having a relatively large outer diameter and fusion spliced. Therefore, the outer diameter changes discontinuously at the connecting portion between the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 , so that the rear end face of the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are different from each other. An annular surface facing the rear side is included on the outside of the fusion spliced portion, and this constitutes the leakage light exit surface 14 . In addition, the outer peripheral surface of the tapered portion of the first fiber portion 111 whose outer diameter gradually decreases toward the rear side is also different from the surface forming the first mode stripper 131 . A leaked light exit surface 14 facing the rear side of is formed.

なお、第１ファイバ部分１１１の後方側の端面の外径と、第２ファイバ部分１１２の先端側の端面の外径とが同一であって、第１ファイバ部分１１１の後方側の端面が漏洩光出射面１４を有さない構成であってもよい。また、第１ファイバ部分１１１の後方側の部分は、後方側に行くに従って外径がステップ状に縮径していてもよい。更に、実施形態２と同様、第１ファイバ部分１１１の後端外周部が、外周面から後方側の端面に滑らかに連続するように、外向きに凸の曲面に形成されて漏洩光出射面１４を構成していてもよい。 Note that the outer diameter of the rear end face of the first fiber portion 111 and the outer diameter of the distal end face of the second fiber portion 112 are the same, and the rear end face of the first fiber portion 111 is the leaked light. A configuration without the exit surface 14 may be employed. In addition, the outer diameter of the rear portion of the first fiber portion 111 may decrease stepwise toward the rear side. Furthermore, as in the second embodiment, the outer peripheral portion of the rear end of the first fiber portion 111 is formed into an outwardly convex curved surface so as to smoothly continue from the outer peripheral surface to the end surface on the rear side. may constitute

上記の構成によれば、漏洩光出射面１４を構成する第１ファイバ部分１１１のテーパ状に形成されている部分では、漏洩光の出射面積が広いのに加え、軸方向に対して傾斜しているので、多くの漏洩光に対する臨界角が小さくなり、より効率的に漏洩光を除去することができる。また、本形状とすることで漏洩光出射面１４から、先端方向に戻る反射光が削減されるため、レーザ加工機の光源や加工ヘッドに戻り光による悪影響を減らすことができる。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同一である。 According to the above configuration, in the tapered portion of the first fiber portion 111 that constitutes the leaked light emitting surface 14, the leaked light has a wide emitting area and is inclined with respect to the axial direction. Therefore, the critical angle for a large amount of leaked light becomes small, and the leaked light can be removed more efficiently. In addition, this shape reduces the amount of reflected light returning from the leaked light emitting surface 14 toward the distal end, so that it is possible to reduce the adverse effects of returning light to the light source and processing head of the laser processing machine. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.

（実施形態５）
図５は、実施形態５に係る光コネクタ構造Ｃを示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、同一符号で示す。 (Embodiment 5)
FIG. 5 shows an optical connector structure C according to the fifth embodiment. Parts having the same names as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

実施形態５に係る光コネクタ構造Ｃでは、光ファイバ端部構造Ａにおいて、第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２は、基本的には外径が同一であるが、第１ファイバ部分１１１の後方側の部分だけが、後方側に行くに従って外径が漸次縮径したテーパ状に形成されている。第１ファイバ部分１１１のテーパ状に形成された部分の長さは、例えば１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。第１ファイバ部分１１１の後方側の端面の外径は、第２ファイバ部分１１２の先端側の端面の外径よりも小さく、その外径の差は、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下である。第１ファイバ部分１１１の相対的に外径が小さい後方側の端面には、第２ファイバ部分１１２の相対的に外径が大きい先端側の端面が同軸に突き合わされて融着接続されている。第１ファイバ部分１１１における後方側に行くに従って外径が漸次連続して縮径してテーパ状に形成された部分の外周面は、第１モードストリッパ１３１の構成面とは別の後方側を臨む漏洩光出射面１４を構成している。なお、第１ファイバ部分１１１の後方側の部分は、後方側に行くに従って外径がステップ状に縮径していてもよい。 In the optical connector structure C according to Embodiment 5, in the optical fiber end structure A, the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 basically have the same outer diameter. Only the rear side portion is tapered so that the outer diameter gradually decreases toward the rear side. The length of the tapered portion of the first fiber portion 111 is, for example, 1 mm or more and 100 mm or less. The outer diameter of the rear end face of the first fiber portion 111 is smaller than the outer diameter of the front end face of the second fiber portion 112, and the difference between the outer diameters is, for example, 10 μm or more and 1000 μm or less. The front end face of the second fiber portion 112 having a relatively large outer diameter is coaxially butted with the rear end face of the first fiber portion 111 having a relatively small outer diameter and fusion spliced. The outer peripheral surface of the tapered portion of the first fiber portion 111 whose outer diameter gradually decreases toward the rear side faces the rear side different from the surface forming the first mode stripper 131 . It constitutes the leakage light exit surface 14 . In addition, the rear side portion of the first fiber portion 111 may have an outer diameter that decreases stepwise toward the rear side.

