KR20080090324A - Constructure for protecting optical fiber end surface - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 파이버의 광 출사단의 보호 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a protective structure of the light exit end of the optical fiber.
광 전송 매체로서 널리 이용되고 있는 광 파이버는 고출력 광의 전송시에 광 파이버의 출사 단부면으로의 먼지나 오염물의 부착에 의한 전송 손실 저하나 부착물의 눌어붙기에 의한 단부면 손상이 생기기 쉽고, 안정성이나 빔 품질을 저하시킨다는 문제를 갖고 있다. 특히 450㎚ 이하의 에너지 밀도가 높은 단파장 광 등을 전송할 경우에는 출사 단부면이 오염되기 쉽다.Optical fibers widely used as optical transmission media are susceptible to lowering of transmission loss due to adhesion of dust and contaminants to the output end surface of the optical fiber at the time of transmission of high power light, and to end surface damage due to seizure of deposits. There is a problem of lowering the beam quality. In particular, when transmitting short wavelength light or the like having a high energy density of 450 nm or less, the exit end surface is likely to be contaminated.
또한, 광 파이버에 광을 도광시키면 광 출사 단부면에 있어서 도파광의 일부가 반사되어 광 파이버 내를 역행하는 소위 되돌림 광이 생긴다. 이 되돌림 광은 입사광의 파워에 비례해서 그 파워가 높게 되기 때문에, 고출력의 입사광을 이용할 경우에는 광 출사 단부면에 반사 방지용 특수 처리를 실시해도 광 파이버 자체 및 접속되어 있는 광학 디바이스에도 악영향을 미치는 것이 알려져 있다.Further, when the light is guided to the optical fiber, a part of the waveguide light is reflected on the light exit end surface, so that a so-called return light retrogrades into the optical fiber. Since the return light is high in proportion to the power of the incident light, when high-incidence incident light is used, the optical fiber itself and the connected optical device may be adversely affected even if the anti-reflection special treatment is performed on the light exit end surface. Known.
특히, 복수의 광 파이버를 이용하여 복수의 광원으로부터의 광을 일괄해서 출사하는 파이버 번들 등의 경우에는 복수의 광원의 파워가 광 출사 단부면에 있어 서 모아져 출사되기 때문에 광 출사 단부면에 있어서의 오염물의 부착 속도 및 되돌림 광 파워가 보다 커진다. 또한, 파이버 번들에 있어서는 섬유를 묶는데에 이용되는 접착제 등에 대해서도 되돌림 광이 영향을 미쳐 손상을 줄 가능성이 있기 때문에 가능한 한 되돌림 광량을 적게 하는 것이 바람직하다.In particular, in the case of a fiber bundle or the like, which collectively emits light from a plurality of light sources using a plurality of optical fibers, the power of the plurality of light sources is collected at the light exit end surface and is emitted. The adhesion speed of the contaminants and the return optical power are higher. In addition, in the fiber bundle, it is preferable to reduce the amount of return light as much as possible because the return light may affect and damage the adhesive or the like used to bundle the fibers.
특허문헌 1에는 광 파이버의 출사 단부면에 코어리스(coreless) 파이버가 융착 접속되고, 코어리스 파이버의 주위에 코어리스 파이버의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 피복재가 설치된 광 파이버 단부면 구조가 개시되어 있다. 특허문헌 1에는 코어리스 파이버에 의해 단부면 손상을 방지할 수 있고, 또한, 코어리스 파이버 길이를 제어함으로써 코어리스 파이버의 주위에 코어리스 파이버의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 피복재 부분으로부터 효과적으로 되돌림 광을 출사시켜서 광 파이버 중에서의 되돌림 광의 역행을 방지하는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 코어 클래드(core clad) 구조의 광 파이버의 단부면에 코어와 대략 동일하고 균일한 굴절률을 갖는 재료로 이루어지는 코어리스 파이버의 일 단부면이 접합된 광 파이버 단말에 있어서 광 파이버로부터 코어리스 파이버에 입사된 광이 코어리스 파이버의 출사단의 외경 이내의 빔 지름으로 출사되도록 코어리스 파이버의 광로 길이를 설정한 광 파이버 단말이 개시되어 있다. 이러한 구성에 의해, 효과적으로 광 파이버로부터의 출사광을 넓혀 출사시킬 수 있고, 반사 손실을 늘려서 되돌림 광량을 저감시켜지는 것이 기재되어 있다.Further,
[특허문헌1] 일본 특허 공개 2005-303166호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-303166
[특허문헌2] 국제 공개 제2004/053547호 팜플렛[Patent Document 2] International Publication No. 2004/053547 Pamphlet
특허문헌 1의 광 파이버 단부면 구조 및 특허문헌 2의 광 파이버 단말은 광 파이버의 출사단에 부착되는 단부면 보호 부재(코어리스 파이버)는 모두 융착 등에 의해 접착되어 있다. 융착에 의해 광 파이버와 단부면 보호 부재를 접착할 경우에는 각각의 구경 차가 제한된다. 융착하는 광 파이버와 단부면 보호 부재의 구경 차가 크면, 쌍방의 열용량의 차가 크기 때문에 연화 속도의 차가 커지고, 그 결과, 단부면 보호 부재의 연화 중에 가느다란 지름을 갖는 광 파이버의 코어 중의 도펀트가 클래드부에 확산되어 버린다. 도펀트가 클래드부에 확산되면, 광 파이버는 광의 집중 효과가 약해져 방사 손실이 증가되고, 광 파이버 자체의 전송 특성의 열화가 생긴다. 따라서, 융착에 의해 접착시키는 경우에는 광 파이버와 단부면 보호 부재의 구경 차는 제한되어 2배 이상의 구경을 갖는 단부면 보호 부재를 융착하는 것은 어렵다.The optical fiber end surface structure of
복수의 광 파이버의 단부면이나 파이버 번들의 단부면을 일괄해서 보호하기 위해서는 1개의 광 파이버의 구경의 2배 이상의 단부면 보호 부재와 융착시키게 된다. 그 때문에, 융착에 의해 단부면 보호 부재를 접착시킨 구성으로 하는 것은 어렵고, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에도 복수의 광 파이버의 단부면을 대상으로 하는 기재는 전혀 없다.In order to collectively protect the end surfaces of the plurality of optical fibers or the end surfaces of the fiber bundles, the end surfaces of the optical fibers are fused with an end surface protection member that is twice as large as the diameter of one optical fiber. Therefore, it is difficult to set it as the structure which adhere | attached the end surface protection member by fusion | fusing, and neither
또한, 오염물의 부착에 대해서는 광 파이버 출사단을 보호했더라도 오염 속도는 늦어지지만 단부면 보호 부재의 출사단에 있어서도 마찬가지로 생기는 현상이다. 따라서, 단부면 보호 부재는 보수 관리가 가능하도록 착탈 가능한 구조인 것이 바람직하다.In addition, even if the optical fiber output end is protected against the adhesion of contaminants, the contamination rate is slowed, but similarly occurs at the output end of the end surface protection member. Therefore, it is preferable that an end surface protection member is a structure which can be detachable so that maintenance management may be possible.
융착 기술 등의 열에 의한 연화 공정을 요하지 않고, 광 파이버의 광 출사 단부면과 단부면 보호 부재를 접속시키고, 또한, 단부면 보호 부재를 착탈 가능하게 하는 접속 방법으로서는 옵티컬 콘택트(optical contact)를 들 수 있지만, 옵티컬 콘택트에는 에너지 밀도가 높은 광, 특히 450㎚ 이하의 단파장 광을 도광시키는 경우나, 광 파이버의 출사단의 오염 물질의 제거에 이용하는 UV 클리닝 처리를 행하는 경우 등에, 접촉부에 있어서 광 파이버와 단부면 보호 부재의 구성 재료(석영, SiO2 등)가 어떠한 반응을 일으켜 붙어서, 착탈시에 서로의 접촉면을 파손해 버리기 때문에, 착탈 가능 구조로 하는 것이 어렵다는 것이 본 출원인에 의해 확인되어 있다.Optical contact is mentioned as a connection method which connects the light exit end surface and end surface protection member of an optical fiber, and makes an end surface protection member removable, without requiring heat softening process, such as a fusion technique. Although optical contacts may be used for guiding light having high energy density, especially short wavelength light of 450 nm or less, or performing UV cleaning treatment used to remove contaminants at the emission end of the optical fiber, optical fibers may be used in contact portions. It is confirmed by the present applicant that it is difficult to form a detachable structure, because the constituent materials (quartz, SiO 2, etc.) of the end surface protection member cause some reaction and break each other's contact surfaces when detaching.
