JPS63237009A - Optical fiber cable - Google Patents
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- G—PHYSICS
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（１）技術分野
この発明は、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ
など高出力レーザ光伝送用ファイバケーブルの構造に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical Field The present invention relates to the structure of a fiber cable for transmitting high-power laser light such as a CO2 laser, YAG laser, or Ar laser.
高出力レーザは、連続出力で数Ｗ〜数十Ｗの出力をもつ
レーザである。Ａｒレーザは可視光を出すので、石英ガ
ラスファイバやプラスチックファイバなどで伝送する事
ができる。ＹＡＧレーザも１．０６Ｐｍの波長を持つの
で、石英ガラスファイバで伝送できる。A high-power laser is a laser that has a continuous output of several watts to several tens of watts. Since the Ar laser emits visible light, it can be transmitted through quartz glass fibers, plastic fibers, etc. YAG laser also has a wavelength of 1.06 Pm, so it can be transmitted through a silica glass fiber.
ＣＯ２の場合は、１０．６μｍの波長を持つので、石英
ファイバが使えない。赤外光ファイバが使われる。これ
には銀ハライド結晶質ファイバ、タリウムハライド結晶
質ファイバ、アルカリハライド結晶質ファイバなどがあ
る。例を示すと、（１）銀ハライド結晶質ファイバ
ＡｇＢｒ 、ｋｇｃｌ 、、ＡｇＩ及びその混晶゛（１
１） タリウムハライド結晶質ファイバＴＪＢｒ 、
ＴｌＩＣ１、ＴＪ？Ｉ及びその混晶（■１） アルカ
リハライド結晶質ファイバＣｓｌ 、ＣｓＣ／ 、Ｃｓ
Ｂｒ及びその混晶などである。In the case of CO2, since it has a wavelength of 10.6 μm, quartz fiber cannot be used. Infrared optical fiber is used. These include silver halide crystalline fiber, thallium halide crystalline fiber, and alkali halide crystalline fiber. For example, (1) silver halide crystalline fibers AgBr, kgcl, AgI and their mixed crystals (1
1) Thallium halide crystalline fiber TJBr,
TlIC1, TJ? I and its mixed crystal (■1) Alkali halide crystalline fiber Csl, CsC/, Cs
These include Br and its mixed crystals.
赤外光ファイバの場合は、コア・クラッド構造とするの
が難しい。これは材料的な制約もある。In the case of infrared optical fibers, it is difficult to create a core-clad structure. This also has material limitations.
それでコアだけのファイバが用いられる事も多い。Therefore, core-only fibers are often used.
空気をクラッドとし、コアと空気の屈折率差を利用して
コアの中へ光を閉じこめる。エアクラッド構造という事
もある。It uses air as the cladding and uses the difference in refractive index between the core and the air to confine light into the core. There is also an air clad structure.
コアだけでは、物理的にも化学的にも弱いので。The core alone is weak both physically and chemically.
コアを囲んで保護樹脂チューブが設けられる。保護樹脂
チューブは、光ファイバとの間に空間ができるように設
けられる。A protective resin tube is provided surrounding the core. The protective resin tube is provided so that there is a space between the protective resin tube and the optical fiber.
保護樹脂チューブは、光ファイバと、両端に於て端部固
定装置によって連結している。光ファイバに赤外光を通
した時、ファイバ内には散乱体があるので、赤外光が散
乱される。散乱が特に著しいのは入射端、出射端である
。The protective resin tube is connected to the optical fiber by end fixing devices at both ends. When infrared light is passed through an optical fiber, the infrared light is scattered because there is a scatterer inside the fiber. Scattering is particularly significant at the input end and the output end.
そうでなくても、赤外光は強く散乱される事がある。こ
の場合、光ファイバから光が漏れて保護樹脂チューブに
当たる。このため保護樹脂チューブが加熱される。はな
はだしい時は、保護樹脂チューブに穴が穿く。Even if this is not the case, infrared light can be strongly scattered. In this case, light leaks from the optical fiber and hits the protective resin tube. Therefore, the protective resin tube is heated. In severe cases, holes will be made in the protective resin tube.