上記の構成によれば、漏洩光出射面１４を構成する第１ファイバ部分１１１のテーパ状に形成されている部分では、漏洩光の出射面積が広いのに加え、軸方向に対して傾斜しているので、多くの漏洩光に対する臨界角が小さくなり、より効率的に漏洩光を除去することができる。また、本形状とすることで漏洩光出射面１４から、先端方向に戻る反射光が削減されるため、レーザ加工機の光源や加工ヘッドに戻り光による悪影響を減らすことができる。また、第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２の外径が同一であるので、それらに同一スペックの光ファイバ１０を用いることができ、その場合、第１ファイバ部分１１１及び第２ファイバ部分１１２のコア径が同一となるので、それらの接続損失を低く抑えることができる。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同一である。 According to the above configuration, in the tapered portion of the first fiber portion 111 that constitutes the leaked light emitting surface 14, the leaked light has a wide emitting area and is inclined with respect to the axial direction. Therefore, the critical angle for a large amount of leaked light becomes small, and the leaked light can be removed more efficiently. In addition, this shape reduces the amount of reflected light returning from the leaked light emitting surface 14 toward the distal end, so that it is possible to reduce the adverse effects of returning light to the light source and processing head of the laser processing machine. In addition, since the outer diameters of the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are the same, the optical fibers 10 having the same specifications can be used for them. Since the core diameters are the same, their connection loss can be kept low. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.

（その他の実施形態）
上記実施形態１～５では、露出した裸ファイバ１１を、第１ファイバ部分１１１と第２ファイバ部分１１２とが融着接続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、接続部分を有さない裸ファイバの外周面にモードストリッパ及び漏洩光出射面が形成加工された構成であってもよい。 (Other embodiments)
In Embodiments 1 to 5, the exposed bare fiber 11 is configured by fusion-splicing the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112, but the present invention is not particularly limited to this. A configuration in which a mode stripper and a leakage light emitting surface are formed and processed on the outer peripheral surface of a bare fiber having no .

上記実施形態１～５では、露出した裸ファイバ１１を、第１ファイバ部分１１１と第２ファイバ部分１１２とが融着接続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、第１ファイバ部分１１１の先端側、第１ファイバ部分１１１と第２ファイバ部分１１２との間、及び第２ファイバ部分１１２の後方側のうちの１箇所又は２箇所以上に第３ファイバ部分が設けられた構成であってもよい。 In Embodiments 1 to 5 above, the exposed bare fiber 11 is configured such that the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112 are fusion-spliced. A configuration in which the third fiber portion is provided at one or more of the tip side of the fiber portion 111, between the first fiber portion 111 and the second fiber portion 112, and the rear side of the second fiber portion 112. may be

上記実施形態１～５では、第１モードストリッパ１３１の後方側に漏洩光出射面１４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、モードストリッパの先端側に漏洩光出射面が設けられた構成であってもよい。 In Embodiments 1 to 5 described above, the leaked light emitting surface 14 is provided on the rear side of the first mode stripper 131, but this is not a particular limitation, and the leaked light is emitted on the tip side of the mode stripper. A configuration in which a surface is provided may be used.

本発明は、光ファイバ端部構造及びそれを用いた光コネクタ構造の技術分野について有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in the technical field of optical fiber end structures and optical connector structures using the same.

Ａ 光ファイバ端部構造
Ｃ 光コネクタ構造
１０ 光ファイバ
１１ 裸ファイバ
１１ａ コア
１１ｂ クラッド
１１１ 第１ファイバ部分
１１２ 第２ファイバ部分
１２ ジャケット
１３１ 第１モードストリッパ
１３２ 第２モードストリッパ
１４ 漏洩光出射面
２０ 光コネクタ
２１ サファイアブロック
２２ 石英ブロック収容部
２３ ファイバ収容部
２４ 石英ブロック
２５ 光ファイバ挿通孔
２６ 熱伝導材 A Optical fiber end structure C Optical connector structure 10 Optical fiber 11 Bare fiber 11a Core 11b Cladding 111 First fiber portion 112 Second fiber portion 12 Jacket 131 First mode stripper 132 Second mode stripper 14 Leakage light exit surface 20 Optical connector 21 sapphire block 22 quartz block housing portion 23 fiber housing portion 24 quartz block 25 optical fiber insertion hole 26 thermal conductive material

Claims (3)

光ファイバにおけるジャケットが設けられた部分から裸ファイバが突出して露出した光ファイバ端部構造であって、
前記露出した裸ファイバは、外周面に第１モードストリッパが設けられた先端側の相対的に外径が大きい第１ファイバ部分と、外周面に第２モードストリッパが設けられた後方側の相対的に外径が小さい第２ファイバ部分とを含み、
前記第１ファイバ部分の後方側の部分は、後方側に行くに従って外径がステップ状に縮径しており、
前記第１及び第２ファイバ部分は、外径が不連続に変化するように接続されている光ファイバ端部構造。 An optical fiber end structure in which a bare fiber protrudes and is exposed from a jacketed portion of the optical fiber,
The exposed bare fiber consists of a first fiber portion with a relatively large outer diameter on the distal side having a first mode stripper on the outer peripheral surface, and a relatively large fiber portion on the rear side having a second mode stripper on the outer peripheral surface. a second fiber portion having a smaller outer diameter in
The rear side portion of the first fiber portion has an outer diameter that decreases in a stepwise manner toward the rear side,
An optical fiber end structure wherein the first and second fiber portions are connected such that the outer diameters vary discontinuously. 請求項１に記載された光ファイバ端部構造が光コネクタに収容されて構成された光コネクタ構造。 An optical connector structure comprising the optical fiber end structure according to claim 1 accommodated in an optical connector. 請求項２に記載された光コネクタ構造において、
前記光ファイバ端部構造における前記第１ファイバ部分の後方側の一部分及び前記第２ファイバ部分が埋設されるように前記光コネクタに熱伝導材が充填されている光コネクタ構造。 In the optical connector structure according to claim 2 ,
An optical connector structure, wherein the optical connector is filled with a heat-conducting material so that a portion of the rear side of the first fiber portion and the second fiber portion in the optical fiber end structure are embedded.
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