본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 복수의 광 파이버의 단부면을 일괄해서 보호할 수 있고, 단부면 보호 부재가 착탈 가능한 광 파이버 단부면 보호 구조 및 그것을 갖는 파이버 번들을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical fiber end surface protection structure capable of collectively protecting the end surfaces of a plurality of optical fibers and to which the end surface protection member is detachable, and a fiber bundle having the same. It is.
본 발명의 광 파이버 단부면 보호 구조는 입사된 광을 광 출사단으로부터 출사시키는 복수의 광 파이버와,The optical fiber end surface protection structure of the present invention comprises a plurality of optical fibers for emitting incident light from the light exit end;
상기 복수의 광 파이버의 코어재와 대략 동일한 굴절률을 갖고, 상기 복수의 광 파이버의 광 출사단으로부터 출사된 광을 광 입사단으로부터 입사시켜 출사시키는 투광성 광학 부재와,A translucent optical member having a refractive index substantially the same as that of the core materials of the plurality of optical fibers and allowing light emitted from the light exiting ends of the plurality of optical fibers to enter and exit from the light incidence end;
상기 복수의 광 파이버의 광 출사단과 상기 투광성 광학 부재의 광 입사단 사이에 개재하고, 상기 광 출사단과 상기 광 입사단의 접착을 억제하는 보호 매체를 갖는 광 파이버 단부면 보호 구조로서,As an optical fiber end surface protection structure which has a protective medium interposed between the light output end of the said several optical fiber, and the light incident end of the said translucent optical member, and suppresses adhesion | attachment of the said light output end and the said light incident end,
상기 투광성 광학 부재의 광 입사 단부면은 상기 복수의 광 파이버의 광 출사 단부면 이상의 크기를 갖고,The light incident end surface of the translucent optical member has a size equal to or greater than the light exit end surfaces of the plurality of optical fibers,
상기 복수의 광 파이버와 상기 투광성 광학 부재가 상기 보호 매체를 통해서 착탈 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The plurality of optical fibers and the light transmitting optical member can be detachable through the protective medium.
본 명세서에 있어서, 「투광성 광학 부재」란 광학 부재에 입사되는 광의 파장에 있어서 투과율 90% 이상을 갖는 광학 부재로 정의한다.In this specification, the "transparent optical member" is defined as an optical member having a transmittance of 90% or more in the wavelength of light incident on the optical member.
또한 여기서, 「상기 광 출사단과 상기 광 입사단의 접착을 억제하는 보호 매체」란 상온에서 물리적으로 접촉 상태에 있는 광 출사단과 광 입사단이 접촉부에 있어서 각각의 구성 재료가 화학 반응을 일으키고, 융착 등에 의해 접착되는 것을 방지하는 보호 매체를 의미하고, 광 출사단과 광 입사단을 500g중의 하중으로 접촉시킨 후에 이간시키거나, 또는 접촉부로부터 상대적으로 움직였을 경우에 접촉부에 있어서 양 단부면에 있어서 발생된 부착물 또는 부착물에 의한 표면 요철이 λ/2 이하(λ는 입사된 광의 발진 파장)가 되도록 접착을 억제하는 것으로 정의한다.In addition, "the protective medium which suppresses the adhesion | attachment of the said light exit end and the said light incident end" is a contact part of the light exit end and the light incident end which are in physical contact state at normal temperature, and each component material produces a chemical reaction, A protective medium which prevents adhesion by means of a light, and the like, wherein the light emitting end and the light incident end are contacted with a load of 500 g and then separated or adhered to each other at the end portions of the contact portion when moved relatively from the contact portion. Or it is defined that adhesion is suppressed so that the surface unevenness | corrugation by a deposit will be (lambda) / 2 or less ((lambda) is an oscillation wavelength of incident light).
또한, 「투광성 광학 부재의 광 입사 단부면이 상기 복수의 광 파이버의 광 출사 단부면 이상의 크기이다」란 투광성 광학 부재의 광 입사 단부면이, 복수의 광 파이버의 모든 광 출사 단부면과 적어도 접촉되는 크기인 것을 의미한다.In addition, the light incidence end face of the translucent optical member is at least in contact with all the light output end faces of the plurality of optical fibers. It means to be size.
본 발명의 광 파이버 단부면 보호 구조는 상기 입사광이 파장 190㎚~530㎚의 광일 경우에도 착탈 가능하게 할 수 있다.The optical fiber end surface protection structure of the present invention can be detachable even when the incident light is light having a wavelength of 190 nm to 530 nm.
상기 보호 매체는 상기 입사광의 발진 파장에 대해서 투광성을 갖는 것이 바람직하고, 광 도파 방향의 광로 길이가 λ/2의 정수배인 것이 바람직하다.It is preferable that the said protective medium has light transmittance with respect to the oscillation wavelength of the said incident light, and it is preferable that the optical path length of an optical waveguide direction is an integer multiple of (lambda) / 2.
본 명세서에 있어서, 「상기 보호 매체가 상기 입사광의 발진 파장에 대하여 투광성을 갖는다」란 입사광의 발진 파장에 대한 투과율이 90% 이상인 것으로 정의한다.In this specification, "the said protective medium has light transmittance with respect to the oscillation wavelength of the said incident light" means that transmittance | permeability with respect to the oscillation wavelength of incident light is 90% or more.
상기 보호 매체로서는 단층막 또는 복수의 막이 적층된 다층막으로 이루어지는 막체이고, 상기 복수의 광 파이버의 광 출사단 및/또는 상기 투광성 광학 부재의 광 입사단의 표면에 형성되어 있는 것을 들 수 있다.As said protective medium, it is a film | membrane body which consists of a multilayer film in which a single | mono layer film | membrane or some film | membrane was laminated | stacked, and what is formed in the surface of the light exit end of the said some optical fiber, and / or the light incident end of the said translucent optical member is mentioned.
상기 보호 매체가 불화물을 함유하는 것이 바람직하고, YF3, LiF, MgF2, NaF, LaF3, BaF2, CaF2 및 AlF3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 불화물을 함유하는 것이 보다 바람직하다.Preferable that the protective medium containing a fluoride and, YF 3, LiF, MgF 2 , NaF,
또한, 본 발명의 광 파이버 단부면 보호 구조는 상기 복수의 광 파이버가 그 복수의 광 파이버에 입사된 복수의 광을 집적하여 출사시키도록 상기 복수의 광 파이버가 그 광 파이버의 출사단측에서 배열되어 묶여진 파이버 번들일 경우에 바람직하게 적용할 수 있다.In addition, the optical fiber end surface protection structure of the present invention is such that the plurality of optical fibers are arranged at the output end side of the optical fiber so that the plurality of optical fibers accumulate and emit a plurality of light incident on the plurality of optical fibers. It is preferably applicable in the case of bundled fiber bundles.
본 발명의 파이버 번들은 상기 본 발명의 광 파이버 단부면 보호 구조를 갖는 것이다.The fiber bundle of the present invention has the optical fiber end surface protection structure of the present invention.
본 발명의 파이버 번들의 바람직한 형태로서는 복수의 광 파이버에 개별적으 로 입사시킨 복수의 입사광을 집적하여 출사시키도록 상기 복수의 광 파이버가 그 광 파이버의 출사단측에서 배열되어 묶여진 집적 기능 파이버 번들부와,According to a preferred embodiment of the fiber bundle of the present invention, an integrated function fiber bundle portion in which the plurality of optical fibers are arranged and bundled at the output end side of the optical fiber so as to accumulate and emit a plurality of incident light incident to the plurality of optical fibers individually ,
상기 집적 기능 파이버 번들부에서의 출사광을 균일화시켜 출사시키는 균일 기능 파이버부를 갖는 제 1 파이버 번들과,A first fiber bundle having a uniform function fiber part for uniformly emitting the light emitted from the integrated function fiber bundle part;
복수의 상기 제 1 파이버 번들을 집적하여 출사시키도록 상기 제 1 파이버 번들이 그 제 1 파이버 번들의 출사단측에서 배열되어 묶여진 제 2 파이버 번들로 이루어지는 파이버 번들로서,A fiber bundle comprising a second fiber bundle in which the first fiber bundle is arranged and bundled at an exit end side of the first fiber bundle so as to aggregate and emit a plurality of the first fiber bundles,
상기 균일 기능 파이버부는 적어도 그 균일 기능 파이버부의 광 입사 단부면에 있어서 상기 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사 단부면에 있어서의 광 출사 영역보다 큰 코어부를 갖는 광 파이버로 이루어지고,The uniform function fiber part is made of an optical fiber having a core part larger than the light exit area in the light exit end face of the integrated function fiber bundle part at least in the light incident end face of the uniform function fiber part,
상기 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사단과 상기 균일 기능 파이버부의 광 입사단은 접촉되어 있고,The light output end of the integrated function fiber bundle part and the light incident end of the uniform function fiber part are in contact with each other,
상기 집적 기능 파이버 번들부와 상기 균일 기능 파이버부가 착탈 가능한 파이버 번들을 들 수 있다.And a fiber bundle in which the integrated function fiber bundle portion and the uniform function fiber portion are detachable.
