JPS592003A - Protective layer for fiber type optical waveguide - Google Patents

Protective layer for fiber type optical waveguide

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Publication number
JPS592003A
JPS592003A JP57110286A JP11028682A JPS592003A JP S592003 A JPS592003 A JP S592003A JP 57110286 A JP57110286 A JP 57110286A JP 11028682 A JP11028682 A JP 11028682A JP S592003 A JPS592003 A JP S592003A
Authority
JP
Japan
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optical waveguide
fiber
bending
end side
stepped
Prior art date
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Pending
Application number
JP57110286A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Sunago
砂子 勝好
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS592003A publication Critical patent/JPS592003A/en
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4429Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/443Protective covering

Abstract

PURPOSE:To form protective layers which are vulnerable to bending on the operator's side by changing the length of stepped cylinders, the socket and spigot fitting length of the stepped cylinders, and the difference between the inside diameter in the large diameter cylindrical parts of the stepped cylinders and the outside diameter in the small diameter cylindrical parts thereof thereby making the min. radius of bending of the protective layers for an optical waveguide smaller. CONSTITUTION:The length L of stepped cylinders 8, the outside diameter D in large diameter cylindrical parts 11, the outside diameter (d) in small diameter cylindrical parts 12 and the socket and spigot fitting length l of the cylinders 8 among the protective layers for an optical fiber as well as the min. redius Rmin of bending of a fiber type optical waveguide for a laser knife and a laser working device have the relation shown by the equation. The protective layers vulnerable to bending on the operator's side of said optical waveguide are obtained by satisfying at least one among the three conditions, i.e., the lengths L, l are made smaller and the difference (D-d) in the diameter is made larger, to make the radius Rmin smaller from the incident end side of light toward the exit end side. Otherwise the outermost circumferential coverings are made gradually thinner toward the exit side. The protective layers which are vulnerable to bending and are easy to operate are thus formed.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、手元側で曲り易いファイバー型光導波路の
保護層に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a protective layer for a fiber-type optical waveguide that is easy to bend on the proximal side.

レーザメス、レーザ加工装置に於いて、C02レーザ、
・YAGレーザ、Arレーザ、ルビーレーザなどが用途
によシ用いられる。光を導く導波路として、光フアイバ
導波路とミラー導波路がある。
In laser scalpels and laser processing equipment, C02 laser,
・YAG laser, Ar laser, ruby laser, etc. are used depending on the application. Waveguides that guide light include optical fiber waveguides and mirror waveguides.

光ファイバを用いるものは、取扱い易く、便利である。Those using optical fibers are easy to handle and convenient.

C02レーザは、波長が長いので、ミラー導波路が主流
であるが、ファイバ導波路も実用に供されるようになっ
てきた。YAGレーザなどは、ファイバ導波路で、損失
少く伝送する事ができる。
Since the C02 laser has a long wavelength, mirror waveguides are the mainstream, but fiber waveguides have also come into practical use. YAG lasers and the like can be transmitted with low loss through fiber waveguides.

第1図はレーザ装置の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a laser device.

レーザ発振器1は、CO□レーザ、YAGレーザ、Ar
レーザ、ルビーレーザなどである。電源制御部2は、レ
ーザ発振器1を駆動させる。入射光学系3は、レーザ光
を絞って、ファイバー光導波路4へ入射させる。
The laser oscillator 1 includes a CO□ laser, a YAG laser, and an Ar laser.
laser, ruby laser, etc. The power supply control section 2 drives the laser oscillator 1. The input optical system 3 focuses the laser beam and makes it enter the fiber optical waveguide 4 .

レーザ光は、ファイバー光導波路4の中を伝搬し、ハン
ドビーフ5から出射され、対象物(図示せず)に照射さ
れる。
The laser light propagates through the fiber optical waveguide 4, is emitted from the hand beam 5, and is irradiated onto a target object (not shown).

ファイバー光導波路4のレーザ発振器1、入射光学系3
に近い方を入射端側Aと呼び、ハンドピース5に近い方
を出射端側Bと呼ぶ。
Laser oscillator 1 of fiber optical waveguide 4, input optical system 3
The side closer to the handpiece 5 is called the input end side A, and the side closer to the handpiece 5 is called the output side B.

ファイバー光導波路4は、自在に曲らなければならない
The fiber optical waveguide 4 must be freely bendable.

第2図は従来例に係るファイバー光導波路の一部断面図
である。これによって、ファイバー光導波路の彎曲可能
な構成を説明する。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a conventional fiber optical waveguide. This will explain the bendable configuration of the fiber optical waveguide.

導波路4の中心には、光ファイバ6が収められ、光ファ
イバ6を囲むようにテフロンチューブ7がある。テフロ
ンチューブ7の外側には、軸方向に、多数個の段付き円
筒8が、互に重なシ合いながら連続している。段(1き
円筒8の継目にはOリング9が嵌込んである。
An optical fiber 6 is housed in the center of the waveguide 4, and a Teflon tube 7 surrounds the optical fiber 6. On the outside of the Teflon tube 7, a large number of stepped cylinders 8 are continuous in the axial direction, overlapping each other. An O-ring 9 is fitted into the joint of the stepped cylinder 8.

段付き円筒8.0リング9のさらに外側には、柔軟な被
覆10が被せである。
Further outside the stepped cylinder 8.0 ring 9 is covered with a flexible covering 10.

剛性のある物は、段付き円筒8だけである。The only rigid thing is the stepped cylinder 8.