本発明は、保護樹脂チューブを熱的に安定なものにする
ための光ファイバケーブルの改良に関する。The present invention relates to improvements in optical fiber cables for making protective resin tubes thermally stable.
（イ）従来技術
第４図は従来例の光ファイバケーブルの断面図を示して
いる。光ファイバ１は高出力レーザの光を通すべき光フ
ァイバである。光ファイバ１の周囲には、保護樹脂チュ
ーブ２が設けである。保護樹脂チューブ２の内径より、
光ファイバ１の外径は小さい。保護樹脂チューブ２の中
へ、光ファイバ１が緩かに挿入されている。(a) Prior Art FIG. 4 shows a sectional view of a conventional optical fiber cable. The optical fiber 1 is an optical fiber through which light from a high-power laser should pass. A protective resin tube 2 is provided around the optical fiber 1. From the inner diameter of the protective resin tube 2,
The outer diameter of the optical fiber 1 is small. An optical fiber 1 is loosely inserted into a protective resin tube 2.
光ファイバ１の周囲には空隙がある。これがエアクラッ
ドとなる空隙である。また、光ファイバの熱が直接に保
護樹脂チューブ２に伝導しない、という利点もある。There is a gap around the optical fiber 1. This is the void that becomes the air cladding. Another advantage is that the heat of the optical fiber is not directly conducted to the protective resin tube 2.
第４図には省略しであるが、光ファイバ１、保護樹脂チ
ューブ２は両端に於て、端部固定装置（図示せず）によ
り連結されている。これは金属又はセラミックである。Although not shown in FIG. 4, the optical fiber 1 and the protective resin tube 2 are connected at both ends by end fixing devices (not shown). This can be metal or ceramic.
高出力のレーザ光を通しているので、ファイバに欠陥が
あれば、ここで光が散乱されを。散乱光は光ファイバか
ら漏れて保護樹脂チューブ２に当たる。これによって保
護樹脂゛チューブが加熱される。保護樹脂チューブは局
所的に加熱される。Since the high-power laser beam is passed through, any defects in the fiber will cause the light to be scattered. The scattered light leaks from the optical fiber and hits the protective resin tube 2. This heats the protective resin tube. The protective resin tube is locally heated.
第５図は保護樹脂チューブの温度分布の例を示している
。保護樹脂チューブの始端から終端までを５ＴＵＶＷと
する。FIG. 5 shows an example of the temperature distribution of the protective resin tube. The distance from the start end to the end of the protective resin tube is 5 TUVW.
Ｕ点に於てファイバに散乱中心が存在したとする。ここ
で光が散乱するので、保護樹脂チューブが強く加熱され
る。このため、Ｕ点の温度が急激に高揚する。Assume that a scattering center exists in the fiber at point U. Since the light is scattered here, the protective resin tube is strongly heated. Therefore, the temperature at point U increases rapidly.
その他の領域ＳＴ、ＶＷでは温度が低い。Ｕ点に於ての
み温度が高まる。このため、保護樹脂チューブが焼ける
。樹脂の蒸発物が光ファイバに付着することがある。The temperature is low in other regions ST and VW. The temperature increases only at point U. This causes the protective resin tube to burn. Evaporated resin may adhere to the optical fiber.
光ファイバに異物が付くのであるから、ここでエアクラ
ッド構造が破られる。The air cladding structure is broken at this point because foreign matter adheres to the optical fiber.
保護樹脂の焼損物に於て光ファイバの吸収が著しく増え
る。光ファイバの局所的吸収が増えるので、光ファイバ
の透過特性が劣化する。Absorption of the optical fiber increases significantly in the burnt out protective resin. Since the local absorption of the optical fiber increases, the transmission characteristics of the optical fiber deteriorate.
はなはだしい場合は、光ファイバが鏡損する。If the damage is severe, the optical fiber will be damaged.
保護チューブが熱τこ弱いからこのような欠点が生じる
のである。樹脂であるから熱に弱いのはやむをえない。This drawback arises because the protective tube is sensitive to heat. Since it is made of resin, it is unavoidable that it is sensitive to heat.