또한, 본 발명의 파이버 번들의 그 외의 바람직한 형태로서는, 상기 집적 기능 파이버 번들부를 구성하는 복수의 광 파이버 중 적어도 1개의 광 파이버의 광 입사단에, 복수의 광 파이버에 개별적으로 입사시킨 복수의 입사광을 집적하여 출사시키도록 상기 복수의 광 파이버가 그 광 파이버의 출사단측에서 배열되어 묶여진 제 2 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사단이 상기 광 출사단과 상기 광 입사단의 접착을 억제하는 보호 매체를 통해서 접촉되어 있고,Moreover, as another preferable aspect of the fiber bundle of this invention, the some incident light which separately injected into the some optical fiber at the light incidence end of the at least 1 optical fiber of the some optical fiber which comprises the said integrated function fiber bundle part. The light output end of the second integrated function fiber bundle portion in which the plurality of optical fibers are arranged and bundled at the output end side of the optical fiber so as to accumulate the light is emitted through a protective medium that suppresses adhesion between the light output end and the light incident end. In contact,
상기 적어도 1개의 광 파이버는 상기 광 파이버의 광 입사 단부면에 있어서 상기 제 2 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사 단부면에 있어서의 광 출사 영역보다 큰 코어부를 갖는 것이고,The at least one optical fiber has a core portion larger than a light emission area at a light exit end face of the second integrated function fiber bundle portion at a light incident end face of the optical fiber,
상기 적어도 1개의 광 파이버와 상기 제 2 집적 기능 파이버 번들부가 착탈 가능한 파이버 번들을 들 수 있다.And a fiber bundle in which the at least one optical fiber and the second integrated function fiber bundle unit are detachable.
<발명의 효과>Effect of the Invention
본 발명의 광 파이버 단부면 보호 구조는 복수의 광 파이버의 광 출사단과 투광성 광학 부재의 광 입사단이 접착을 억제하는 보호 매체를 통해서 접촉된 구조를 갖고 있고, 단부면 보호 부재인 투광성 광학 부재가 착탈 가능한 것이다. 이러한 구성에서는 복수의 광 파이버 광 출사 단부면을 일괄해서 보호할 수 있고, 또한, 투광성 광학 부재와 복수의 광 파이버의 광 출사 단부면의 접착을 억제하는 보호 매체를 통해서 접촉되어 있으므로, 착탈시에 단부면끼리가 붙어 파손되기 쉬운 450㎚ 이하의 단파장의 광이나 에너지 밀도가 높은 광을 도파시키는 경우나 UV 클리닝 처리를 단부면에 실시했을 경우에도 단부면을 파손시키는 일 없이 투광성 광학 부재를 착탈시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 복수의 광 파이버의 광 출사 단부면을 일괄해서 보호할 수 있고, 단부면 보호 부재가 착탈 가능한 광 파이버 단부면 보호 구조를 제공할 수 있다.The optical fiber end face protection structure of the present invention has a structure in which the light exit end of the plurality of optical fibers and the light incidence end of the light transmissive optical member are contacted through a protection medium that suppresses adhesion. It is removable. In such a configuration, the plurality of optical fiber light exit end faces can be collectively protected and contacted via a protective medium that suppresses adhesion of the light transmitting end faces of the light transmitting optical members and the plurality of optical fibers, Even when the waveguide is short-wave light of 450 nm or less, or high energy density light, or when UV cleaning is performed on the end surface, the optically transmissive optical member can be removed without damaging the end surface. Can be. Therefore, according to this invention, the light output end surface of a some optical fiber can be collectively protected, and the optical fiber end surface protection structure which an end surface protection member can attach or detach can be provided.
「광 파이버 단부면 보호 구조, 파이버 번들」`` Optical fiber end face protection structure, fiber bundle ''
도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태의 광 파이버 단부면 보호 구조 및 파 이버 번들에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 광 파이버 단부면 보호 구조(1)의 광 도파 방향 단면도이다. 본 명세서에 있어서 도면은 눈으로 쉽게 확인하기 위해서 구성 요소의 축척은 실제의 것과는 적절히 다르게 하고 있다.The optical fiber end surface protection structure and the fiber bundle of one Embodiment of this invention are demonstrated with reference to drawings. 1 is an optical waveguide direction cross-sectional view of the optical fiber end
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 광 파이버 단부면 보호 구조(1)는 파이버 번들(복수의 광 파이버)(2)의 단부면 보호 구조이고, 파이버 번들(2)과, 투광성 광학 부재(3)와, 슬리브(유지 부재)(4) 등으로 구성되어 있고, 투광성 광학 부재(3)에 의해 파이버 번들(2)의 광 출사 단부면이 보호되어 있다.As shown in FIG. 1, the optical fiber end
파이버 번들(2)의 광 출사단(21)측은 페롤(2a)에 삽입되어 있고, 광 출사 단부면(21a)은 연마되어서 가공되어 있다. 광 출사 단부면(21a)의 단부면 형상은 접속 손실이 적게 되는 형상이면 특별히 제한되지 않고, 반구면 형상이나 평면 형상 등으로 가공되어 있어도 된다. 투광성 광학 부재(3)의 광 입사 단부면(31a)에는 보호막(보호 매체)(10)이 성막되어 있고, 슬리브(4) 내에 있어서 파이버 번들(2)의 광 출사단(21)과 투광성 광학 부재(3)의 광 입사단(31)이 보호막(10)을 통해서 옵티컬 콘택트에 의해 접촉되어 있다. 접촉부에 있어서의 접압은 4.9N~11.8N 정도가 바람직하다. 파이버 번들(2)과 투광성 광학 부재(3)가 옵티컬 콘택트에 의해 접촉되어 있으므로, 광 파이버 단부면 보호 구조(1)는 파이버 번들(2)과 투광성 광학 부재(3)가 착탈 가능하다.The
파이버 번들(2) 중을 도파되 온 광(L1)은 파이버 번들(2)의 광 출사단(21)으로부터 출사되고, 보호막(10)을 통해서 광 입사단(31)으로부터 투광성 광학 부재(3) 내에 입사되고, 광 출사단(32)으로부터 출사된다(L2).The light L1 guided in the
