JPS63189805A - 赤外透過用フアイバケ−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】 （ト）技術分野 この発明は、赤外透過用ファイバケーブルの端末の構造
に関する。

ＣＯ□レーザの光は強力であるので、機械加工用又は医
療用に広い用途がある。ところがＣ０２レーザの光は、
波長が１０．６μｍであるから、これを透過させるファ
イバは、アルカリハライド、銀ハライド、タリウムハラ
イド結晶質ファイバや、カルコゲナイドガラスファイバ
などに限られる。

赤外透過用ファイバというのは、これらの材料を主体と
したファイバである。最も重要な用途は、Ｃ０２レーザ
光の導波路となる事である。これ以外にも、広く赤外光
を導く事ができる。

銀ハライド結晶というのはＡｇＢｒ、　ＡｇＣ１，Ａｇ
ｌとそれらの混晶である。タリウムハライドはＴｌＢｒ
　。

ＴｌＣ１１ＴＲＩとそれらの混晶である。アルカリハラ
イドはＣｓＩ％ＣｓＣ１，・・・　などの結晶、混晶な
どである。

これらの材料は、赤外光を良く通し、吸収も少い。

しかし、強力なＣＯ□レーザの光を通す場合は、光のパ
ワーが大きいので、吸収率がたとえ小さくても、吸収の
絶対値は大きくなる。赤外光の吸収は、材料中の欠陥に
よって生ずる事もあるが、それよりもファイバの周囲の
状況によって強く影響される。

一般に赤外透過用ファイバの入射端、出射端に於て赤外
光の吸収が著しい。このためこの近傍でファイバが強く
加熱される。

さらに、７アイパに圧力を加えて支持する必要があるが
、支持部）ζ於て著しく発熱するという事が分っている
。

ファイバの両端を支持する事が多いので、端末支持部で
は著しく発熱する事になる。

結晶質のファイバであるから、高温に加熱すると急速に
劣化してしまう。ファイバの温度が上りすぎないように
注意しなければならない。

（イ）従来技術 強いＣＯ□レーザの光によって、赤外ファイバの端末支
持部が破壊される、というのはしばしば起る事である。

特に端末支持部の熱損傷を避けるため、赤外ファイバに
通すＣＯ□レーザの光のパワーは小さく制限される。こ
のため、赤外ファイバの能力が生かしきれていない、と
いう欠点があった。

しかし、従来の赤外透過ファイバに於て、端末支持部の
温度測定機構はなかった。

実験上の必要のため、赤外光ファイバの端末支持部の温
度を測定する、という事はしばしば行なわれる。

たとえばこのようにする。赤外光ファイバの端末支持部
にＡｊ？ｚＯ３製などのスリーブを取付け、スリーブの
表面に熱電対の先端を接着しておく。

このようにすれば赤外光ファイバの端末の温度を測定す
る事ができる。

しかし、これは実験のためのものである。実際に使用す
る場合、接着された熱電対が邪魔になる。

このようなわけで、従来は、赤外光ファイバの端末の温
度測定を行なっていなかった。また常時、温度モニタが
できるような構造の赤外ファイバも存在しなかった。

（つ）発明が解決しようとする問題点 既に述べたように、赤外透過用ファイバは、ＣＯ２レー
ザ光の導波路として用いられる事がある。ＣＯ２レーザ
光は強力であって、特にファイバの端末支持部ではレー
ザ光が吸収されてファイバが強く発熱する。

従来の赤外透過用ファイバケーブルは、端末支持部の温
度を測定する手段を、それ自身の中に備えていなかった
。

このため、実際の使用時に於て、連続的なパワー伝送を
行なうと、端末支持部の温度が過度に上昇する。この温
度上昇により、ファイバが損傷する、という事がしばし
ば起こる。

端末支持部では、光が外へ漏れやすくなるが、漏れ光が
支持部材に吸収されるので温度上昇しやすいのである。

このため、ファイバケーブルとした場合、熱による損傷
は端末支持部で発生していた。

００　　　目　　　　　的 赤外透過用ファイバに於て、端末支持部の温度を測定す
る機構を備えたファイバケーブルを提供する事が本発明
の目的である。

温度測定機構がファイバケーブルの内部に収容されてお
り、これが外部に露出する事のないようにしたファイバ
ケーブルを提供する事が本発明の第２の目的である。

（４）構　成 熱起電力を生ずる材料をテープ状にしてファイバシース
に巻きつけ、２つの材料の接点がファイバの端末の適当
な部材に接触するようシζしである。

第１図は本発明の赤外透過ファイバケーブルの縦断面図
である。第２図はファイバに熱起電力材料のテープを巻
きつけｋものの斜視図である。

中心に赤外透過用ファイバ４がある。これは任意の赤外
ファイバである。銀ハライド、クリラムハライド、アル
カリハライド結晶、又はカルコゲナイドガラスのいずれ
であってもよい。コアだけの構造でもよいし、コア・ク
ラッド構造であってもよい。