従来の光導波路4は、このような構造が一様に入射端側
Aから出射端側Bまで連続していた。段付き円筒8の大
径筒部、小径筒部の内外径、長さともに同じものを、始
めから終シまで使用している。
In the conventional optical waveguide 4, such a structure was uniformly continuous from the input end side A to the output end side B. The large diameter cylindrical part and the small diameter cylindrical part of the stepped cylinder 8 have the same inner and outer diameters and lengths, and are used from the beginning to the end.

このため、従来の光導波路には次の欠点があった。For this reason, conventional optical waveguides have the following drawbacks.

ハンドビーフ5の設けられた出射端側Bで、光導波路4
は曲シにくい。操作性が悪い。
At the output end side B where the hand beef 5 is provided, the optical waveguide 4
is difficult to bend. Poor operability.

レーザ発振器1につながる入射端側Aでは、反面、片持
ちばシ構造で、曲がったままの状態になる事が多い。導
波路4の自重による曲げモーメントが入射端側Aで最大
になる事が多いからである。
On the other hand, the incident end side A connected to the laser oscillator 1 has a cantilever structure and often remains bent. This is because the bending moment due to the weight of the waveguide 4 is often maximum at the input end side A.

従来のファイバー光導波路4が、同一寸法の段付き円筒
8を入射端側Aから出射端側Bまで、一様に、採用した
のは、多分、次の理由による、と本発明者は推察する。
The present inventor conjectures that the reason why the conventional fiber optical waveguide 4 uniformly employs the stepped cylinder 8 of the same size from the input end side A to the output end side B is probably due to the following reason. .

中心の光ファイバ6は、一様な構造で、一様な直径を持
つ。従って、光ファイバの許容曲げ半径Rfは、光導波
路4の全長にわたって、一様である。
The central optical fiber 6 is of uniform construction and has a uniform diameter. Therefore, the allowable bending radius Rf of the optical fiber is uniform over the entire length of the optical waveguide 4.

光ファイバの最少曲げ半径Rminは、段付き円筒8の
、外筒、内筒の寸法差、重な多部分の長さなどによって
決まる。
The minimum bending radius Rmin of the optical fiber is determined by the dimensional difference between the outer cylinder and the inner cylinder of the stepped cylinder 8, the lengths of the overlapping parts, and the like.

当然、光導波路の全長にわたって、 Rmin  >   R(− でなければならない。Naturally, over the entire length of the optical waveguide, Rmin      R(- Must.

Rfは全長にわたって一定である。そこで、Rminも
全長にわたって一定な値にするのが良いように思える。
Rf is constant over the entire length. Therefore, it seems better to set Rmin to a constant value over the entire length.

Rminを一定にするというのは、同一寸法の段付き円
筒8を同一間隔で配置する、という事である。
Making Rmin constant means that stepped cylinders 8 of the same size are arranged at the same intervals.

このような理由で、従来は一様な導波路を採用した。し
かし、このような思想には誤シがある。
For this reason, conventionally a uniform waveguide has been adopted. However, there is a fallacy in this kind of thinking.

光ファイバの許容曲げ半径Rrが、光導波路の全長にわ
たって同一であるとしても、光導波路に加わる曲げモー
メン)Mは同様に一様であるわけではない。
Even if the allowable bending radius Rr of the optical fiber is the same over the entire length of the optical waveguide, the bending moment M applied to the optical waveguide is not uniform as well.

自由状態に於て、ファイバー先導波路4は垂れ下った状
態で静止する。
In the free state, the fiber guide waveguide 4 hangs down and rests.

ハンドビーフ5の中心を通る鉛直線をGとする。Let G be the vertical line passing through the center of hand beef 5.

鉛直線Gから、光導波路上の点Pまでの距離をXとする
Let X be the distance from the vertical line G to a point P on the optical waveguide.

鉛直線Gと、導波路の入射端Hとの距離をXmとするO ファイバー光導波路4に働く曲げモーメントは、(i)
x=oで   M=Q (ii)x=XmテMは最大値MOrraxをとる。
The bending moment acting on the O fiber optical waveguide 4 is (i) where the distance between the vertical line G and the input end H of the waveguide is Xm.
When x=o, M=Q (ii)x=XmteM takes the maximum value MOrrax.

入射端(Xm)Hで、最大曲げモーメン) Mmaxが
加わる。光導波路4は、”rraxに対して、曲げ半径
”mi。をとるとする。
Maximum bending moment) Mmax is applied at the incident end (Xm)H. The optical waveguide 4 has a bending radius mi with respect to rrax. Suppose we take .

当然(1)式のRminに対し、 R”   >   Rmin     (2)ln であることが必要である。Naturally, for Rmin in equation (1), R”   >    Rmin    (2) ln It is necessary that

入射端Hで、最大曲げモーメンl−Mmaxが加わるか
ら、入射端で、導波路は最も強く曲る。入射端から遠ざ
かるに従って、導波路の曲げ半径は大きくなシ、ハンド
ピース近傍(X=0)では、曲げ半径は無限大となる。
Since the maximum bending moment l-Mmax is applied at the input end H, the waveguide bends most strongly at the input end. The bending radius of the waveguide increases as it moves away from the input end, and the bending radius becomes infinite near the handpiece (X=0).

入射端での曲げ半径RITLi。は(2)の不等式を満
足する。光導波路を強く下方に引張る事もあるから、こ
のような状態群での最小の曲げ半径がRminよシ大き
くなければならない。
Bending radius RITLi at the input end. satisfies the inequality (2). Since the optical waveguide may be strongly pulled downward, the minimum bending radius in such a group of states must be larger than Rmin.