파이버 번들(2)의 재질은 특별히 제한되지 않고, 도광시키는 광의 파장에 따라 바람직한 재료를 선택하면 된다. 예컨대, 자외광을 도광시키는 경우에는, 파이버 번들(2)을 구성하는 광 파이버는 SiO2나 석영 등을 주성분으로 하는 유리계 광 파이버가 바람직하다.The material of the
투광성 광학 부재(3)의 재질은 파이버 번들(2)의 코어재와 대략 동일한 굴절률을 갖는 것이면 되고, 파이버 번들(2)과 마찬가지로 도광시키는 광의 파장에 따라 바람직한 재료를 선택할 수 있다.The material of the translucent
보호막(10)은 광 입사 단부면(31a) 상에 성막된 막체이고, 파이버 번들(2)의 광 출사단(21)과 투광성 광학 부재(3)의 광 입사단(31)의 접착을 억제하는 것이다. 보호막(10)은 광 입사 단부면(31a) 상에 직접 성막되어도 되고, 어시스트 막을 통해서 성막되어도 된다. SiO2나 석영 등의 유리계 광학 부재끼리를 옵티컬 콘택트에 의해 접촉시킬 때, 도광시키는 광이 에너지 밀도가 높은 광이나 자외광, 예컨대, 발진 파장 190㎚~530㎚의 광인 경우나, 접촉면에 UV 클리닝 처리를 실시했을 경우 등에, 접촉부에 있어서 양쪽의 접촉면의 산화물이 어떠한 반응을 일으켜서 반응 부분이 일체화되어 붙고, 그 후 이간시켰을 경우에 붙고 있었던 부분이 파손되어 광 손실이 증가되고, 또한 재사용 불가능한 상태로 되는 것이 이하와 같이 해서 본 출원인에 의해 확인되어 있다.The
도 2에 광 파이버와 유리를 UV 클리닝한 후, 상기 광 파이버의 단면과 유리를 약 500[g]의 가중으로 접촉하고, 약 100시간 방치했을 때의 광 파이버(100)의 접촉면을 나타낸다. 101은 클래드, 102는 코어이다. 103은 세정 후에 광 파이버(100)와 유리(도시 생략)를 접촉, 압착함으로써 광 파이버(100)와 유리에 함유되는 석영이나 산화물이 반응을 일으킨 개소이고, 광 파이버(100)와 유리가 일체화된 부분이다. 이와 같이 반응 개소가 일체화되면, 광 파이버(100)와 유리를 이간시켰을 때에 반응 개소가 크게 손상되어 버리거나, 또는 반응 개소가 광 파이버(100)의 단면 또는 유리에 부착되어 버렸다. 또한, 접촉 전의 섬유의 표면 거칠기는 Ra=2[㎚]이다. 이러한 현상이 광 파이버를 옵티컬 콘택트에 의해 접촉시켰을 경우에 있어서도 발생하고 있었다. 또한 상기 현상은 표면 거칠기가 Ra<5[㎚] 이하에서 생기기 쉽고, 또한 에너지 밀도가 높은 단파장의 광을 도광했을 경우에 더욱 생기기 쉽다.After UV-cleaning an optical fiber and glass in FIG. 2, the contact surface of the
보호막(10)은 이상과 같은 현상을 방지하기 위한 것이므로, 입사광(L1)의 발진 파장(λ)에 대하여 투광성을 갖고, 또한 파이버 번들(2) 및 투광성 광학 부재(3)가 SiO2나 석영 등을 주성분으로 하는 유리 재료로 이루어질 경우에, 이들을 상온에 있어서 물리적으로 접촉시켰을 때에 광 출사단(21)과 광 입사단(31)의 접착을 억제하는 것이 바람직하다. 따라서, 보호막(10)으로서는 파이버 번들(2) 및 투광성 광학 부재(3)에 함유되는 SiO2나 석영과 용이하게 반응하지 않고, 파장 190㎚~530㎚의 광에 불활성인 것이 바람직하며, 불화물을 함유하는 것을 들 수 있다. 불화물로서는 산소(O)를 함유하지 않는 것이 바람직하고, YF3, LiF, MgF2, NaF, LaF3, BaF2, CaF2 및 AlF3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 불화물 이 보다 바람직하다. 이들 불화물은 파장 190㎚~410㎚의 광에 대해서 불활성이고, 410㎚~530㎚의 파장에 대해서도 그 활성도는 적다. 또한, 파장이 길어짐에 따라 그 에너지 밀도도 작아지므로, 410㎚ 이상의 파장의 광에 대해서도 바람직한 보호막(10)을 형성할 수 있다. Since the
보호막(10)은 단층막이여도 되고 다층막이어도 된다. 다층막인 경우에는 보호막(10)의 최상층이 상기 재료를 함유하는 것이 바람직하고, 최상층 막 이외의 하층막은 Si를 함유하지 않는 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.The
또한, 보호막(10)의 존재에 의한 광 손실은 보다 적은 쪽이 바람직하기 때문에, 도광시키는 광의 파장에 대해서 광 흡수가 적은 재료인 쪽이 바람직하다. 도 3은 파장 248㎚의 펄스 레이저를 이용한 경우의 여러가지의 불화물 막 및 산화물 막의 흡수 계수와 그 손상 임계값의 관계를 나타낸 것이다("High damage threshold fluoride UV mirrors made by Ion Beam Sputtering", J.Dijion, et., al., SPIE Vol.3244, pp406-418, 1998"로부터 인용). 이 그래프로부터, 자외광에 대해서는 불화물 막은 손상 임계값이 높고, 따라서 광 흡수의 점에서도 보호막(10)의 재료로서 불화물은 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 도파되는 광이 자외광인 경우에는 그래프에 나타내어지는 바와 같이 불화물 막 중에서도 YF3이나 LiF 등이 손상 임계값이 높아 보다 바람직하다.In addition, since light loss by the presence of the
상기와 같은 구성의 보호막(10)으로 함으로써 파이버 번들(2)과 투광성 광학 부재(3)의 접촉부에 있어서의 화학 반응을 방지하여 접촉부의 손상을 억제할 수 있 다. 예컨대, 접촉부에 대해서 50g중 이상 1㎏중 이하(보다 바람직하게는 500g중 이하)의 하중으로 압착한 후에 이간시켜도 파이버 번들(2)과 투광성 광학 부재(3)가 재사용 가능하도록 하는, 즉 착탈 가능하게 할 수 있다.By setting it as the
접촉부에 있어서 파이버 번들(2)의 광 출사단(21)으로부터 출사된 광이 전부 투광성 광학 부재(3)의 광 입사단(31)에 입사되도록 광 입사 단부면(31a)은 광 출사 단부면(21a) 이상의 크기를 갖고 있다. 도 4는 투광성 광학 부재(3)의 형상이 로드 형상이고, 파이버 번들(2)이 출사단에 있어서 복수의 광 파이버가 라인상(1차원상)으로 배열되어 묶여진 경우(도 4 (a)) 및 동심원상(2차원상)으로 묶여진 경우(도 4(b))를 예로 하여 광 출사 단부면(21a)과 광 입사 단부면(31a)의 단면을 나타낸 것이다. 도 4에 있어서 광 출사 단부면(21a)에 있어서의 광 출사 영역 및 광 입사 단부면(31a)의 광 입사 영역을 사선으로 나타내고 있다. 광 출사 단부면(21a)은 광 입사 단부면(31a)의 사선 부분보다 큰 영역을 갖고 있으면 되지만, 투광성 광학 부재(3)가 로드 형상인 경우에는 광 입사 단부면(31a)의 형상은 원형으로 되므로, 도면에 나타내는 바와 같이 광 출사 영역 전부를 포함하는 광 출사단(21a)의 외접원 이상의 크기를 갖고 있다.The light
투광성 광학 부재(3)는 입사된 광(L1)을 전부 광 출사단(32)으로부터 출사할 수 있는 것이 바람직하다. 도파 방향의 두께가 커질수록 광의 넓어짐이 커지므로, 광 출사 단부면(32a)의 크기는 파이버 번들(2)의 개구수 및 두께를 고려해서 결정하는 것이 바람직하다.It is preferable that the light transmissive
파이버 번들(2)의 광 출사 단부면(21)이 투광성 광학 부재(3)에 의해 보호된 경우, 출사 단부면(21a)으로의 먼지나 오염물의 부착은 거의 일어나지 않게 되지만, 그 대신에 광 출사 단부면(32a)이 먼지나 오염물의 부착면으로 된다. 먼지나 오염물의 부착은 광의 파워 밀도가 낮을수록 일어나기 어려워지므로, 투광성 광학 부재(3)의 도파 방향의 두께가 크고, 광 출사 단부면(32a)의 크기는 큰 쪽이 광의 파워가 분산되어 오염 속도를 느리게 할 수 있다. 따라서, 광 출사 단부면(32a)이 큰 쪽이 바람직하다.When the light exit end face 21 of the
상기와 같은 광 출사 단부면(32a)을 갖고 있으면, 투광성 광학 부재(3)의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 범용성이 높고 저렴한 광학 부재의 형상으로서는 광 입사 단부면(31a)과 광 출사 단부면(32a)이 대략 동일한 로드 형상의 광학 부재를 들 수 있다. 로드 형상일 경우, 광 출사 단부면(32a)을 크게 하려고 한 경우에는 광 입사 단부면(31a)도 큰 것이 된다.The shape of the translucent