そこで、金属によって保護チューブを形成すればよいと
考えられる。しかし、適当な金属がない。Therefore, it is considered that the protective tube should be formed of metal. However, there is no suitable metal.
Ｃｕ 、 Ａｇ 、 ＡＩ！ などの金属管を保護チ
ューブとする事が考えられよう。しかし、金属管は、い
くら薄くても柔軟性が乏しい。屈曲時に座屈するという
事がある。ケーブルが柔軟性を失い、自由に曲げる事が
できない。光ファイバケーブルとしては不適である。Cu, Ag, AI! It is conceivable to use a metal tube such as this as a protective tube. However, metal tubes have poor flexibility no matter how thin they are. It may buckle when bent. The cable loses its flexibility and cannot be bent freely. It is unsuitable for use as an optical fiber cable.
さらに難点がある。ＡｇＢｒ結晶ファイバの場合、金属
チューブとファイバが接触すると、ファイバが腐蝕する
。このため、ファイバが急速に劣化してしまう。There is an additional difficulty. In the case of AgBr crystal fibers, contact between the metal tube and the fiber corrodes the fiber. As a result, the fiber deteriorates rapidly.
このため、金属管を保護チューブとする構造は有望とは
いえない。実施された事もない。For this reason, a structure in which a metal tube is used as a protective tube cannot be said to be promising. It has never been implemented.
Ｃの 目 的
高出力光を伝送する光ファイバに於て、光ファイバから
生じた局所的な散乱光によって保護チュ−ブが加熱焼損
する事のないようにした光ファイバケーブルの構造を提
供する事が本発明の目的である。Purpose of C: To provide an optical fiber cable structure that prevents the protective tube from being heated and burnt out due to locally scattered light generated from the optical fiber in an optical fiber that transmits high-power light. is the object of the present invention.
に）構 成
光ファイバを保護する保護チューブとして、樹脂を使う
が、樹脂チューブの外側に金属層を設けることとする。2) Resin is used as a protective tube to protect the constituent optical fibers, but a metal layer is provided on the outside of the resin tube.
これが本発明の光ファイバケーブルである。金属層は局
所的に発生した熱を近傍の領域へ移動させるので、局所
加熱が抑えられる。This is the optical fiber cable of the present invention. The metal layer transfers locally generated heat to nearby areas, thereby suppressing local heating.
このため、保護樹脂チューブが焼損する可能性が著しく
低くなる。Therefore, the possibility that the protective resin tube will be burnt out is significantly reduced.
第１図は本発明の光ファイバケーブルの縦断面図を示す
。FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of the optical fiber cable of the present invention.
、中心に高出力パワーの光を導く光ファイバ１が存在す
る。これを囲んで保護樹脂チューブ２がある。保護樹脂
チューブ２と光ファイバ１の間には空隙がある。, there is an optical fiber 1 at the center that guides light with high output power. Surrounding this is a protective resin tube 2. There is a gap between the protective resin tube 2 and the optical fiber 1.
光ファイバ１は赤外光ファイバである場合は、銀ハライ
ド、クリラムハライド、アルカリハライド結晶質ファイ
バである。これはコアだけであってもよい。When the optical fiber 1 is an infrared optical fiber, it is a silver halide, cryram halide, or alkali halide crystalline fiber. This may be just the core.
石英光ファイバである場合は、コアとクラッド及び−次
被覆を有する光ファイバである。ＹＡＧレーザ、Ａｒレ
ーザに対しては石英光ファイバを用いる事ができる。In the case of a quartz optical fiber, it is an optical fiber having a core, a cladding, and a secondary coating. A quartz optical fiber can be used for YAG laser and Ar laser.
このような構成は従来のものと異ならない。Such a configuration is no different from the conventional one.