ファイバ４を囲んで内シース５がある。これはプラスチ
ック製のチューブで、テフロン、ナイロンなどを用いる
事ができる。

ファイバの前端には、これを支持するための円筒状の端
末固定部３がある。これはセラミック、又は金属のスリ
ーブである。

内シース５の外周には、熱起電力発生材料テープ６が巻
きつけである。これは２つの材料を組合わせたものであ
る。これらの材料をテープ状として、絶縁被覆する。そ
して、これをファイバの周囲に巻きつける。

Ａ％Ｂ２つの材料が必要である。テープＡ１テープＢと
も同じ方向に巻きつけてもよいが、そうすると緩みが生
じやすいので、ファイバに固定する必要がある。

この例では、テープＡとテープＢを反対方向に捲きつけ
ている。摩擦力が緩みを抑制するので、このような交差
播きの場合、固定のための方策は不要である。

２本のテープは絶縁被覆しているから、互に重ねてもよ
い。薄いテープになっているから、これらを捲きつけて
も、ファイバの径は殆ど増えない。

またテープになっていて幅があるので、ファイバの周囲
に捲きつけるとファイバ外面に密着してずれる事が少な
い。

熱起電力材料としては、通常の熱電対の材料として用い
られているものをここで使う事ができる。

アルメル・クロメル、銅・コンスタンタン、白金・白金
ロジウムなどの熱電対材料のうち適当な材料をシート材
に形成し、絶縁被覆したものを用いる。

要するに、熱電対の導線の部分をテープ状にしたものを
用いるわけである。

テープＡ１テープＢの先端は細い丸線とし、さらに一点
で接合する。この接合点が熱起電力を発生する測温点８
である。

測温点８は端末固定部３に接触するようになっている。

この部分の温度を測定する。

円筒状の端末支持部１は、セラミック又は金属などより
なる。先端にレンズ２を備える。レンズは赤外光を通す
材料、たとえばＺｎＳｅ１ＺｎＳ、銀ハライド、アルカ
リハライドなどで作られる。

レンズ２は集光する必要がある場合に用いられる。集光
の必要がない場合は平坦な、単なる窓であってもよい。

材料は上記のものと同様である。

端末支持部１は、前記の端末固定部３をその内面に於て
支持している。

さらにファイバ４の全体を被覆すべく、外シース７が設
けられる。外シースはナイロンなトノプラスチックであ
る。

ファイバ４は、内シース５、熱起電力発生材料テープ６
、外シース７に二って多重に被覆され保護されている事
になる。

外シース７の前端は、端末支持部１の後方の段端１０に
嵌合固定されている。

ａ）作　用 要するに熱電対が赤外透過ファイバの端末支持部に内蔵
されたという事になる。

ファイバの反対側の端末に於て、テープＡ、　Ｂ間に生
じる起電力を測定する。これによって、端末支持部の温
度Ｔを知る事ができる。

端末支持部の温度Ｔを連続的にモニタできるから、危険
温度Ｔｄに達する前に、赤外ファイバに入る光をストッ
プするようにする。

そして、温度Ｔが十分に下ってから、再び赤外光を通す
。温度ＴがＴｄを越えないように、入射光をオン・オフ
できるので、赤外ファイバの損傷を防ぐことができるの
である。

（ト）実施例 第１図に示したような構造の赤外透過ファイバケーブル
を製作した。

赤外ファイバ４としては、Ａｇｃｌｌｓ　ＡｇＢｒの混
晶系ファイバを用いた。

端末固定部３にはＡｎｔ’ｓのスリーブを用いた。

ファイバ４との接触面にはＡｕフィルム１１を介在させ
た。これは、外部への洩れ光を反射するためである。

内シース５としてはテフロンチューブを用いた。

アルメル・クロメル熱電対の材料を、それぞれ幅２ｆｆ
、厚さ０，２ｔｚのテープ状とし、周囲を絶縁被覆した
ものを反対方向にファイバに捲きつけた。

先端の測温点８はＭ２Ｏ３の端末固定部３に接触させた
。

レンズ２にはＺｎＳｅレンズを用いた。

このようなファイバケーブルに、１０ＷのＣＯ２レーザ
の光を連続的に通した。

第３図に示すように、端末温度Ｔが８０℃に達すると、
ＣＯ□レーザ光の入射パワーを切るようにした。すると
端末温度Ｔが降下してゆく。十分に降温した後、再びＣ
Ｏ２レーザ光を通した。すると端末温度Ｔが上昇しはじ
める。８０℃に達すると、レーザ光を切る。