배경기술에 있어서 서술한 바와 같이, 융착되어 있는 경우에는 단부면 보호 부재의 광 입사 단부면의 크기는 제한되지만, 본 실시형태의 광 파이버 단부면 보호 구조(1)는 단부면 보호 부재인 투광성 광학 부재(3)와 파이버 번들(2)이 융착되고 있지 않고, 접촉되어 착탈 가능한 구성으로 되어 있다. 따라서, 단부면 보호 부재인 투광성 광학 부재(3)의 광 입사 단부면(31a)의 크기에 제한이 없고, 예컨대, 도 4에 있어서 파이버 번들(2)의 광 출사 단부면(21a)에 있어서의 광 출사 영역의 외접원의 지름의 2배 이상의 지름을 갖는 투광성 광학 부재(3)를 접촉시키는 것도 가능하다. 따라서, 파이버 번들(2)과 같은 복수의 섬유를 일괄해서 보호하는 광 파이버 단부면 보호 구조로 할 수 있었지만, 더욱 광 입사 단부면(31a)을 크게 하여 광 출사 단부면(32a)의 오염 속도를 충분히 저하시킬 수 있도록 투광성 광학 부재(3)를 설계할 수 있다.As described in the background art, when fused, the size of the light incident end face of the end face protection member is limited, but the optical fiber end
또한, 배경기술에 있어서, 고출력광을 전송할 경우, 광 파이버는 광 출사 단부면에 있어서 도파광의 일부가 반사되어 광 파이버 내를 역행되는 소위 되돌림 광이 생겨서 광 파이버 자체 및 접속되어 있는 광학 디바이스에도 악영향을 미치는 경우가 있는 것도 서술하였다. 따라서, 광 출사 단부면(32a)은 반사 방지의 특수 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 광의 파워가 커지면, 반사 방지의 특수 처리를 실시해도 되돌림 광량은 광 파이버 등으로의 영향을 무시할 수 있는 범위를 넘어 버리기 때문에, 광 출사 단부면에 있어서의 반사광을 가능한 한 광 파이버 내에 재입사시키지 않고, 단부면 보호 부재로부터 외부로 출사시킬 수 있는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 단부면 보호 부재인 투광성 광학 부재(3)의 구경을 크게 하는 것이 가능하면, 보다 많은 반사광을 효과적으로 광 파이버에 재입사시키지 않고 단부면 보호 부재로부터 외부로 출사시키는 것이 가능하므로, 본 실시형태에 의하면, 되돌림 광에 의한 영향도 적게 할 수 있다.In addition, in the background art, when transmitting high output light, the optical fiber adversely affects the optical fiber itself and the connected optical device by generating a so-called return light in which a part of the waveguide light is reflected on the light exit end surface, and is returned to the optical fiber. It is also described that there is a case. Therefore, it is preferable that the light
본 실시형태에 있어서 보호막(10)은 투광성 광학 부재(3)의 광 입사 단부면(31a) 상에 성막되어 있지만, 파이버 번들(2)의 광 출사 단부면(21a) 상에 성막되어도 되고, 광 입사 단부면(31a) 및 광 출사 단부면(21a) 양쪽에 성막되어도 된다.In the present embodiment, the
보호막(10)은 투광성 광학 부재(3)와 파이버 번들(2)을 착탈시킬 때에 성막된 단부면으로부터 박리하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 보호막(10)이 광 출사 단부면(21a) 또는 광 입사 단부면(31a) 중 어느 한쪽에 성막되어 있을 경우에는 보호막(10)이 성막되어 있는 단부면과 보호막(10)의 밀착성이, 보호막(10)이 성막되어 있지 않은 쪽의 단부면과 보호막(10)의 밀착성보다 높은 쪽이 바람직하다. 또한, 양 단부면에 성막되어 있는 경우에는 보호막(10)이 성막되어 있는 단부면과 보호막(10)의 밀착성이, 양 단부면에 성막된 막끼리의 밀착성보다 높은 쪽이 바람직하다. 또한, 보호막(10)이 다층막인 경우에는 다층막을 구성하는 막끼리에 대해서도 마찬가지로 밀착성이 높은 쪽이 바람직하다.It is preferable that the
보호막(10)의 존재에 의한 광 손실은 상기한 보호막(10)의 재료 이외에 막 두께에 의해 영향을 받는다. 따라서, 보호막(10)의 막 두께는 광 손실에 영향을 주지 않는 막 두께로 하는 것이 바람직하다. 보호막(10)에 있어서의 광 손실의 요인으로서는 반사에 의한 손실과, 흡수에 의한 손실을 들 수 있다. 따라서, 보호막(10)의 막 두께는 반사 및 흡수에 의한 광 손실로의 영향을 고려해서 결정하는 것이 바람직하다.Light loss due to the presence of the
반사에 의한 손실을 최소한으로 하기 위해서는, 보호막(10)의 막 두께는 광 손실에 영향을 주지 않는 막 두께로 하는 것이 바람직하다. 광 입사 단부면(31a) 또는 파이버 번들(2)의 광 출사 단부면(21a) 중 어느 한쪽에 보호막(10)이 성막되어 있을 경우에는 보호막(10)의 광 도파 방향의 광로 길이(d×N, 여기서 d는 광 도파 방향의 막 두께, N은 보호막(10)의 굴절률)와 도광시키는 광의 파장(λ)이 하기식 (1)을 충족하는 것이 바람직하다.In order to minimize the loss due to reflection, the film thickness of the
d×N=(λ/2)×n …(1)d × N = (λ / 2) × n (One)
(단, n은 1 이상의 정수)(Where n is an integer of 1 or more)
광 입사 단부면(31a) 또는 파이버 번들(2)의 광 출사 단부면(21a) 양쪽에 보호막(10)이 성막되어 있을 경우에는, 양쪽에 성막되는 보호막(10)이 동일한 굴절률을 갖는 경우에는 (1)식에 있어서 d를 보호막(10)의 총 막 두께로 하면 된다. 그러나, 양쪽에 성막할 경우, 양 단부면에 성막된 보호막끼리가 접촉에 의해 반응이나 일체화 등이 생기지 않도록 각 단부면에 성막되는 보호막(10)은 적어도 가장 표면에 있는 최상층이 이종 재료에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 그 경우, 파이버 번들(2)의 광 출사단(21a) 상에 성막된 보호막(10)의 막 두께를 df, 동일하게 굴절률을 Nf로 하고, 투광성 광학 부재(3)의 광 입사단(31a) 상에 성막된 보호막(10)의 막 두께를 dg, 동일하게 굴절률을 Ng로 하면, 이들이 하기식 (2)를 충족하는 것이 바람직하다.When the
(df×Nf)+ (dg×Ng)= (λ/2)×n …(2)(d f × N f ) + (d g × N g ) = (λ / 2) × n... (2)
(단, n은 1 이상의 정수)(Where n is an integer of 1 or more)
흡수에 의한 손실을 작게 하기 위해서는 보호막(10)은 막 두께가 얇은 쪽이 바람직하다. 막 두께가 클수록 막의 광 에너지 흡수가 크기 때문에, 흡수된 에너지에 의해 보호막(10)이 열 열화되고, 그것에 따른 변색이나 균열 등을 생기기 쉬워진다. 따라서 상기 식 (1) 및 (2)에 있어서 n은 1인 것이 바람직하다. 그러나, 흡수에 의한 손실로의 영향의 정도에 따라서는 반사에 의한 영향에 비해 흡수에 의한 영향쪽이 커진다. 그 경우는 상기 식 (1) 및 (2)에 있어서 n=1로 했을 때의 막 두 께보다 얇은 막 두께에 있어서 보다 광 손실을 작게 할 수 있다.In order to reduce the loss due to absorption, the
보호막(10)의 바람직한 막 두께를 조사하기 위해서, 도 5에 나타내어지는 광 디바이스(110)를 제작하고, 다른 막 두께의 보호막(10)을 사용했을 경우의 출사광의 광 출력의 경시 변화를 측정했다. 도면에 나타내어지는 바와 같이 광 디바이스(110)는 광 파이버(111a,111b)와, 페롤(112a,112b)과, 슬리브(113) 등으로 구성되어 있고, 슬리브(113) 내로 각 페롤에 삽입된 광 파이버(111a,111b)가 막 두께(d)의 보호막(10)을 통해서 접촉되어 있다. 접촉면에 있어서 페롤의 단부는 반구면 형상으로 연마되어 있고, 보호막(10)은 광 파이버(111a)측의 단부면에 성막되어 있다.In order to investigate the preferable film thickness of the
보호막(10)의 막 두께(d)를 λ/2, λ/4, λ/6으로 한 광 디바이스(110)를 이용하고, 파장 405㎚, 출력 160㎽의 레이저 광을 광 파이버(91a)에 입사했을 때의 광 파이버(91b)로부터의 출사광의 광 출력의 경시 변화를 측정했다. 보호막(10)의 성막 방법으로서는 증착법을 이용했다. 도 6은 그 측정 결과를 나타낸 도면이고, 세로축은 입사광의 출력값에 대한 출사광의 출력값의 비율을 나타내고 있다. 이 때, 각 막에 있어서의 직경 약 60㎛의 영역을 레이저 광이 통과한다.Using the