ハンドビーフ5は自由に動くことが望ましい。It is desirable that the hand beef 5 move freely.

ハンドビーフの軸方向の動き、軸と垂直な方向の動きは
、出射端側Bと離れた部分での曲げ状態の変化を伴う。
The movement of the hand beef in the axial direction and the movement in the direction perpendicular to the axis is accompanied by a change in the bending state at a portion away from the output end side B.

入射端側A近傍での曲げ状態の変化が、ハンドピースま
での距離の積としてハンドビーフの移動量を与える。
The change in the bending state near the incident end side A gives the amount of movement of the hand piece as a product of the distance to the hand piece.

従って、ハンドビーフの軸方向、軸垂直方向の動きは、
比較的楽である。
Therefore, the movement of the hand beef in the axial direction and vertical direction is
It's relatively easy.

移動ではなく、方向変化をハンドピースに与えようとす
ると、これはにわかに困難となる。小さい曲率半径で曲
げようとすると、ハンドビーフ5自体に、操作者が手で
曲げモーメントを直接加えなければならない。
This suddenly becomes more difficult when attempting to cause the handpiece to change direction rather than move. When attempting to bend with a small radius of curvature, the operator must directly apply a bending moment to the hand beef 5 itself by hand.

曲げモーメントに対する、曲率(曲げ半径の逆数)の比
は、この場合、光導波路の全長にわたって同一である。
The ratio of the curvature (reciprocal of the bending radius) to the bending moment is in this case the same over the entire length of the optical waveguide.

従って、ハンドビーフ5を持って、方向を変えようとす
ると、入射端側Aに常時加わっている程度の強い曲げモ
ーメントを操作者が加えなければならない。
Therefore, when holding the hand beef 5 and trying to change the direction, the operator must apply a strong bending moment that is constantly applied to the incident end side A.

望ましいファイバー光導波路は、一様な曲げ剛性をもつ
ものではなく、入射端側Aでは曲シにくく、出射端側B
では曲シやすいものである。
A desirable fiber optic waveguide does not have uniform bending rigidity; it is hard to bend at the input end side A, and is hard to bend at the output end side B.
It is easy to bend.

曲げ剛性が大きいという事と、曲げ最小半径Rminが
大きいという事とは区別しなければならない。
It is necessary to distinguish between having a large bending rigidity and having a large minimum bending radius Rmin.

曲げ剛性は、被覆10の肉厚、直径に強く依存する。0
リング9の弾性にも依存する。
The bending rigidity strongly depends on the wall thickness and diameter of the coating 10. 0
It also depends on the elasticity of the ring 9.

最小曲げ半径Rminは、段付き円筒8の形状、寸法に
よって決まる。
The minimum bending radius Rmin is determined by the shape and dimensions of the stepped cylinder 8.

入射端Aで曲げ難く、出射端Bで曲は易い、という条件
は、曲げ剛性に関する。最小曲げ半径Rminとは無関
係のように見える。
The condition that it is difficult to bend at the input end A and easy to bend at the output end B relates to bending rigidity. It appears to be unrelated to the minimum bending radius Rmin.

まず第1に、最小曲げ半径Rminが、段付き円筒8の
形状、寸法によシ、とのよ゛うに決定されるかを考案す
る。
First, it will be considered how the minimum bending radius Rmin is determined depending on the shape and dimensions of the stepped cylinder 8.

第3図は、段付き円筒8の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the stepped cylinder 8.

段付き円筒8は、大径筒部11と小径筒部12を、中間
の段部13で連結した形状である。
The stepped cylinder 8 has a shape in which a large diameter cylinder part 11 and a small diameter cylinder part 12 are connected by an intermediate step part 13.

大径筒部11の中へ、隣りの段付き円筒の小径筒部12
を差込む。大径筒部11の内径D、小径筒部12の外径
d、段付き円筒の長さをLとする。
Into the large diameter cylindrical part 11, the small diameter cylindrical part 12 of the adjacent stepped cylinder
Insert. Let L be the inner diameter D of the large diameter cylindrical portion 11, the outer diameter d of the small diameter cylindrical portion 12, and the length of the stepped cylinder.

D)dであるので、段付き円筒8を組合わせたものは自
由に曲シうる。
D) Since d, the combination of stepped cylinders 8 can be bent freely.

いまひとつ重要な因子がある。There is one more important factor.

大径筒部11へ隣シの小径筒部12がどれほどの長さ差
込まれているか、という事である。2つの段付き円筒の
重なり部分、すなわち差込み長さを4とする。
This refers to how long the adjacent small-diameter cylindrical portion 12 is inserted into the large-diameter cylindrical portion 11. The overlapping portion of the two stepped cylinders, that is, the insertion length is assumed to be 4.

第4図は、段付き円筒の組合わせが最小曲げ半径Rmi
nで曲げられた状態の一部断面平面図である。
Figure 4 shows that the combination of stepped cylinders has a minimum bending radius Rmi.
FIG. 3 is a partially sectional plan view in a state bent at n.

曲率中心Oから、段付き円筒8のひとつの繰返し長(L
−n )を見込む角をθとする。
From the center of curvature O, one repetition length (L
-n ) is assumed to be the angle θ.

段付き円筒8の小径筒部12は、隣りの円筒8の大径筒
部11の内面に前後で当接する。
The small diameter cylindrical portion 12 of the stepped cylinder 8 contacts the inner surface of the large diameter cylindrical portion 11 of the adjacent cylinder 8 from the front and back.

