JPS6070402A - レ−ザガイド用光フアイバの製造方法 - 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】 （発明の技術分野） 不発明は、高エネルギーを有するレーザ光を伝送するた
めのレーザガイドに用いる光ファイバの製造方法に関す
る。

（発明の技術的背景とその問題点） 従来、レーザガイド用光ファイバとして、例えＩｄコア
径が１．２　ｔｒａｎ　、外径が１．５ｍの光ファイバ
が用いられているが、この光ファイバの入射端面にエネ
ルギーが４０Ｊのレーザ光を入射すると、その端面が破
壊されてしまう。単位面積当たりのエネルギーと破壊ま
での時間との関係は、第１図に示すように、略反比例の
関係にあシ、エネルギーが高くなると破壊する確率が極
めて高くなる。

そして、この第１図から、単位面積当たりのエネルギー
が１／４になると、破壊贅での時間が飛躍的に増大する
ことがわかる。

従って、例えばコア径が２．４ｍｍ、外径が３．０．１
．＋ｌの面状が従来の４倍の光ファイバをレーザガイド
として用いることによりその単位面積当たりのエネルギ
ーを１／４　にし、これによυ高エネルギーのレーザ光
を伝送することも考えら詐るが、ファイバ径を大きくす
ると、レーザガイドの可撓性が低下し、取り扱いが不便
になってしまう。

そこで、光ファイバの端面をバーナ等によジ加熱し、端
面側のコアを軟化させて軸方向に縮小させることにより
入射端面側を拡径化することが行われているが、このよ
うに単に光フアイバ端面を加熱するだけでは所定の径寸
法の拡径部全作成することができず、従って、高エネル
ギーのレーザ光の伝送が可能なレーザガイドは得られな
い。

また、ファイバ線引き機の線引き速度を制御して入射端
面側が最も大きな径を有するテーパ状の光ファイバを作
成することも行われているが、テーパ状であることから
光フアイバ全長尺化することができず、従って短いレー
ザガイドしか得られない。

更に、前記テーパ状の光ファイバを線径の一様な光ファ
イバに接続して成るレーザガイドも存在するが、これは
二つの光ファイバを融着していることから、この融着部
の不均一性によって犬１！！なエネルギー損失を生じる
欠点が免れない。

（発明の目的） 不発明の目的は、所望する面積の入射端面を形成するた
め所定外径を有する拡径部を光ファイバの一端に一体的
に作成することができるレーザガイド用光ファイバの製
造方法を提供することにある。

（発明の概要） 本発明は、光ファイバの一部に７１１］熱してファイバ
の長さ方向に圧縮力を加える工程を繰り返すことにより
所定の径の拡径部全作成し、この拡径部の切断面を研摩
してレーザ光の入射端面を形成することを特徴とする。

（発明の実施例） 以下、不発明の実施例を詳細ｖｃＢ明する。

先ず、光ファイバの両端をガラス旋盤のチャックに固定
する。用いるガラス旋盤の一方のチャックは光ファイバ
の長さ方向に移動可能に制御される主軸台に取付けられ
ている。

また、チャック相互はその軸が２７１ｏｏ　以内に調整
されて一致した状態で配され、光ファイバの曲がｌｉ−
防止している。そして、光ファイバの撓みを防止するた
めに前記両チャック間の間隔は小さくなっている。

次に、チャックを回転しつつ酸水素バーナにより光ファ
イバの一部、即ち拡径部を作成すべき位置全加熱し、軟
化させる。この加熱手段はパーナナが好１しく、例えば
外径１洞の光ファイバにおいては４〜５ｍの加熱幅で加
熱できる。加熱温度は１３００℃〜１５００℃位が適温
であり、この場合バーナへの水素流量はＩＯｔ／ｍｉｎ
　、酸素流Ｍｕ　８　Ｌ　／　ｍｉｎ　Ｔｉｃなる。

このように光ファイバを那熱し、カロ熱部を充分に軟化
させた後は主軸台を移動させ、光７アイバにその長さ方
向への圧縮力を加える。この圧縮力は軟化している加熱
部に集中するので、この加熱部は拡径化し、光フアイバ
径の数倍の大きさになる。しかし、これだけでは拡径部
のファイバ軸方向の長さ寸法が小さいので、主軸台の移
動と共にバーナを移動し、加熱部を順次光ファイバの長
さ方向に移し、長さ寸法の大きな拡径部全作成する。