도 6에 나타내어지는 바와 같이, 막 두께(d)가 작을수록 출사광의 광 출력의 저하는 적다(즉, 광 손실이 적다). 또한, 실험 후의 각각의 보호막(10)을 현미경 관찰한 결과, d=λ/6의 막의 외관 변화는 거의 보여지지 않았지만, d=λ/4 및 λ/2의 막은 레이저 광의 통과 부분으로 생각되는 영역의 변색이 확인되었다. 또한, d=λ/2의 막은 변색된 부분의 주변에 막의 균열이 확인되었다. d=λ/2 및 d=λ/4의 막에 보여진 변색은 레이저 광의 열에 의해 막이 융해되었기 때문(열 열화)인 것으로 생각된다. 이 결과로부터, 막 두께(d)가 클수록 막에 의한 레이저 광의 에너지 흡수가 크고, 이 흡수에 의해 막 질이 변화되어 광 손실이 커지는 것으로 생각된다.As shown in Fig. 6, the smaller the film thickness d, the lower the decrease in the light output of the emitted light (i.e., the less the light loss). In addition, as a result of microscopic observation of each
또한 도 7은 보호막(10)의 막 두께를 d=λ/6 및 λ/12의 MgF2막으로 하고, 상기 측정과 마찬가지로 하여 광 손실값의 경시 변화를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 보호막(10)의 성막은 이온 어시스트법에 의해 행했다. 도 7에 나타내어지는 바와 같이, d=λ/6과 d=λ/12의 막에서는 광 출력의 변화의 방법이 거의 동일하고, 모두 1000시간 후의 출사광의 광 출력의 저하율은 10% 미만이다.7 shows the result of measuring the time-dependent change in the light loss value with the MgF 2 films having d = λ / 6 and λ / 12 as the film thicknesses of the
이들 결과로부터, 보호막(10)이 MgF2막이고, 입사되는 광이 파장 405㎚, 출력 160㎽의 레이저 광인 경우에는 광 손실에 대한 영향이 반사에 의한 영향에 비해 흡수에 의한 영향쪽이 크고, 보호막(10)의 막 두께(d)가 λ/6 이하이면, 1000시간 후의 출사광의 광 출력의 저하율은 10% 미만으로 억제할 수 있어 바람직하다고 생각된다.From these results, when the
광 손실에 대한 반사에 의한 영향과 흡수에 의한 영향의 비율은 레이저 광의 출력이나 파장, 또한 보호막(10)의 재질에 따라 다르고, 식 (1) 또는 식 (2)를 충족하는 막 두께일 경우가 바람직한 경우도 있고, 막 두께(d)가 λ/6 이하인 것이 바람직할 경우도 있다. 그러나, 파장 190㎚~530㎚의 광은 에너지 밀도가 높기 때문에, 출력에도 의하지만, 보호막(10)의 막 두께(d)는 λ/6 이하인 것이 바람직하다 고 생각된다. 또한, 접촉부에 있어서 광 입사 단부면 및 광 출사 단부면 양쪽에 보호막(10)이 성막되어 있을 경우에는, 막 두께는 양쪽에 성막되어 있는 보호막(10)의 막 두께의 합계로 한다(d=df+dg).The ratio of the influence of the reflection to the light loss and the influence of the absorption depends on the output or wavelength of the laser light and the material of the
보호막(10)의 성막 방법은 제한되지 않지만, 보호막(10)과 성막되는 단부면의 계면에서의 광 손실을 적게 하기 위해서는 성막 전에 피성막면의 클리닝이 가능한 성막 방법이 바람직하다. 또한, 막의 치밀성이 높을수록 광 에너지 밀도가 높은 광을 도파시켰을 때에 보호막(10) 자체의 광의 에너지 흡수에 의한 막 질 변화가 적어지므로, 보다 치밀한 막을 성막할 수 있는 성막 방법이 바람직하다. 성막 전에 피성막면의 클리닝이 가능하고, 또한, 치밀성이 높은 막을 성막할 수 있는 성막 방법으로서는 이온 어시스트법, 이온 도금법, 스퍼터링법 등을 들 수 있다.Although the film formation method of the
성막 전에 피성막면의 클리닝이 가능하고, 또한, 치밀성이 높은 막을 성막할 수 있는 성막 방법으로서는 이온 어시스트법, 이온도금법, 스퍼터링법 등을 들 수 있다.As the film forming method which can clean the film formation surface before the film formation and can form a film with high density, an ion assist method, an ion plating method, a sputtering method, and the like can be given.
도 8은 증착법과 이온 어시스트법 각각의 방법으로 성막된 막 두께 λ/6의 보호막(10)(MgF2막)을 사용하고, 상기 측정과 마찬가지로 하여 광 손실값의 경시 변화를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 8에 나타내어지는 바와 같이, 증착법보다 이온 어시스트법으로 성막한 보호막(10)을 사용한 쪽이 광 출력의 저하가 적어 바람직한 것을 알 수 있다.Fig. 8 shows the results of measuring the time-dependent change in the light loss value using the protective film 10 (MgF 2 film) having a film thickness λ / 6 formed by the deposition method and the ion assist method, respectively, in the same manner as the above measurement. will be. As shown in FIG. 8, it is understood that the use of the
파이버 번들(2)에 있어서 번들되는 광 파이버(20)의 수나, 번들부에 있어서 의 배열 패턴은 특별히 제한되지 않는다. 번들부의 배열로서는 1차원상(라인상), 2차원상(동심원상을 포함함) 등을 들 수 있고, 요구되는 출사 패턴에 따라 배열된 것이어도 된다. 도 9(a)~(d)에 배열 패턴의 예를 게시한다.The number of
파이버 번들(2)의 바람직한 형태로서는 도 10에 나타내어지는 파이버 번들(4)을 들 수 있다. 도 10을 참조해서 파이버 번들(4)에 대해서 설명한다. 도 10은 파이버 번들(4)의 광 도파 방향의 개략 단면도이다.As a preferable form of the
파이버 번들(4)은 복수의 광 파이버(50)에 개별적으로 입사된 복수의 입사광(L1)을 집적하여 출사시키도록 복수의 광 파이버(50)가 광 출사단(52)측에서 배열되어 묶여진 집적 기능 파이버 번들부(5)와, 집적 기능 파이버 번들부(5)로부터의 출사광을 균일화시켜 출사시키는 광 파이버(60)를 구비한 균일 기능 파이버부(6)를 갖는 제 1 파이버 번들부(7)와, 복수의 제 1 파이버 번들부(7)로부터의 출사광을 집적하여 출사시키도록 복수의 제 1 파이버 번들부의 균일 기능 파이버부(7)가 광 출사단(82)측에서 배열되어 묶여진 제 2 파이버 번들부(8)를 구비한 것이다.The
도 10에 있어서 집적 기능 파이버 번들부(5)의 광 출사단(52)과 균일 기능 파이버부(6)의 광 입사단(61)은 각각 페롤(60a,70a)(도 10에서는 도시 생략)에 삽입되어 슬리브(80)(유지 부재) 내에 있어서 보호막(10)을 통해 옵티컬 콘택트에 의해 접촉되어 있다. 따라서, 집적 기능 파이버 번들부(5)와 균일 기능 파이버부(6)는 착탈 가능하다.In FIG. 10, the
페롤(50a 및 60a)에 삽입된 양 단부면은 연마 가공되어 있고, 그 단부면 형 상은 접속 손실이 적게 되는 형상이면 특별히 제한되지 않고, 반구면 형상이나 평면 형상 등을 들 수 있다. 페롤(50a 및 60a)로서 SC 페롤을 사용하는 경우에는 슬리브(80)로서 SC 커넥터를 사용할 수 있다.Both end faces inserted into the
도 11은 도 10의 집적 기능 파이버 번들부(5)의 광 출사단(52)과 균일 기능 파이버부(6)의 광 입사단(61)의 접촉부에 있어서의 확대 단면도, 도 12는 도 10의 집적 기능 파이버 번들부(5)의 광 출사 단부면(52a)과 균일 기능 파이버부(6)의 광 입사단(61a)의 개략도이다. 도 12에 나타내어지는 바와 같이, 균일 기능 파이버부(6)의 광 파이버(60)는 적어도 광 입사 단부면(61a)에 있어서 집적 기능 파이버 번들부(5)의 광 출사 단부면(52a)에 있어서의 광 출사 영역(52r)과 동등 이상의 크기의 코어부(61r)를 갖는 것이다. 이러한 구성으로 함으로써 균일 기능 파이버부(6)는 집적 기능 파이버 번들부(5)로부터의 출사광 전부를 수광해서 균일화시켜 출사시킬 수 있다.FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a contact portion between the