大径暗部11′の端部での接点をFとする。小径筒部1
2の端点をEとし、Eから大径筒部11面へ下した垂線
の足をCとする。△CFEについて考える。
Let F be the contact point at the end of the large-diameter dark portion 11'. Small diameter cylinder part 1
Let the end point of 2 be E, and let C be the foot of the perpendicular line drawn from E to the surface of the large-diameter cylindrical portion 11. △Think about CFE.

曲率中心00周シに、段付き円筒8は、回転対・称位置
にある。ピッチ角が0である。従って、円筒8同士がな
す角もθである。つまシ、/EFC=θ      (
3) である。
At the 00th turn around the center of curvature, the stepped cylinder 8 is in a rotationally symmetrical position. The pitch angle is 0. Therefore, the angle between the cylinders 8 is also θ. Tsumashi, /EFC=θ (
3).

辺CFは、差込み長lにほぼ等しい。The side CF is approximately equal to the insertion length l.

辺ECは、はI丁(D−d )に等しい。The side EC is equal to I d (D-d).

これらは、いずれもθが1より、かなり小さいとした近
似である。
These are all approximations assuming that θ is considerably smaller than 1.

すると        D−d θ  =   −(4) となる。Then D-d θ = − (4) becomes.

一方、曲率中心Oから、最小曲率半径)jminの円上
に、段イス1き円筒8があシ、円筒の1周期の長さは(
L−1であるから、 吉なる。
On the other hand, a cylinder 8 with a step chair 1 is placed on a circle with a minimum radius of curvature) jmin from the center of curvature O, and the length of one period of the cylinder is (
Since it is L-1, it is auspicious.

(4)、(5)よシ、 を得る。(4), (5) Yoshi, get.

差込み長4ば、L/2以下である。ひとつの段付き円筒
と、2つ離れた段付き円筒とは重なり合う事がないから
である。
The insertion length is 4 mm, less than L/2. This is because one stepped cylinder and two stepped cylinders apart do not overlap.

(1<L/2の範囲で考える。(Consider in the range 1<L/2.

(1)Lが小さい程、段付き円筒の長さLが小さい程、
Rminは小さい。
(1) The smaller L is, the smaller the length L of the stepped cylinder,
Rmin is small.

(2)  差込み長lは、小さければ小さい程、Rmi
nは小さい。
(2) The smaller the insertion length l, the smaller the Rmi
n is small.

(3)直径の差(D −d ) カ大きい程、Rmin
は小さい。
(3) The larger the diameter difference (D - d), the Rmin
is small.

以」二、3つの場合があシうる。There are two or three possible cases.

既に述べたように、曲げ剛性と、最小曲げ半径Rmin
は区別して考えなければならない。
As already mentioned, the bending stiffness and the minimum bending radius Rmin
must be considered separately.

ハンドピース5が手元で方向を変えるのが容易なために
は、曲げ剛性が手元で小さい、という事を要求する。最
小曲げ半径Rminが小さいという事を要求しているの
ではない。Rminは段付き円筒8の形状、寸法だけに
よって決定される。
In order to easily change the direction of the handpiece 5 at hand, it is required that the bending rigidity at hand is small. This does not require that the minimum bending radius Rmin be small. Rmin is determined only by the shape and dimensions of the stepped cylinder 8.

しかしながら、曲げ剛性は0リング9を通して最小曲げ
半径Rminに関係する。
However, the bending stiffness is related to the minimum bending radius Rmin through the O-ring 9.

曲げ剛性を決定するものは、被覆10の肉厚、直径だけ
ではない。段付き円筒8の、隣接する大径筒部11の間
に嵌込んだ0リング9の弾性にも依存する。
What determines the bending rigidity is not only the wall thickness and diameter of the coating 10. It also depends on the elasticity of the O-ring 9 fitted between the adjacent large-diameter cylindrical portions 11 of the stepped cylinder 8.

第4図に1個の0リング9を示して説明する。One O-ring 9 is shown and explained in FIG. 4.

導波路4が彎曲すると、内側のOリング9aは圧縮され
る。
When the waveguide 4 curves, the inner O-ring 9a is compressed.

曲げモーメン1. Mと圧縮量は比例するから、曲げモ
ーメン)Mに対応する、Oリング9aの弾性力が生ずる
Bending moment 1. Since M is proportional to the amount of compression, an elastic force of the O-ring 9a corresponding to the bending moment M is generated.

最小曲げ半径Rminは段付き円筒8の形状、寸法で決
まるが、曲げ半径Rが、無限大からRminに変化する
までの曲げ剛性を決定する重要な因子として、0リング
9は機能する。
Although the minimum bending radius Rmin is determined by the shape and dimensions of the stepped cylinder 8, the O-ring 9 functions as an important factor in determining the bending rigidity until the bending radius R changes from infinity to Rmin.

0リングを単位長さ押縮めるのに要する力を、ここでO
リングの弾性係数と仮に呼ぶことにする。
The force required to compress the O ring by unit length is O
This will be tentatively called the elastic modulus of the ring.

0リングの材質、太さを適当に変えると、任意の弾性係
数を持つOリングを製造する事ができる。
By appropriately changing the material and thickness of the O-ring, it is possible to manufacture an O-ring with an arbitrary elastic modulus.