このようにして、時間とともに端末の温度Ｔは昇降を繰
返す。レーザ光を適当なタイミングでオン・オフできる
からこのようになるのである。

第３図に於て実線が本発明によるものである。

破線は比較例である。比較例に於て、レーザ光の透過を
続け、８０℃を越えてもなおレーザ光を通しつづけると
、やがてファイバが損傷を受けるようになった。以後、
このファイバは使用不能となる。　　。

比較例は、同じファイバで温度を測りながら、８０℃を
越えてもレーザ光を切らなかったものである。

比較例は測温手段を持つので、従来のファイバとは異な
る。従来の赤外ファイバは端末温度を測定できなかった
ので、実線のようなオン・オフ制御はできない。

結局、光を通し続けることになる。従って、従来例の光
ファイバに、十分強い赤外光を通した場合、第３図の比
較例のカーブのようになる、という事が分る。

本発明のファイバケーブルは、連続的に端末温度を測定
できるから、端末温度の過上昇を未然に防止する事がで
きる。

し）効　果 （１）赤外透過ファイバケーブルの端末温度を容易に測
定する事ができる。このｋめ、端末温度の過上昇を防ぐ
ことができ、赤外ファイバを長時間使用できるようにな
る。

（２）熱電対が露出しておらず、外シースの中に入って
いるから、邪魔にならない。また熱電対の構造が外シー
スで保護されているから、断線、破損などの惧れかない
。

（３）　　テープ状の導線を用いているから、ファイバ
ケーブルの径が増えない。ケーブルの可撓性も、殆んど
低下しない。

（４）　　テープ状の熱起電力発生材料がファイバを囲
んでいるので、ファイバを外部からの衝撃に対して保護
する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外透過ファイバケーブルの端末部分
の縦断面図。 第２図は第１図中のファイバと熱起電力発生材料テープ
の部分のみの斜視図。 第３図は端末温度をモニタしながら、レーザ光のオン・
オフを行なった場合の端末温度の変動を示すグラフ。 １・・・・・・・・・・・端末支持部 ２・・・・・・・・・・・・し　ン　ズ３・・・・・・
・・・・・・端末固定部４・・・・・・・・・・・・フ
ァイハ ５・・・・・・・・・・・・内シース ６・・・・・・・・・・・・熱起電力発生材料テープ７
・・・・・・・・・・・外シース ８・・・・・・・・・・・・測温点 １０・・・・・・・・・・・・段　　部１１・・・・・
・・・・・・・Ａｕフィルム発明者　宮崎健史 葭　　１）　典　之 高橋謙− 山　　内　　−寿

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁処理されテープ状とされた２種類の熱起電力
   発生材料テープ６を、赤外透過用ファイバの外周に直接
   に接触しないように巻きまわし、前記２種の熱起電力発
   生材料を接合してなり温度差に応じた熱起電力を発生す
   る測温点８を赤外透過用ファイバケーブルの端末固定部
   ３に接触させた事を特徴とする赤外透過用ファイバケー
   ブル。
2. （２）赤外透過ファイバ４の外周には、内シース５があ
   り、内シース５を熱起電力発生材料テープ６によって巻
   きまわしてあり、さらにその外側には外シース７を設け
   てある事を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   赤外透過用ファイバケーブル。
3. （３）端末固定部３がセラミック又は金属である事を特
   徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の赤外透過用フ
   ァイバケーブル。
4. （４）端末固定部３を囲んで円筒状の端末支持部１があ
   り、レンズ２又は窓が端末支持部１の前方に設置されて
   いる事を特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の赤
   外透過用ファイバケーブル。
5. （５）レンズ又は窓がＺｎＳｅ又はＺｎＳ結晶である事
   を特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の赤外透過
   用ファイバケーブル。
6. （６）熱起電力発生材料テープ６の材質がアルメル・ク
   ロメルである事を特徴とする特許請求の範囲第（５）項
   記載の赤外透過用ファイバケーブル。
7. （７）赤外透過ファイバがＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ、ＡｇＩ
   又はこれらの混晶である事を特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の赤外透過用ファイバケーブル。
8. （８）赤外透過ファイバがＴｌＢｒ、ＴｌＣｌ、ＴｌＩ
   又はこれらの混晶である事を特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の赤外透過用ファイバケーブル。