복수의 광 파이버(50)의 재료계는 특별히 제한은 없고, SiO2나 석영을 주성분으로 하는 유리계 광 파이버 등을 들 수 있고, 입사광(L1)의 파장에 따라 바람직한 재료를 선택할 수 있다. 광 파이버의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 광원 등으로의 이용을 고려한 경우에는 멀티 모드 광 파이버가 바람직하다.Material system of the plurality of
복수의 광 파이버(50)는 집적 기능 파이버 번들부(5)를 구성하는 것이므로, 보다 고밀도로 집적 가능하게 되도록 그 섬유 지름은 보다 세경(細徑)인 것이 바람직하다. 그러나, 광 파이버는 세경화되면 될수록 취급성이 곤란하게 되고, 섬유 길 이도 그 취급의 곤란성, 생산상의 수율의 점에서도 짧게 해야만 하는 등 설계 자유도가 제한되어 버린다. 또한, 배경기술에 있어서 서술한 바와 같이, 매우 세경의 광 파이버를 고밀도로 집적시킨 파이버 번들은 케이블화 처리가 매우 어렵다. 따라서, 가능한 한 지름의 굵은 광 파이버에 의해 집적 구조를 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 파이버 번들(5)은 집적 기능 파이버 번들부(5)로부터의 출사광을 균일화해서 출사시키는 균일 기능 파이버부(6)를 더욱 묶어서 집적시키는 2단 집적 구조로 하고 있다. 따라서, 요구되는 광량이 결정되어 있을 경우, 이러한 2단 집적 구조는 통상의 단일 집적 구조의 것에 비해서 한번에 집적시키는 광 파이버의 수가 적어지게 된다. 즉, 단일 집적 구조의 것에 비해서 대구경의 광 파이버에 의해 집적 기능 파이버 번들부(5)를 형성하는 것이 가능하다. 예컨대, 단일 집적 구조의 경우에 있어서 외경이 50㎛ 정도의 광 파이버를 집적시킬 경우, 도 10에 나타내어지는 구성에서는 외경 80㎛ 정도로 하는 것이 가능하다. 이 정도의 섬유 지름을 갖고 있으면, 섬유 길이도 취급성이 용이한 50㎝~1m 정도로 할 수 있다.Since the some
또한, 집적시키는 광 파이버의 개수가 많을 경우, 예컨대 20개를 초과하는 경우에는 취급성이 용이하지 않으므로, 섬유를 묶을 때에 이용하는 접착제의 양에 불균일이 생기기 쉽고, 이 접착 얼룩에 의해 파이버 번들의 광 출사 단부면을 연마할 때에 영향을 미쳐 연마 상태를 불안정하게 할 가능성이 있다. 상기한 바와 같이, 파이버 번들(4)은 집적 기능 파이버 번들부(5)로 집적시키는 광 파이버의 수를 적게 할 수 있으므로, 접착 얼룩이 생기기 어렵게 할 수도 있다. 또한, 집적도의 고밀도화의 요구에 대해서도 후기하는 바와 같은 집적 기능 파이버 번들부를 다단 구조로 함으로써 하나의 집적 개수를 취급성이 용이한 개수로 유지한 채 집적도를 높게 하는 것이 가능하다.In addition, when the number of optical fibers to be integrated is large, for example, when the number of optical fibers exceeds 20, the handling is not easy, and therefore, the amount of the adhesive used to bundle the fibers is likely to be nonuniform, and the adhesive stain causes the optical bundle fiber to There is a possibility of affecting the polishing of the exit end surface and making the polishing state unstable. As described above, since the
집적 기능 파이버 번들부(5)에 있어서 복수의 광 파이버(50)의 배열 패턴은 특별히 제한은 없지만, 도 13(a) 및 (b)에 나타내어지는 동심원상(2차원상)으로 밀접시켜 묶은 배열로 하면 세경의 광 파이버를 묶기 쉬워 바람직하다. 최종적인 출사 패턴은 제 2 파이버 번들부(8)의 광 출사단(82)에 있어서의 균일 기능 파이버부(6)의 배열 패턴에 의해 결정되므로, 파이버 번들(4)에 있어서는 집적시키기 쉬운 동심원상의 배열로 묶는 것이 가능하다.The arrangement pattern of the plurality of
균일 기능 파이버부(6)는 1개의 멀티 모드 광 파이버(60)로 이루어지고, 그 재료계는 특별히 제한되지 않지만, 복수의 광 파이버(50)가 묶여진 집적 기능 파이버 번들부(5)로부터의 출사광을 균일화시켜 출사시키는 것이므로, 복수의 광 파이버(50)와 동일한 재료계의 광 파이버인 것이 바람직하다.The uniform
상기한 바와 같이, 집적 기능 파이버 번들부(5)는 세경 섬유를 집적시킨 것이므로, 고밀도로 집적시킨 경우에는 취급성의 곤란성 때문에 섬유 길이를 그다지 길게 할 수 없다. 균일 기능 파이버부(6)는 복수의 광으로 이루어지는 집적 기능 파이버 번들부(5)로부터의 출사광을, 멀티 모드 섬유로 이루어지는 광 파이버(60)를 도광 중에 생기는 광의 간섭이나 모드간의 상호 작용 등에 의해 균일화시켜 출사시키는 것이므로, 광 파이버(60)의 길이는 긴 쪽이 바람직하다. 따라서, 균일 기능 파이버부(6)에 의해 파이버 번들 전체의 길이를 조정할 수 있다. 도광 중의 광 손실을 고려하면 광 파이버(60)의 길이는 10㎝ 이상 5m 이하인 것이 바람직하고, 1m 이상 5m 이하인 것이 보다 바람직하다.As mentioned above, since the integration function
균일 기능 파이버부(6)로부터의 출사광은 니어 필드 패턴(near field pattern)에 의해 그 강도 분포를 측정해도 균일성이 높은 것이 된다. 도 14는 집적 기능 파이버 번들부(5)를 구성하는 복수의 광 파이버(50)로서 코어 지름 60㎛, 외경 80㎛의 석영계 멀티 모드 광 파이버 4개를 이용하고, 균일 기능 파이버부(6)의 광 파이버(60)로서 코어 지름 230㎛, 외경 250㎛의 석영계 멀티 모드 광 파이버를 이용하여 제작한 제 1 파이버 번들부(7)에 광을 입사시켰을 때의 출사광의 니어 필드 패턴이다. 도 14에 있어서 세로축은 출사광의 최대값을 1.0으로 하고, 각 위치에서의 출력 광의 최대값에 대한 강도비를 나타내고 있다. 도 14에 나타내어지는 바와 같이, 제 1 파이버 번들부(7)로부터의 출사광 패턴은 코어부에 있어서 대략 균일한 강도 분포를 갖고 있다. 따라서, 제 1 파이버 번들부(7)만의 구성으로 해도 출사광의 균일성이 높은 파이버 번들을 제공할 수 있다.Even if the light emitted from the uniform
파이버 번들(4)의 광 출사단은 제 2 파이버 번들부(8)의 광 출사단(82)이다. 따라서, 파이버 번들(4)로부터의 출사광(L2)의 출사 패턴은 광 출사단(82)에 있어서의 균일 기능 파이버부(6)의 광 파이버(60)의 배열에 의해 변화시킬 수 있다(도 9(a)~(d)를 참조.).The light exit end of the
예컨대, 직사각의 미러 전체를 조사하는 광원으로서 사용하는 경우에는 도 9(a) 또는 (b)와 같이 1차원상으로 밀접시킨 배열 패턴으로 광 파이버(60)를 배열하면 된다. 도 9(a) 또는 (b)에 나타내어지는 패턴을 세경 파이버만으로 집적시키려고 한 경우에는 그 취급성의 어려움 때문에 무효 영역이 많은 출사 패턴으로 되 기 쉽고, 그 결과 균일성이 나쁜 광원이 되기 쉽다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태의 파이버 번들(4)은, 집적 기능 파이버 번들부(5)에 있어서는 집적시키기 쉬운 동심원상의 배열로 하고, 취급성이 용이한 구경이 큰 균일 기능 파이버부(6)의 광 파이버(60)를 원하는 배열로 해서 묶음으로써 출사 패턴을 형성할 수 있으므로, 제조가 간이하고, 또한, 균일성이 양호한 광을 출사시킬 수 있다.For example, when using it as a light source which irradiates the whole rectangular mirror, what is necessary is just to arrange | position the
또한, 도 9(d)에 나타내어지는 바와 같이, 이간된 출사 위치로부터 복수의 광을 출사시키는 경우 등에는 각 출사점에 있어서 균일성이 높은 광을 출사시킬 수 있다.As shown in Fig. 9 (d), when a plurality of lights are emitted from the separated emission positions, light having high uniformity can be emitted at each emission point.