0リングの弾性係数を任意に与える事ができるとすれば
、逆に、どのよりな0リングの分布を、ファイバー光導
波路に与えるのが望ましいか?という事を考察する事が
できる。
If the elastic coefficient of the 0-ring can be arbitrarily given, conversely, what kind of distribution of the 0-ring should be given to the fiber optical waveguide? You can consider that.

第5図は、ファイバー先導波路4の出射側Bから入射側
Aにかけての曲げモーメン)Mを示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the bending moment M from the output side B to the input side A of the fiber guide waveguide 4.

自由状態でMは8点でOで、A点に至るまで単調に増大
する。グラフg0によって示す。
In the free state, M is O at 8 points and increases monotonically until it reaches point A. It is shown by graph g0.

ハンドピース5を持って、下へ曲げると、モーメン)M
は全体として上に移行するグラフ弊で示す。
When you hold handpiece 5 and bend it downward, moment) M
is shown as a graph that moves upward as a whole.

ハンドピース5を持って、上へ曲げるとモーメン)Mは
全体として下に移行する。グラフ社で示す。
If you hold the handpiece 5 and bend it upward, the moment) M will move downward as a whole. Shown by Graphsha.

ハンドピースの運動は、この鉛直面内だけの運動に限ら
ない。しかし、鉛直面内での運動に苅するモーメン)M
が最大であることに疑いない。鉛直面を外れる方向へ曲
げる場合、大きい曲げモーメントLを必要としない。
The movement of the handpiece is not limited to movement within this vertical plane. However, the movement in the vertical plane causes a moment) M
There is no doubt that it is the largest. When bending in a direction away from the vertical plane, a large bending moment L is not required.

結局、ファイバー光導波路が重力によって垂下している
時、これが含まれる鉛直面内での、ファイバー光導波路
の力学を考えれば良い事になる。
After all, when a fiber optical waveguide is hanging down due to gravity, it is sufficient to consider the dynamics of the fiber optical waveguide within the vertical plane that includes this.

すると、ファイバー光導波路に加わるモーメントMは、
自由状j川でのグラフg。を適当に」1下したグラフ群
として考えることができる。
Then, the moment M applied to the fiber optical waveguide is
Graph g for a free-form j river. It can be thought of as a group of graphs in which ``1'' is appropriately lowered.

出射端側Bから測ったファイバー光導波路の座標をSと
する。
Let S be the coordinates of the fiber optical waveguide measured from the output end side B.

8点についての最小曲げ半径Rmin (S)が予め決
っている。
The minimum bending radius Rmin (S) for eight points is predetermined.

モーメン)Mは、はぼSに比例して増大する単調増加函
数である。
Moment) M is a monotonically increasing function that increases in proportion to S.

モーメンl−Mを全長にわたって増大させ又ゆく時、各
8点について曲げ半径R(S)は小さくなってゆく。
When the moment l-M is increased over the entire length, the bending radius R(S) becomes smaller at each of the eight points.

モーメントMをさらに大きくすると、いずれかのSの鎮
に対し、半径R(S)が最小曲げ半径に達する。モーメ
ン)Mをもつと大きくすると、半径R(S)が最小曲げ
半径Rmin(S)に達する点が増えてゆく。
When the moment M is further increased, the radius R(S) reaches the minimum bending radius for any bend of S. As the moment) M increases, the number of points at which the radius R(S) reaches the minimum bending radius Rmin(S) increases.

このように、Sの値に対し、最小曲げ半径Rmin (
S)に達する時刻が、一般的には異なる。
In this way, for the value of S, the minimum bending radius Rmin (
The time at which S) is reached generally differs.

しかし、最も円滑にハンドピーヌが操作できるためには
、全てのSの値に対し、同時に半径R(S)がRmin
(S)に収束するのが望ましい。
However, in order for the handpine to operate most smoothly, the radius R(S) must be set to Rmin for all values of S at the same time.
It is desirable to converge to (S).

曲げ剛性I(を、 1M で定義する。KはSの函数である。出射端側B(S=0
)でKは小さく、入射端側A(S辷So )でKは大き
く、というのが、本発明の目的である。
Bending stiffness I (is defined as 1M. K is a function of S. Output end side B (S = 0
) is small, and K is large at the incident end side A (S.sub.So).

第6図は、光導波路の各点Sに於いて、曲げ半径Rと曲
げモーメン1−の関係が如(i+Jなるものであるかを
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing how the relationship between the bending radius R and the bending moment 1- is (i+J) at each point S of the optical waveguide.

(7)式から明らかなように、これは反比例のグラフに
なる。入射端側Aで種定数Kが大きく、出射端側Bで種
定数には小さい。
As is clear from equation (7), this becomes an inversely proportional graph. The seed constant K is large at the input end side A, and smaller than the seed constant at the output end side B.

第6図の左半分には座標Sをとり、SとモーメントMの
グラフ群g0、g+、g十。を示す。
The left half of Fig. 6 shows the coordinate S, and graph groups g0, g+, g0 of S and moment M. shows.

座標はS=Q、S  、S を例にとった。これ0/2
0 らのSに対応するMの値を読み、グラフ」二に横軸と平
行な直線を引く。対応する反比例グラフを切る点でのH
の値が、そのモーメントグラフ群に対応する曲げ半径を
与える。
For example, the coordinates are S=Q, S, and S. This is 0/2
Read the value of M corresponding to S from 0 and draw a straight line parallel to the horizontal axis on the graph. H at the point that cuts the corresponding inversely proportional graph
The value of gives the bending radius corresponding to the moment graph group.

