JPH0486710A - 光フアイバー入射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバー入射器に係り、特に高出力のレー
ザ発振器に用いられる光ファイバー入射器に関する。

［従来の技術］ 従来より、レーザー発振器から出力されるレーザー光を
所要の部位に伝搬する伝搬手段として光ファイバーが用
いられる。この光ファイバーは光ファイバーの入射手段
を介してレーザー発振器に接続されてレーザー装置とし
て構成されて、例えば出力が１００ワツトクラスの高出
力レーザー装置であるＮｄ−ＹＡＧレーザー装置は材料
加工用や医療器向は用等に使用される。

第１図はレーザー光の伝搬用の光ファイバーの先端部の
中心断面図であり、特に高出力レーザー装置に用いられ
る光ファイバーの一例を示している。本図において、外
直径が４００〜６００μｍのコア４は石英からなり、そ
の外周面を被覆するように所定厚さを有する樹脂製のク
ラッド５が設けられており高精度、高仕上げ精度で加工
される端面３ａに対して図中の破線図示のレーザー光２
を入光させて他端に伝搬するものである。このために、
光ファイバー３が伝搬できる光の入射角度の範囲に適合
する開口数を有する集光レンズ６゜を介して、レーザー
発振器１から出力されたレーザー光２が端面３ａの内の
、コア端面４ａに向けて出力するように構成される。

このようにレーザー装置を構成する場合において、レー
ザー光２は集光レンズ６０によりコア端面４ａに対して
のみ入光させるように正確に位置設定されるとともに、
光ファイバー３の端面３ａのコア端面４ａが高精度に平
面加工される。

このように構成する結果、若干の漏光の発生が起こり漏
光がクラッド５を熱的に損傷する結果、次第にクラッド
５の機械的強度が衰えることが知られており、この対策
のために従来は光ファイバー３の端面３ａに相当するク
ラッド５の一部を予め除去して漏光によるクラッド５の
熱的損傷を防止している。

方、例えば特開昭５３−６０４７号広報では集光レンズ
６０と光ファイバー３の端面３ａの空間部分にコア４の
屈折率に整合した屈折率を持つ透明液体を液密状態に保
持して、漏光によるクラッド５の熱的損傷の防止を図る
提案もなされている。

［本発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したように光ファイバー３の端面３
ａに相当するクラッド５の一部を予め除去して漏光によ
るクラッド５の熱的損傷を防止する場合には、この除去
により開口数が変化してしまうので漏光が防止できない
、またコア４の端面４ａに空気中に浮遊している異物が
付着する等の問題点があった。

一方、集光レンズ６０と光ファイバー３の端面３ａの空
間部分にコア４の屈折率に整合した屈折率を持つ透明液
体を液密状態に保持して、漏光によるクラッド５の熱的
損傷の防止を図る場合においてはクラッド５の熱的損傷
は低減されるが、高出力レーザー光２を長時間に渡りコ
ア端面に照射すると境界面における温度上昇／蓄熱に起
因する透明液体の温度上昇が発生して初期の設定状態を
保持できなくなる問題点があった。

したがって、本発明の光ファイバー入射器は上述の問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、集光レン
ズからのレーザー光を光ファイバーの端面に入光する際
の漏光を防止し、かつ温度上昇による初期設定状態の変
化を防止できる光ファイバー入射器を提供することにあ
る。

【課題を解決するための手段］及び［作用コ上述の問題
点を解決し課題を達成するために本発明の光ファイバー
入射器は、光ファイバーに適合した開口数を有する集光
レンズから出光される高出力のレーザー光を、光ファイ
バーの端面に入光させる光ファイバー入射器であって、
前記集光レンズと前記端面間で形成される空間部位に前
記光ファイバーのコアの有する屈折率と同一または近似
する液体を流動状態で設け、前記液体を積極適に流動さ
せる給送手段を設ける構成であり、集光レンズからのレ
ーザー光がコア以外の部分に漏光することを防止し、レ
ーザー光を長時間に渡りコアの端面に照射する場合の境
界面における温度上昇／蓄熱に起因する初期の設定状態
の変動を、液体を積極的に給送／冷却することにより防
止するとともに、ファイバーが入射端面でのあ反射を防
ぎ、高い光伝送効率を確保するように働く。

［実施例］ 以下に本発明の好適な実施例に付いて図面参照の上で説
明する。第１図は第１実施例の光ファイバー入射器の概
略構成図であり、液体冷却用の配管がされている様子を
表している。本図において、第１図に基づいて説明した
構造を有する光ファイバー３の端面３ａに対してレーザ
ー発振器１から出力される図中の破線図示のレーザー光
２が入光されて他端３ｄに伝搬されて、他端３ｄに設け
られる図示しない用具を用いて各種の作業を行なう。