このようにして得られる拡径部の外径りは、バーナの移
動速度ｋｓ＋、主軸台の移動速度を８２、光ファイバの
外径をｄとすると、次式で示すことができる。

前記−回の加熱、圧縮工程で、所定外径の拡径部が得ら
れないと＠は、この拡径部全史に加熱、圧縮し、大きな
外径、則ち所定の外径の拡径部全作成する。

所定径の拡径部を得た後は、この拡径部全切断し、この
切断面全研摩することによりレーザ光の入射端面全形成
する。

実験例 上記の実施例に基づいて、外径１．４　ｍ　、コア径１
．２　ｍ＋の光ファイバを加熱、圧縮し、拡径部を作成
したところ、第２図に示すように、外径が４澗、コア径
が３．４　ｔｍ　、長さ寸法が１５ｍ＋の拡径部が得ら
れた。

但し、主軸台の移動速度は１５　ｔｍ　／　ｍｉｎ　、
その回転速度は６０　ｒ、ｐ、ｍ、またバーナの移動速
度は１　ｍ　／　ｍｉ　ｎで水素及び酸素の供給量は１
０　ｔ／ｍｉｎと８　Ｌ　／　ｍｉｎであった。

そして、この拡径部を切断し、この切断面を研摩するこ
とにより、第３図に示すように、長さ寸法が８ｍで入射
端面径が４ｍの拡径部を有するレーザガイド用光ファイ
バを作成した。レーザ光の入射角は１５〜２０度の範囲
であることから、拡径部の長さ寸法が８　ｍ−１６ｍの
範囲の場合入射角が１７度以下のレーザ光であれは確実
に伝送することができる。

第４図乃至第７図には不発明の他の実施例が示されてい
る。拡径部を作成すべき光ファイバ１は第４図に示すよ
うに、コア２と、このコア上に設けられている屈折率の
小さい第１の透明クラッド層３と、この上に設けら糺て
いる屈折率の大きい第２のクラッド層４と、更にこの上
に設けられているナイロンなどの保護プラスチック層５
とから成るステップインデックス形のファイバでめる。

この実施例では、先ず、第５図に示すよりに、光ファイ
バ１の拡径部を作成すべき位置の保喪７゛ラスチック層
５を、ナイフ又１−１．加熱燃焼等によって除去し、第
２のクラッド層４を露出させる。

次に光ファイバ１全回転させながらその露出部１ａ周面
全加熱する。加熱手段としてはガスバーナ、放電発熱、
レーザ光など種々考えられる。この加熱工程では、露出
部１ａ近傍の保繰プラスチック層５部を冷却し又は保護
グラスチック層５と露出部１＆との間に遮光板會配する
ことによりグラスチック層５部の温度上昇を防止して露
出部１ａのコア部２及びクラッドｗＩ３．４が軟化する
まで刀口熱する。

次いで、この軟化しｆｃ露出部（７Ｊｌ］熱部）ｌａに
光ファイバ１の長さ方向への圧縮力（第５図の矢印参照
）を児える。この実施例では、第６図に示すように、加
熱部１ａ周面上に同軸的に円筒形の成形部材６が配設さ
れているので、加熱部１ａはこの成形部材６の内径Ｄ２
　まで拡径され、かつ規制される。従って、所定の径Ｄ
２　の拡径部７を作成することができる。

これによって、コア２の直径用　は拡径ｎ　７において
Ｄ３　に拡大される。

最後に、この拡径部γ全第６図のＡ−Ａ線で切断し、こ
の切断面を研摩することにより入射端面８を形成する（
第７図参照）。

このように、所定の径の拡径部７ｔ″有する光ファイバ
１を作成すると、所望する面積の入射端面８を形成する
ことができるので、伝送すべき高エネルギーのレーザ光
に対応したレーザガイド用光ファイバの作成が可能にな
る。また、元ファイバ１と一体に拡径部１を設けるので
、これらの間に光学的不均一や不純物の混入などがなく
、従って、高エネルギーのレーザ光全効率的、かつ安全
に伝送することができるレーザガイド用光ファイバが得
られる。そして、この実施例において、第７図に示すよ
うに、拡径部１の長さ寸法りは、筒状部の寸法りを充分
にとった大きさを有するので、端面研摩などにより前記
寸法りが小さくなっても所望する面積の入射端面８を作
成でき、また研摩精度を同上することもできる。