各Rを結ぶ線にgo、g+、g+十を伺けて示す。Go, g+, and g+10 are shown on the lines connecting each R.

g++は最大の曲げモーメン)Mを与えた状態であると
する。
It is assumed that g++ is the state in which M (the maximum bending moment) is applied.

この時全てのSに対し、同時にR(S)が、最小曲げ半
径Rmin(S)に達するとすれば、Rmin(S)“
を結ぶ線は、はぼ直線でなければならない。しかも、原
点0の近くを通らなければならない。
At this time, if R(S) simultaneously reaches the minimum bending radius Rmin(S) for all S, then Rmin(S)"
The line connecting them must be a straight line. Moreover, it must pass near the origin 0.

gH(S)がSに対し厳密に直線であるとすれば、Rm
in(S)を結ぶ線は直線でなければならないし、原点
0を通らなければならない。これを臨界石礫と呼ぶ。
If gH(S) is strictly linear with respect to S, then Rm
The line connecting in(S) must be a straight line and must pass through the origin 0. This is called critical gravel.

g□−+(S)は石礫に近いが、常に直線とは限らない
。そこで、Rmin (S )を結ぶ直線は、理想的に
は、原点0を通る直線OQ上にあり、一般には直線OQ
に近い、という事ができる。
g□-+(S) is close to stone gravel, but it is not always a straight line. Therefore, the straight line connecting Rmin (S) is ideally on the straight line OQ passing through the origin 0, and generally the straight line OQ
It can be said that it is close to.

Rmin(S)が直線OQ上にある、という事は、Rm
in(S) カ、s=oで最小、5=50で最大となる
Sの一次函数だという事である。
Rmin(S) is on the straight line OQ, which means that Rmin(S) is on the straight line OQ.
in(S) is a linear function of S that is minimum when s=o and maximum when 5=50.

言い換えると、「最小曲げ半径Rminが出射端側Bで
小さく、入射端側Aで大きい。」という要求は、 「光導波路の各点Sに於て、同時に最小曲げ半径に達す
る。」という円滑性の要求と両立させる時、気曲げ剛性
には出射端側Bで小さく、入射端側Aで大きい“という
操作容易性の要求と全く等しくなるわけである。
In other words, the requirement that "the minimum bending radius Rmin is small at the output end side B and large at the input end side A" is equivalent to the requirement that "the minimum bending radius Rmin is reached at the same time at each point S of the optical waveguide". When meeting these requirements, the bending rigidity is exactly the same as the requirement for ease of operation, which is that the bending rigidity is small at the output end side B and large at the input end side A.

本発明は、このような思想に基いてなされた。The present invention was made based on this idea.

本発明のファイバー先導波路は、出射端側Bで曲り易く
、入射端側Aで曲シ難いという目的を達成するため、以
下の4つの因子を変化さぎる。
In order to achieve the purpose of making the fiber guided wavepath of the present invention easy to bend at the output end side B and hard to bend at the input end side A, the following four factors are varied.

(1)段イ;1き円筒の差込み長lを変える。出射端側
Bでlを短く、入射端側Aでeを長くする。差込み長の
変化は、段階的に或は連続的になされる。
(1) Step A: Change the insertion length l of the No. 1 cylinder. 1 is made shorter on the output end side B, and e is made longer on the input end side A. The insertion length can be changed stepwise or continuously.

第7図はこのような実施例を示すファイバー光導波路の
一部切欠き止面図である。
FIG. 7 is a partially cutaway top view of a fiber optical waveguide showing such an embodiment.

中・しに光ファイバ6、これを囲むテフロンチューブ7
、多数個重なp合いながら組合された段付き円筒8、緩
衝材(例えばOリング)9、被覆10よりなるファイバ
ー光導波路である。
Optical fiber 6 in the middle, Teflon tube 7 surrounding it
, a fiber optic waveguide consisting of a stepped cylinder 8, a cushioning material (for example, an O-ring) 9, and a coating 10, which are assembled in a plurality of stacked cylinders.

出射端側Bと入射端側Aの一部分だけを図示した。Only a portion of the output end side B and the input end side A are illustrated.

差込み長さeが、Bで短かくAで長い。The insertion length e is short for B and long for A.

その飴の因子、D、d、Lは同一である。The candy factors D, d, and L are the same.

(2)段付き円筒8の長さしを変える。出射端側BでL
を短く、入射端側AでLを長くする。Lの変化は、段階
的又は連続的とする。
(2) Change the length of the stepped cylinder 8. L at output end side B
is made shorter, and L is made longer on the incident end side A. The change in L may be gradual or continuous.

第8図はこのような実施例を示すファイバー光導波路の
一部切欠き正面図である。
FIG. 8 is a partially cutaway front view of a fiber optical waveguide showing such an embodiment.

この例ではLだけを変えるのではなく、lも変えている
。(6)式にみる通シ、e(L−1>が変われば良いの
である。
In this example, not only L is changed, but l is also changed. As seen in equation (6), all that is required is to change e(L-1>).

(3)  段付き円筒の大径筒部の内径りと小径筒部d
の差を変える。
(3) Inner diameter of the large-diameter cylindrical part and small-diameter cylindrical part d of the stepped cylinder
change the difference between

出射端[111Bで(D・−d)を大きく、入射端側A
で(D−d)を小さくする。(D−d)の変化は、段階
的又は連続的とする。
Output end [Large (D・-d) at 111B, input end side A
Then, reduce (D−d). The change in (Dd) may be gradual or continuous.