本発明に於ては、さらに、保護樹脂チューブ２の周囲に
金属層３を設けている。これは金属箔を巻きつけたもの
であってよい。金属箔と保護樹脂チューブ２の間に空隙
を生じないように巻きつけるのがよい。また蒸着法によ
って金属層を形成してもよい。In the present invention, a metal layer 3 is further provided around the protective resin tube 2. This may be wrapped in metal foil. It is preferable to wrap the metal foil and the protective resin tube 2 so that no gap is created between the metal foil and the protective resin tube 2. Alternatively, the metal layer may be formed by a vapor deposition method.
ただし、蒸着ではあ才り厚い金属層を形成することがで
きない。However, it is not possible to form extremely thick metal layers using vapor deposition.
金属箔を巻きつける場合は、箔の厚みにより、厚い金属
層を形成できる。When wrapping metal foil, a thick metal layer can be formed depending on the thickness of the foil.
金属層３の役割は、保護樹脂チューブ２の熱伝導度を増
やす、という事である。この点で金属層の厚みが大きい
方がよい。しかし、厚みが大きいと、剛性が増して、光
ファイバケーブルの柔軟性が失われる。The role of the metal layer 3 is to increase the thermal conductivity of the protective resin tube 2. In this respect, the larger the thickness of the metal layer, the better. However, greater thickness increases stiffness and reduces the flexibility of the fiber optic cable.
金属箔を巻く場合は、螺旋に巻くことになるから、箔が
多少厚くても、柔軟性は殆ど損われない。When winding metal foil, it is wound spirally, so even if the foil is somewhat thick, its flexibility is hardly impaired.
（イ）作 用
金属層３を保護樹脂チューブ２の外周に設けたから、保
護樹脂チューブ２の軸方向の熱伝導度が増加する。この
ため、レーザ光が漏れて保護樹脂チューブの一点Ｕを強
く照射したとしても、点Ｕだけで温度が局所的に上昇す
るという事がない。(a) Function Since the metal layer 3 is provided on the outer periphery of the protective resin tube 2, the thermal conductivity of the protective resin tube 2 in the axial direction increases. Therefore, even if the laser light leaks and strongly irradiates one point U of the protective resin tube, the temperature will not locally rise only at point U.
第２図によって説明する。これは光ファイバからの漏れ
光が保護樹脂チューブのＵ点を強く照射した場合の保護
樹脂チューブ温度分布図である。This will be explained with reference to FIG. This is a temperature distribution diagram of the protective resin tube when the U point of the protective resin tube is strongly irradiated with light leaking from the optical fiber.
Ｕ点で温度が上るだけではなく、その近傍でも温度が上
る。ＴＵＶのあたりで温度が全体的に上昇している。The temperature not only rises at point U, but also near it. The temperature is generally increasing around TUV.
Ｕ点から、金属層を通して、熱がＴ、Ｖの方向へ流れて
ゆく。このため温度分布がブロードになる。第５図のよ
うに、Ｕ点で鋭い温度上昇ピークが生ずるものとは異な
っている。Heat flows from point U through the metal layer in the directions T and V. Therefore, the temperature distribution becomes broad. This is different from the case where a sharp temperature rise peak occurs at point U as shown in FIG.
漏れ光がＵ点を局所加熱しても、Ｕ点の温度だけが強く
上昇するわけではない。このため、Ｕ点の樹脂が焼ける
という惧れがない。Even if the leaked light locally heats the U point, the temperature at the U point alone does not rise strongly. Therefore, there is no fear that the resin at point U will burn.
樹脂が焼損しなければ、焼は残りが光ファイバに付着す
るという事がない。光ファイバの光学特性が劣化する、
という事もない。If the resin is not burnt out, there is no chance of burnout residue adhering to the optical fiber. The optical properties of the optical fiber deteriorate,
There is no such thing.
常に良好な状態を保つことができる。Can always be kept in good condition.
内部から加熱されている物体を冷却するには、多くの場
合、冷却ジャケットを設けて、冷却水を流すことによっ
てなされる。しかし、光ファイバの場合、自在に彎曲す
るという特質を損じてはならない。このため、冷却水に
よって冷却するというわけにはゆかない。An object that is being heated from within is often cooled by providing a cooling jacket and flowing cooling water through it. However, in the case of optical fibers, the characteristic of freely bending must not be compromised. For this reason, cooling cannot be performed using cooling water.