また、拡径部１の光ファイバ１に連なるテーバ部１ａの
テーパ角を光ファイバ１の伝送肝容角よシも大きくする
と、入射端面８のクラッド層３′及び４′に入射した入
射光は、テーバ部１ａで外部に出射されるので、元ファ
イバ１のクラッド層３及び４に到達せず、従って、保諌
プラスチック層５がこの入射光により焼損さ九るのを防
止することができる。

第８図には不発明の更に他の実施例が示されている。こ
の実施例では前記成形部材６に代えて金属製の成形型９
が用いられる。この成形型９は、一端側で開口する大径
部９ａとこの大径部９ａとテーバ面を介して連通されて
いる小径部９ｂとを有する。元ファイバ１は成形型９０
大径部９ａと小径部９ｂとに挿通され、大径部９ａａの
一部が加熱部として加熱、軟化され、その長さ方向の圧
縮力（矢印参照）が加えられる。

従って、光ファイバ１の加熱部は大径部９ａ内でその内
周面に接触するまで拡径され、これによシ拡径部１が作
成される。

拡径部１作成後にこの拡径部をＢ−Ｂ線で切断し　この
切断面全研摩して入射端面を形成する。

この実施例において、成形型９の端面を拡径部１の切断
面と一体的に研摩し、成形型９を光ファイバ１のコネク
タ部として利用することができる。

この場合レーザ光に対して透明な材質から成形型９を作
成すると、光ファイバ１にレーザビーム全軸合わせする
際レーザビームが成形型９に当たっても損傷する　れが
ない。

（発明の効果） 本発明によれば、光ファイバの一部を加熱し、ファイバ
の長さ方向に圧縮力を肌える工程を繰シ返して所定の径
の拡径ＮＳを一体に作成した後この拡径部を切断して切
断面を研摩し、拡径部に大径の入射端面を形成したので
、高エネルギーのレーザ光であっても端面破壊を生じる
ことなく伝送可能なレーザガイド用光ファイバを作成す
ることができる。

甘た、不発明製造方法は長尺の元ファイバであっても応
用することができる上に光ファイバ径全大径化しないの
で、長尺でかつ可撓性合有するレーザガイドが得られる
。従って、レーザカｎ工分野や医療分野の如き高エネル
ギーのレーザ光を必要とする分野に好適なレーザガイド
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は入射端面の破壊時間とレーザ光のエネルギーと
の関係を示す線図、第２図は本発明の実験例に係る拡径
部を示す図、第３図は同実験例により作成したレーザガ
イド用光ファイバの要部を示す図、第４１図乃至第７図
は本発明方法の他の実施例に係る製造工程をそれぞれ示
す断面図、第８図は本発明の更に他の夷癩例を説明する
ための断面図である。 １・・・・・・・・・・一・・・・・・・・・・・・・
・・光ファイバ１　ａ・・・・・・・・・−・・・・・
・・・・・・・・・　刀口熱部２・一・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・コア３、４・・・
・・・・・・・・・・・・・・クラッド層５・・・・−
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・゜保護プラ
スチック層６・・・・・・・・・・・・・−・−・・・
・・・・・−・・成形部材７・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・拡径部８・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・入射端面９
・・・・・・・・・・・・・・・−・・・・・・・・・
成形型代理人弁理士　山　田　明　１ｊ’ｊ７’．ｉ７
，−、Ｉ，’第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、元ファイバの一部を加熱源にて加熱し、該光ファイ
   バにその長さ方向の圧縮力を加えて前記加熱部を拡径す
   る工程を少なくとも一回以上繰り返し、次いで前記拡径
   部を切断し、該切断面を研摩してレーザ光の入射端面？
   形成することを特徴とするレーザガイド用光ファイバの
   製造方法。 ２、前記光フアイバ全円筒形の成形部材に通し。 その一部を前記成形部材の内周面に接触する１で前記加
   熱及び圧縮し、拡径することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のレーザガイド用光ファイバの製造方法
   。 ３、前記光ファイバを、一端側で開口する大径部を有す
   る成形型に貫通させ、前記光ファイバの−ｓを、前記加
   熱及び圧縮し、前記大径部の内周面に接触するまで拡径
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレ
   ーザガイド用光ファイバの製造方法。