第9図はこのような実施例を示すファイバー導波路の一
部切欠き正面図である。
FIG. 9 is a partially cutaway front view of a fiber waveguide showing such an embodiment.

以上の3つの例は、(6)式のRminを斐えるもので
ある。
The above three examples are for changing Rmin in equation (6).

(4)  被[10の厚みを変、える。(4) Change the thickness of the cover [10].

出射端側Bで被覆を薄く、入射端側Aで被覆を厚くする
The coating is thinner on the output end side B, and thicker on the input end side A.

第1O図はこのような実施例を示すファイバー導波路の
一部切欠き正面図である。
FIG. 1O is a partially cutaway front view of a fiber waveguide showing such an embodiment.

これは、前玉例と異なシ、直接に、出射端側を曲げ易く
、入射端側を曲げ難くするものである。
This is different from the front lens example in that it is easy to bend the output end side and difficult to bend the input end side.

これら4つの因子の変化を複数組合わせてもよい。A plurality of changes in these four factors may be combined.

最小曲げ半径Rmin(S)は、前玉例と同じく、Sの
単調増加函数であるようにするとさらに良い。
It is even better if the minimum bending radius Rmin(S) is a monotonically increasing function of S, as in the case of the front lens.

(1)〜(3)の例も、弾衝材9の弾性係数を適当に選
び、最小曲率半径Rminの小さい位置では、弾性係数
がこれに対応して小さくなるようにする、という条件が
課せられる。
In the examples (1) to (3), the condition is imposed that the elastic modulus of the elastic material 9 is appropriately selected so that the elastic modulus becomes correspondingly small at the position where the minimum radius of curvature Rmin is small. It will be done.

効果を述べる。Describe the effects.

(1)  ハンドピースのある出射端側では、曲シ易く
操作性が良い。
(1) The output end side where the handpiece is located is easy to bend and has good operability.

(2)光導波路は、入射端側ではあまシ曲らず、水平に
延びるから、レーザ発振器とハンドピースの水平方向の
距離を長くとる事ができる。
(2) Since the optical waveguide does not curve slightly on the input end side and extends horizontally, the horizontal distance between the laser oscillator and the handpiece can be increased.

特にレーザメスによる手術に於て、ベッドとレーザメス
本体(レーザ発振器、電源制御部)とを離隔する事がで
きる。
Particularly in surgery using a laser scalpel, the bed and the laser scalpel body (laser oscillator, power supply control section) can be separated.

テフロンチューブ7、段付き円筒8、弾衝材9、被覆1
0を光ファイバ6の保護層と呼ぶ。
Teflon tube 7, stepped cylinder 8, elastic material 9, coating 1
0 is called the protective layer of the optical fiber 6.

(1)、(2)の効果は、いずれも、保検層が、一様で
なく、入射端側で曲シ難く、出射端側で曲シ易い事によ
る。
The effects (1) and (2) are both due to the fact that the inspection layer is not uniform and is difficult to bend on the incident end side and easy to bend on the output end side.

