JPS62299908A - 光フアイバケ−ブル - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はレーザメスやレーザ加工機の導光路に用いられ
る光ファイバを収納した光ファイバケーブルに関するも
のである。

従来の技術 近年、レーザメスやレーザ加工機において炭酸ガスレー
ザやＹＡＧレーザ等のレーザ光線を光ファイバケーブル
で目的部位まで導き、手術や加工が行なわれている。

大パワーのレーザ光線を光ファイバで導波する場合、光
ファイバのエネルギ伝送能力を制限する要因として次の
２つが挙げられる。

一つは、ファイバ材料固有の不純物・格子欠陥や光ファ
イバの内部散乱・表面散乱による吸収であり、光フアイ
バ全長にわたって温度上昇を生じる。この温度上昇は、
ＫＨ２−ｔｓ光ファイバを例にした場合、数度程度であ
る。

もう一つは、端面反射や端面研磨層による吸収であり、
局所的な端面部の温度上昇を生じる。この場合、百数十
度程度もある。

すなわち、発熱は端面に集中しており端面部を効果的に
冷却方法を行なうことによってよりエネルギ伝送能力を
増加することが可能であると考えられる。

光フアイバ端面冷却法の従来例を、第３図に示す。第３
図に示すように、レーザ光線１を導光する光ファイバ２
の端部３又は全体に向けて、流量調節された液化ガス４
を毛細管端５より噴出ガス化させ、端部３を冷却する（
特公昭５７−１３３４０８号公報参照）。

次に第二の例を、第４図に示す。第４図に示すように、
レーザ光線１を導光する光ファイノ（２の入射側側面部
６・出射側側面７を冷却水８内に置き、光ファイバを冷
却する。

発明が解決しようとする問題点 第一の従来例に対しては以下の問題点がある。

（１）　　エネルギ伝送に使用される光ファイノ（の径
は、φ１闘以下であり、冷却媒体を光ファイノく端面に
集中して吹き伺けることは難しい。

（２）赤外を透過する光ファイノ（は、強度的に弱く、
放熱係数を増加する為の冷却媒体の吹き付は圧力を増加
するにも限界がある。

（３）冷却媒体吹き付けによる放熱係数の増加は、（１
）　、　（２）の問題により、静止空気中の放熱係数に
比べて、せいぜい、数倍程度である。

第二の従来例に対しては以下の問題点がある。

（４）光ファイバの入射側側面部・出射側側面部は、散
乱等による放射光強度が強く、接した冷却水において、
発熱が生じる。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、６ヘー
ル レーザ光線と、両端部を除く部分には可撓性良好な細径
部を、入射端部には細径部の入射側終端に入射されるレ
ーザ光線の光束の直径よりも大きい入射側大径部を、更
に出射端部には細径部の出射側終端から出射される光束
よりも大きい出射側大径部を有する光ファイバと、二つ
の大径部の冷却を行なう冷却手段とからなる光ファイバ
ケーブルである。

作用 本発明の光ファイバケーブルの作用は、入出射側にレー
ザ光線の光束の直径より大きな大径部を形成した光ファ
イバを使用し、この大径部を冷却することによって、発
熱の大きい光フアイバ端面部を効果的に冷却を行なうも
のである。

実施例 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例における光ファイバケーブル
の構成図である。

第１図に示すように、赤外光ファイバ２は、熱間押し出
したＫ　ＲＳ−５赤外透過材料からなシ、６　ベーン 光ファイバケーブル９に収納されている。また、この赤
外光ファイバは、両端部を除く部分には、可撓性良好な
φ０．５　ｆｆ肩の細径部１０を、入射端部には細径部
１０の入射側終端１１に入射されるレーザ光線の光束１
２の直径よりも大きいφ１０１１１１の入射側大径部１
３を、更に出射端部には細径部１ｏの出射側終端１４か
ら出射される光束１６よりも大きい同じくφ１０ｆｆｌ
ｌ＋の出射側大径部１６を形成している。

炭酸ガスレーザ光線１は、赤外透過材料Ｚｎ５ｅカラな
るレンズ１７によって、入射端面１８を通して、入射側
終端１１に集光される。赤外光ファイバ２の細径部１０
を導波したレーザ光線は出射側終端１４次に出射端面１
９から出射し、出射レンズ２ｏにより加工部２１に集光
され、切断・溶接・熱処理が行なわれる。

入射側大径部１３と出射側大径部１６の外周部２２．２
３に、冷却水２４が循環する熱交換用のパイプ２６を巻
きつけてあり、入射側大径部１３と出射側大径部１６が
冷却が行なわれる。