金属層によって熱を拡散する、というのは、積極的に熱
を奪うといったものではないが、局所加熱を効果的に抑
える事ができる。Diffusing heat through a metal layer does not actively remove heat, but it can effectively suppress local heating.
さらに、金属層を被覆するだけであるので、光ファイバ
の可撓性、柔軟性を減殺しないという利点がある。Furthermore, since it only coats the metal layer, there is an advantage that the flexibility and pliability of the optical fiber are not diminished.
保護樹脂チューブ２の外周囲に冷却ガスを流すという事
も行なわれる。この場合に於ても、第２図のように、温
度分布が拡がっている方が冷却効果が高くなる。Cooling gas is also allowed to flow around the outer circumference of the protective resin tube 2. Even in this case, as shown in FIG. 2, the cooling effect will be higher if the temperature distribution is wider.
■実施例
第４図のものと、第１図の光ファイバケーブルを実際に
製作して、保護樹脂チューブの温度分布を測定した。■Example The optical fiber cable shown in FIG. 4 and the one shown in FIG. 1 were actually manufactured, and the temperature distribution of the protective resin tube was measured.
光ファイバとしては、０．７問径、１ｒｒＬ長さのＡｇ
Ｂｒ結晶質ファイバを用いた。The optical fiber is Ag with a diameter of 0.7mm and a length of 1rrL.
A Br crystalline fiber was used.
保護樹脂チューブ２としては、内径２咽、外径３闘、厚
さ０．５ ｒａのテフロンチューブを用いた。As the protective resin tube 2, a Teflon tube with an inner diameter of 2 mm, an outer diameter of 3 mm, and a thickness of 0.5 ra was used.
保護チューブ２へ光ファイバ１を単に挿通したものを比
較例とする。As a comparative example, the optical fiber 1 is simply inserted into the protective tube 2.
比較例の光ファイバケーブルの保護チューブの外周に、
０．１ｍｍ厚さのアルミニウムテープを巻回したものを
本発明の実施例とする。On the outer periphery of the protective tube of the optical fiber cable in the comparative example,
An example of the present invention is an aluminum tape wound with a thickness of 0.1 mm.
同じ光ファイバを用いるのは、欠陥の位置、大きさなど
の分布が同じでないと、本発明の効果がはっきりしない
からである。The reason why the same optical fiber is used is that the effect of the present invention will not be clear unless the distribution of defects such as position and size is the same.
このような光ファイバに、５０ワツトのＣＯ２レーザの
光を通す。そして、保護樹脂チューブの温度を測定した
。Light from a 50 watt CO2 laser is passed through such an optical fiber. Then, the temperature of the protective resin tube was measured.
第３図は温度測定の結果である。Figure 3 shows the results of temperature measurement.
アルミニウムテープを巻かない場合、欠陥位置での保護
チューブの温度が１５０℃にも達する。欠陥位置の左右
３ｃｒｎ程度まで高温度になつ°Ｃいる。If aluminum tape is not wrapped, the temperature of the protective tube at the defect location reaches 150°C. The temperature is high up to about 3 crn to the left and right of the defect location.
しかし、３ｍより離れるとほぼ室温になっている。However, when the distance is more than 3 meters, the temperature is almost room temperature.
つまり、保護チューブを伝って熱が逃げてゆかないとい
う事である。局所加熱によって、保護チューブが熱損傷
を受ける可能性がある。In other words, heat cannot escape through the protective tube. Localized heating can cause thermal damage to the protective tube.
アルミニウムテープを巻いた場合は、欠陥位置での温度
が７５℃程度になる。アルミニウムテープを伝わって、
熱が周辺へ逃げるからである。このため欠陥位置の左右
５ｃｒｎ程度の領域まで温度が５０℃程度になる。When wrapped with aluminum tape, the temperature at the defect location will be approximately 75°C. Through the aluminum tape,
This is because heat escapes to the surrounding area. For this reason, the temperature reaches approximately 50° C. up to an area approximately 5 crn to the left and right of the defect position.