この発明は、レーザメス、レーザ加工装置のファイバー
型光導波路に用いる事ができる。
The present invention can be used for fiber type optical waveguides of laser scalpels and laser processing equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はファイバー光導波路を取付けたレーザ装置の全
体図。 第2図は、ファイバー光導波路の断面図。 第8図は段付き円筒の断面図。 第4図は互に差込まれた段付き円筒の集合が彎曲した状
態を示す一部切欠平面図。 @5図はファイバー光導波路の出射側Bから入射側Aに
かけての曲げモーメン)Mの変化を示すグラフ。座標S
はB点からの長さを示す。goは自由状態、g十は、出
射端1IllI Bをよシ下方へねじ曲げる状態、g−
は出射端側Bを上方へ持上げる状!腹を示す。 第6図はファイバー光導波路の曲げ半径Rと曲げモーメ
ントM、ファイバ−光導波路上の位置Sと曲げモーメン
)Mとの関係を例示するグラフ。 曲げ半径Rと曲げモーメントMは反比例関係にあシ、積
定数には、入射端A(S=80)で最大、出射端B(S
=O)で最小、中間点SO/2では中間値をとる。OQ
は臨界直線で、ファイバー先導波路を曲げてゆくと、全
ての点Sで同時に、曲げ半径が最小値Rmin(S)に
収束する串を条件として存在する。 第7図は本発明の実施例に係シ、差込み長さlを変えた
もののファイバー光導波路の出射端側B及び入射端側A
の断面正面図である。 第8図は他の実施例に係シ、段付き円筒の長さLと、差
込み長さlをB、Aに件で変化させたものの一部切断正
面図である。 第9図は第3の実施例に係シ、段付円筒の大径筒部内径
りと、小径筒部外径dの差(D−d)k、8、Aに於て
変化させたものの一部切断正面図である。 第10図は第4の実施例に係シ、被覆C厚みを、B、A
に於て変化させたものの一部切断正面図である。 1 ・・・・・・・・・ レーザ発振器2 ・・・・・
・・・・ 電源制御部 3 ・・・・・・・・・ 入射光学系 4  ・・・・・・・・・  ファイバー先導波路5 
・・・・・・・・・ ハンドピース6 ・・・・・・・
・・ 光ファイバ 1 ・・・・・・・・・ テフロンチューブ8 ・・・
・・・・・・ 段付き円筒 9 ・・・・・・・・・ 弾衝材(0リノグ)10 ・
・・・・・・・・  被    覆11 ・・・・・・
・・・ 大径筒部 12・・・・・・・・・ 小径筒部 13 ・・・・・・・・・  段     部A ・・
・・・・・・・ 入射端側 B ・・・・・・・・・ 出射端側 D ・・・・・・・・・ 大径筒部の内径d ・・・・
・・・・・ 小径筒部の外径L ・・・・・・・・・ 
段付き円筒の長さl  ・・・・・・・・・ 段付き円
筒同士の差込み長さ第7図 第8図 第9図 第10図
Figure 1 is an overall view of the laser device equipped with a fiber optical waveguide. FIG. 2 is a cross-sectional view of the fiber optical waveguide. FIG. 8 is a cross-sectional view of a stepped cylinder. FIG. 4 is a partially cutaway plan view showing a curved state of a set of stepped cylinders inserted into each other. @Figure 5 is a graph showing the change in bending moment (M) from the output side B to the input side A of the fiber optical waveguide. Coordinate S
indicates the length from point B. go is a free state, g0 is a state where the output end 1IllIB is twisted downward, g-
is a shape that lifts the output end side B upward! Show belly. FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the bending radius R and the bending moment M of the fiber optical waveguide, and between the position S on the fiber-optical waveguide and the bending moment M. The bending radius R and the bending moment M are inversely proportional to each other, and the product constant has a maximum value at the input end A (S=80) and a maximum at the output end B (S
=O), it is minimum, and at the middle point SO/2, it takes an intermediate value. OQ
is a critical straight line, which exists under the condition that the bending radius simultaneously converges to the minimum value Rmin(S) at all points S as the fiber leading wavepath is bent. FIG. 7 shows an example of the present invention, in which the insertion length l is changed, the output end side B and the input end side A of the fiber optical waveguide.
FIG. FIG. 8 is a partially cutaway front view of another embodiment in which the length L of the stepped cylinder and the insertion length l are changed to B and A depending on the case. Fig. 9 is related to the third embodiment, where the difference (D-d)k,8,A between the inner diameter of the large-diameter cylindrical part of the stepped cylinder and the outer diameter d of the small-diameter cylindrical part is changed. It is a partially cutaway front view. FIG. 10 is related to the fourth embodiment, and shows the thickness of the coating C, B, A
FIG. 1 ...... Laser oscillator 2 ......
...... Power control section 3 ...... Input optical system 4 ...... Fiber guiding waveguide 5
・・・・・・・・・ Handpiece 6 ・・・・・・・・・
・・・ Optical fiber 1 ・・・・・・ Teflon tube 8 ・・・
...... Stepped cylinder 9 ...... Ballistic material (0 linog) 10 ・
・・・・・・・・・ Covering 11 ・・・・・・
... Large diameter cylindrical part 12 ...... Small diameter cylindrical part 13 ...... Step part A ...
...... Input end side B ...... Output end side D ...... Inner diameter d of large diameter cylinder section ...
・・・・・・Outer diameter L of small diameter cylinder portion ・・・・・・・・・
Length l of stepped cylinder ・・・・・・・・・ Length of insertion between stepped cylinders Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ファイバを囲むチューブと、該チューブの外側
で大径筒部と小径筒部とを有し隣接するもの同士が互に
差込まれて連結された多数個の段付き円筒と、隣接する
段付き円筒の間に嵌込まれだ弾衝材と、段付き円筒及び
弾衝材を被覆する被覆とよ構成るファイバー型光導波路
の保護層において、入射端側Aから出射端側Bにかけて
、最小曲げ半径Rminを小さくし、或は被覆を薄くす
る事を特徴とするファイバー型光導波路の保護層。
(1) A tube surrounding an optical fiber, a large number of stepped cylinders having a large diameter cylinder part and a small diameter cylinder part on the outside of the tube, and adjacent stepped cylinders being connected by being inserted into each other; In the protective layer of a fiber-type optical waveguide consisting of a resilient material fitted between stepped cylinders and a coating covering the stepped cylinder and the resilient material, from the input end side A to the output end side B. A protective layer for a fiber-type optical waveguide, characterized by a small minimum bending radius Rmin or a thin coating.
(2)  段付き円筒同士の差込長さlを変化させて最
小曲げ半径Rminを変化させる事とした特許請求の範
囲第(1)項記載のファイバー型光導波路の保護層。
(2) A protective layer for a fiber-type optical waveguide according to claim (1), wherein the minimum bending radius Rmin is changed by changing the insertion length l between the stepped cylinders.
(3)段付き円筒の長さLを変化させて、最小曲げ半径
Rminを変化させる事とした特許請求の範囲第(1)
項記載のファイバー型光導波路の保護層。
(3) Claim No. 1 in which the minimum bending radius Rmin is changed by changing the length L of the stepped cylinder.
A protective layer for a fiber-type optical waveguide as described in Section 2.
(4)段付き円筒の大径筒部内径りと、小径筒部外径d
との差(D−d)を変化させて最小曲げ半径Rminを
変化させる事とした特許請求の範囲第(1)項記載のフ
ァイバー型光導波路の保護層。
(4) The inner diameter of the large-diameter cylinder part and the outer diameter d of the small-diameter cylinder part of the stepped cylinder.
A protective layer for a fiber-type optical waveguide according to claim (1), wherein the minimum bending radius Rmin is changed by changing the difference (D-d) between the two.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473723A (en) * 1991-11-08 1995-12-05 Anthony J. Stockman Optical fibre sheathing tube
JP2012211869A (en) * 2011-03-31 2012-11-01 Azbil Corp Pressure sensor device

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