７　ヘ−７′ 以上の熱の流れをまとめると、研磨層である入出射端面
１８，１９と、集光面である入出射側終端１１．１４と
で発生した熱量を固体の熱伝導で外周までに伝熱し、伝
熱した熱量を外周の熱交換用のパイプ２６で外部に持ち
出す事によって、光フアイバ端面部の効果的な冷却がな
される。

この光ファイバ２の入射側の形成方法の一例を第２図に
示す。

入射側大径部１３の接合面２６と、細径部１０の入射側
終端１１とを、充分に研磨またはエツチングを行なった
後に、二つの面を面接触させる。

次に入射側大径部１３には、ローＹＡＧレーザ光線２７
の照射し、同時に細径部１００反対側の出射側終端１４
から炭酸ガスレーザ光線２８を注入して、接合面を融点
以下の一定温度のコントロールを一定時間行ない接合す
る。出射側も同様の方法で形成する。

本発明の冷却法は、光フアイバ端面部を直接に冷却ガス
の熱伝達によって冷却を行なう従来の方法に比べて、固
体の熱伝導を利用しているのと、放熱量を増加する為の
放熱面積を大きく出来るので、光フアイバ端面に対する
冷却能力は、２桁以上あると考えられる。

また、熱交換する面には、レーザ光線のにじみ出しはな
いので、この部分での発熱はなく、格段に効果的である
。

この実施例に於いては、冷却方法としては、熱交換用パ
イプを巻つけたが、フィンを用いる方法、光フアイバ材
料を犯すことがないベンゼン環を有する冷却媒体による
直接冷却方法もある。

また、第３図に示すように、入射側大径部１３０入射端
面１８を外部からの平行なレーザ光線１を入射側終端１
１に集光するレンズ形状にし、出射側大径部１６の出射
端面１９を加工部２１に集光するレンズ形状にすること
によって外部の集光レンズが必要なくなり経済的になる
。

発明の詳細 な説明したように、本発明は、入出射側にレーザ光線の
光束の直径より大きな大径部を形成した光ファイバを使
用し、この大径部を冷却するこ９ページ とによって、発熱の大きい光フアイバ端面部の冷却を行
なうものであり、光フアイバ端面部を直接冷却ガスの熱
伝達を利用した従来の冷却に比べて、光フアイバ端面に
対する冷却能力は格段に高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における光ファイバケーブ
ルの構成図、第２図は、同党ファイバの形成方法を示す
図、第３図は、同大径部の端面形状の例を示す図、第４
図は、従来の光フアイバ端面の冷却法の構成図、第５図
は第二の従来例における光ファイバの断側面図である。 １・・・・・・レーザ光線、２・・・・・・光ファイバ
、９・・・・・・光ファイバケーブル、１０・・・・・
・細径部、１１・・・・・・入射側終端、１３・・・・
・・入射側大径部、１４・・・・・・出射側終端、１６
・・・・・・出射側大径部、１８・・・・・・入射端面
、１９・・・・・・出射端面、２４・・・・・・冷却水
、２６・・・・・・熱交換用パイプ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光線と、両端部を除く部分には可撓性良好
   な細径部を、入射端部には前記細径部の入射終端に入射
   される前記レーザ光線の光束の直径よりも大きい入射側
   大径部を、更に出射端部には前記細径部の出射側終端か
   ら出射される前記レーザ光線の光束よりも大きい出射側
   大径部を有する前記レーザ光線を伝送する光ファイバと
   、前記入射側大径部と出射側大径部の冷却を行なう冷却
   手段とからなる光ファイバケーブル。
2. （２）冷却手段は、前記入射側大径部と出射側大径部の
   外周に巻きつけた熱交換用パイプと、このパイプ内を通
   過する冷却媒体とからなる特許請求の範囲第１項記載の
   光ファイバケーブル。
3. （３）レーザ光線は、赤外光である特許請求の範囲第１
   項記載の光ファイバケーブル。
4. （４）光ファイバは、臭化セシウム、臭化銀、塩化銀、
   ＫＲＳ−５のいずれかを主成分とする特許請求の範囲第
   ３項記載の光ファイバケーブル。
5. （５）光ファイバは、入射側大径部と細径部と出射側大
   径部が融点以下で熱的接合された特許請求の範囲第４項
   記載の光ファイバケーブル。
6. （６）入射側大径部の入射側端面と出射側大径部の出射
   側端面は、レンズ形状を有する特許請求の範囲第３項記
   載の光ファイバケーブル。