アルミニウムテープを巻いた場合、保護チューブの温度
上昇を効果的に抑える事ができる。保護チューブが強い
散乱光を受けて焼損するという惧れがない。When wrapped with aluminum tape, the temperature rise in the protective tube can be effectively suppressed. There is no risk that the protective tube will receive strong scattered light and be burned out.
（ト）効 果
本発明の光ファイバケーブルの構造は、ＣＯ２レーザ、
ＹＡＧレーザ、入ｒレーザなど高出力レーザ光の伝送路
として有効に用いられる。(G) Effect The structure of the optical fiber cable of the present invention includes a CO2 laser,
It is effectively used as a transmission line for high-power laser beams such as YAG lasers and input lasers.
光ファイバの中の散乱中心によって、レーザ光が散乱さ
れ、散乱光が保護チューブに当っても、保護チューブの
温度上昇が抑えられる。このため、光ファイバケーブル
の急速な劣化を防止する上に有効である。The laser beam is scattered by the scattering center in the optical fiber, and even if the scattered light hits the protective tube, the temperature rise of the protective tube is suppressed. Therefore, it is effective in preventing rapid deterioration of the optical fiber cable.
本発明を用いた光ファイバケーブルは、レーザ治療、レ
ーザ加工の分野で効果的に利用する事ができる。The optical fiber cable using the present invention can be effectively used in the fields of laser treatment and laser processing.
第１図は本発明の光ファイバケーブルの縦断面図。
第２図は本発明の光ファイバケーブルに於て保護樹脂チ
ューブ２の表面温度分布を示すグラフ。
第３図は本発明の実施例であるアルミニウムテープを巻
いた場合と、アルミニウムテープを巻かない比較例の場
合との保護チューブの温度上昇の実測値を示すグラフ。
第４図は従来例の光ファイバケーブルの縦断面図。
第５図は従来例の光ファイバケーブルの保護チューブ表
面の温度分布を示すグラフ。
１・・・・・・光ファイバ
２・・・・・・保護樹脂チューブ
３・・・・・・金 属 層
発明者 葭田典之FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the optical fiber cable of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the surface temperature distribution of the protective resin tube 2 in the optical fiber cable of the present invention. FIG. 3 is a graph showing actual measured values of the temperature rise of the protective tube in the case of wrapping an aluminum tape as an example of the present invention and in the case of a comparative example without wrapping an aluminum tape. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a conventional optical fiber cable. FIG. 5 is a graph showing the temperature distribution on the surface of the protective tube of a conventional optical fiber cable. 1... Optical fiber 2... Protective resin tube 3... Metal layer Inventor: Noriyuki Yoshida
Claims (2)
、光ファイバ１との間に空間が生ずるるように光ファイ
バ１を囲む保護樹脂チューブ２と、保護樹脂チューブ２
と光ファイバ１の端部を連結する端部固定装置とよりな
る光ファイバケーブルに於て、保護樹脂チューブ２の外
周に金属層３を設けた事を特徴とする光ファイバケーブ
ル。(1) An optical fiber 1 for transmitting high-power laser light, a protective resin tube 2 surrounding the optical fiber 1 so as to create a space between the optical fiber 1, and a protective resin tube 2
1. An optical fiber cable comprising: and an end fixing device for connecting the ends of an optical fiber 1, characterized in that a metal layer 3 is provided on the outer periphery of a protective resin tube 2.
ープを保護樹脂チューブ２の外周に巻きつけたものであ
る事を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光フ
ァイバケーブル。(2) The optical fiber cable according to claim (1), wherein the metal layer 3 is an aluminum foil tape, and the aluminum foil tape is wound around the outer periphery of the protective resin tube 2. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62072398A JPS63237009A (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Optical fiber cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62072398A JPS63237009A (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Optical fiber cable |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63237009A true JPS63237009A (en) | 1988-10-03 |
Family
ID=13488124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62072398A Pending JPS63237009A (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Optical fiber cable |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63237009A (en) |
-
1987
- 1987-03-25 JP JP62072398A patent/JPS63237009A/en active Pending
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