このために、集光レンズ６は光ファイバー３が伝搬でき
る光の入射角度の範囲に適合する開口数を有する一方、
集光レンズ６の円筒状外形部よりクリアランス分が大き
いホルダー７の挿通穴部７Ｃに集光レンズ６を挿入して
セットした後に集光レンズ６の段部６ａがホルダー７の
段部７ａに保持されるようにして、レンズ押えネジ２５
により締め付けて固定するようにしている。このホルダ
ー７の挿通穴部７ｃの内周面の一部には後述の液体を密
閉状態でシールするための０リング１１を圧縮状態で収
容する溝部が形成されており、集光レンズ６を挿入する
前にＯリング１１を予めセットしておいてから集光レン
ズ６を挿入すると圧縮シール状態にするようにしている
。以降説明のＯリングも略同様にセットされて圧縮状態
に保持される。

一方、集光レンズ６を介して出光されるレーザー光２を
光ファイバー３の端面３ａの内のコア４の端面４ａに対
して正確に入光させるために光ファイバー３は長手方向
に移動自在にされ、かつ後述の液体を集光レンズ６と端
面３ａの空間において密閉状態でシールするように設け
られる。このために、光ファイバー３の端面３ａがら所
定距離分がファイバー同定具１５の連通穴部により担持
される。

ファイバー固定具１５のテーパ外周面の端部にはＯリン
グ２９が設けられており、光ファイバー３を介して液体
が外部に漏れることを防止している。

このようにファイバー固定具１５を保持するスライド管
８は上述の集光レンズ６を保持固定しているホルダー７
の挿通穴７ｃ中において図中の矢印Ａ方向に摺動自在に
設けられており、光ファイバー３の端面３ａに対して集
光レンズ６からのレーザー光２が丁度良い状態で入光さ
れる位置に調整できるようにされている。

このように構成されるスライド管８の外周面の一部は、
その外周面がテーパ状に構成される一方、内周面がスラ
イド管８の外周面に接触するとともに不図示の縦溝等が
加工されており内径が収縮するようにされた固定環１６
がハウジング７のテーパ面部内に設けられており、ハウ
ジング７のネジ部に対して螺合するネジ部を有した固定
環押えネジ１７により、固定環１６をハウジング７のテ
ーパ面部内に移動させることで固定環１６の内径を収縮
させてスライド管８を固定させるようにしている。

方、スライド管８を保持するホルダー７の挿通穴７ｃの
一部にもＯリング１３を保持する溝部が設けられており
、スライド管８の外周面と挿通穴７ｃの間の隙間からの
液漏れ防止を図るようにしている。

以上のように構成されるホルダー７において、集光レン
ズ６と光ファイバー３の端面３ａの間の空間部には連通
穴７ｈが図示のように互いに対応する位置に穿設されて
おり、この連通穴７ｈに相当する位置にニップル１８を
夫々設けるようにハウジング９に穴が穿設されている。

このハウジング９にも溝部が形成されておりＯリング１
ｏを設けて液漏れ防止を図るように構成されている。

上記の２本のニップル１８には図示のような閉ループを
構成する送液管１９が接続されており、送液管１９の途
中に接続されるポンプ２１により送液管１９中の液体２
０を図中矢印Ｂ方向に循環させる一方、送液管１９のポ
ンプ２１の近傍に設けられたラジェター２２により液体
２ｏの冷却を行なうようにしている。ここで、送液管１
９の外周面に放熱フィンを設ける場合にはラジェター２
２は不要となる。このように循環と冷却が繰替される液
体２０は光ファイバー３のコア４の有する屈折率と略等
しいか近似する屈折率を有しており、送液管１９内に充
満されている。

以上説明のように入射器を構成する結果、レーザー光２
は集光レンズ６を通じて浸液状態のコア４へと集光する
入射器を提供することができるので漏光の問題が解消さ
れる。

また、光ファイバー３の端面３ａを高精度に加工する必
要が無（なる。

さらにまた、高出力レーザー光２を長時間に渡りコア４
の端面４ａに照射する場合に発生する境界面における温
度上昇／蓄熱に起因する液体２゜の温度上昇の発生防止
を図るようにして初期の設定状態が変化しないようにし
て、高出カレーザー光２を長時間光ファイバー３により
伝搬できるようにする。ポンプの供給は連続であること
が好ましいが、必要に応じて温度検知して検知データに
応じた断続運転とすることも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の光ファイバー入射器によれ
ば、集光レンズからのレーザー光を光ファイバーの端面
に入光する際の漏光を防止し、かつ温度上昇による初期
設定状態の変化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザー光の伝搬用の光ファイバーの先端部の
中心断面図、 第２図は第１実施例の光ファイバー入射器の概略構成図
である。 グ、１０〜１３・・・Ｏリング、１５・・・ファイバー
固定具、１６・・・同定環、１７・・・固定１押えネジ
、１８８１．ニップル、１９・・・送液管、２０・・・
液体、２１・・・ポンプ、２２・・・ラジェターである
。 特　　許　　出　　願　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ファイバーに適合した開口数を有する集光レンズから
   出光される高出力のレーザー光を、光ファイバーの端面
   に集光させる光ファイバー入射器であつて、 前記集光レンズと前記端面間で形成される空間部位に前
   記光ファイバーのコアの有する屈折率と同一または近似
   する液体を流動状態で設けることを特徴とする光ファイ
   バー入射器。