파이버 번들(4)은 집적 기능 파이버 번들부(5)와 균일 기능 파이버부(6)가 옵티컬 콘택트에 의해 접촉된 구성으로 되어 있다. 따라서, 집적 기능 파이버 번들부(5)와 균일 기능 파이버부(6)를 용이하게 착탈할 수 있다. 종래의 단일 집적 구조의 경우 등에는 파이버 번들을 구성하는 복수의 광 파이버 중 1개에 고장이나 기능 저하를 보였을 경우나, 광원으로서의 사양이 변경되었을 경우 등은 파이버 번들 마다 교환해야만 하고, 파이버 번들로부터의 출사광을 입사시키는 광학 소자 등과의 위치 맞춤 등을 그 때마다 다시 행할 필요가 있다. 본 실시형태의 파이버 번들(4)은 집적 기능 파이버 번들부(5)만을 착탈해서 바꾸는 것이 가능하므로, 광학 소자 등과의 위치 맞춤이 되어 있는 균일 기능 파이버부(6)측을 움직이는 일 없이 보수 관리할 수 있다.The
예컨대, 도 9(d)에 나타내는 바와 같이 2점을 동시에 빛나게 해서 각각을 다른 광학계에 입사시키는 경우와 같이, 각 점마다 출사광 강도나 파장 등을 설정하 고 싶을 경우에도, 각 점에 접속되는 제 1 파이버 번들부(7)의 집적 기능 파이버 번들부(5)만을 사양에 맞는 것으로 변경하는 것만으로도 좋기 때문에, 각 점의 광학계로의 위치 조정 등을 그 때마다 행하지 않고, 자유롭게 각 점으로부터 출사시키는 광의 특성을 변경할 수 있다.For example, as shown in Fig. 9 (d), even if it is desired to set the output light intensity, the wavelength, or the like for each point, such as when two points are shined simultaneously and each is incident on a different optical system, they are connected to each point. Since only the integrated function
파이버 번들(4)은, 도 15에 나타내어지는 바와 같이, 파이버 번들(4)의 집적 기능 파이버 번들부(5)를 구성하는 복수의 광 파이버(50) 중 적어도 1개의 광 파이버(50)의 광 입사단(51)에, 복수의 광 파이버(90)에 개별적으로 입사된 복수의 입사광(L1)을 집적하여 출사시키도록 복수의 광 파이버(90)가 광 파이버(90)의 출사단(92)측으로 배열되어 묶여진 제 2 집적 기능 파이버 번들부(9)의 광 출사단(92)이 접촉된 구성으로 하고(도 16), 집적 기능 파이버 번들부를 다단화한 구성으로 할 수 있다. 도 15는 집적 기능 파이버 번들부를 2단 구조로 했을 경우를 예로 나타내고 있다. 이 때, 적어도 1개의 광 파이버(50)는 광 파이버(50)의 광 입사 단부면(51a)에 있어서 제 2 집적 기능 파이버 번들부(9)의 광 출사 단부면(92a)에 있어서의 광 출사 영역(92r)보다 큰 코어부(51r)를 갖는 것이다(도 12를 참조).As shown in FIG. 15, the
제 2 집적 파이버 번들부(9)는 파이버 번들(4)의 집적 기능 파이버 번들부(5)와 동일한 구성으로 되어 있고, 또한, 다단화할 때의 접촉부의 구성도 파이버 번들(4)과 같다. 따라서, 파이버 번들(4)과 마찬가지로 착탈 가능하고, 또한, 집적 기능 파이버 번들부가 다단화되어 있으므로, 보다 고밀도로 광을 집적시킬 수 있다. 도 15에서는 집적 기능 파이버 번들부를 2단 구조로 한 경우를 나타내고 있지만, 동일한 구성에 의해 집적 기능 파이버 번들부를 늘려 더욱 다단화하는 것이 가 능하다.The second integrated
파이버 번들(4)에 있어서도 도광시키는 광이 광 에너지 밀도가 높은 단파장의 광 등인 경우에는 상기한 접촉부에 있어서 착탈시에 단부면을 손상시키는 현상이 마찬가지로 생긴다. 따라서, 그 경우는, 접촉 개소에는 보호막(10)을 개재시키는 것이 바람직하다.Also in the
파이버 번들(4)과 같이, 집적 구조가 다단화되어 있는 경우에는 되돌림 광의 영향이 각 집적부에 대해서 생기므로, 영향을 받는 개소가 많이 존재하게 된다. 따라서, 광 파이버 단부면 보호 구조(1)는 파이버 번들(4)에 바람직하게 이용할 수 있다. In the case where the integrated structure is multistage like the
광 파이버 단부면 보호 구조(1)는 이상과 같이 구성되어 있다.The optical fiber end
광 파이버 단부면 보호 구조(1)는 파이버 번들(복수의 광 파이버)(2)의 광 출사단(21)과 투광성 광학 부재(3)의 광 입사단(31)이 접착을 억제하는 보호 매체(10)를 통해서 접촉된 구조를 갖고 있고, 단부면 보호 부재인 투광성 광학 부재(3)가 착탈 가능한 것이다. 이러한 구성에서는, 파이버 번들(2)의 광 출사 단부면(21a)을 일괄해서 보호할 수 있고, 또한, 투광성 광학 부재(3)와 광 출사 단부면(21a)의 접착을 억제하는 보호 매체(10)를 통해서 접촉되어 있으므로, 착탈시에 단부면끼리가 붙어서 파손되기 쉬운 450㎚ 이하의 단파장의 광이나 에너지 밀도가 높은 광을 도파시킬 경우나 UV 클리닝 처리를 단부면에 실시했을 경우에도 단부면을 파손하는 일 없이 투광성 광학 부재(3)를 착탈시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 파이버 번들(2)의 광 출사 단부면(21a)을 일괄해서 보호할 수 있고, 단부 면 보호 부재가 착탈 가능한 광 파이버 단부면 보호 구조(1)를 제공할 수 있다.The optical fiber end
(설계변경)(Design change)
본 실시형태에 있어서 복수의 광 파이버(2)로서 파이버 번들을 예로 들어 설명하였지만, 파이버 번들 이외의 것, 예컨대, 섬유 어레이 등에도 적용가능하다.In the present embodiment, the fiber bundle is described as the plurality of
또한, 보호 매체(10)가 막체일 경우에 대해서 설명했지만, 막체에는 한정되지 않는다.In addition, although the case where the
[실시예]EXAMPLE
본 발명에 따른 실시예에 대해서 설명한다.An embodiment according to the present invention will be described.
(실시예1)Example 1
도 1에 나타내어지는 광 파이버 단부면 보호 구조를 이하와 같이 해서 제작했다.The optical fiber end surface protection structure shown in FIG. 1 was produced as follows.
우선, 도 10에 나타내어지는 2단 집적 구조를 갖는 파이버 번들을 제작했다. 집적 기능 파이버 번들부의 광 파이버로서 섬유 길이 1m, 코어 지름 60㎛, 외경 80㎛의 석영계 멀티 모드 유리 광 파이버 12개를 준비하고, 광 파이버를 4개씩 한쪽의 단부에서 묶어 번들화하여 3개의 집적 기능 파이버 번들부를 제작했다. 번들화는, 도 9(a)에 나타내어지는 바와 같이 4개의 광 파이버가 2차원상으로 밀접해서 배열되도록 묶은 후 접착제에 의해 고정함으로써 행하였다.First, a fiber bundle having a two-stage integrated structure shown in FIG. 10 was produced. As the optical fiber of the integrated function fiber bundle part, 12 quartz multi-mode glass optical fibers having a fiber length of 1 m, a core diameter of 60 μm, and an outer diameter of 80 μm are prepared, and four optical fibers are bundled at one end and bundled and bundled into three integrated fibers. A functional fiber bundle was produced. Bundling was performed by tying four optical fibers so as to be closely arranged in two dimensions as shown in Fig. 9A, and then fixing them with an adhesive.
다음에, 균일 기능 파이버부의 광 파이버로서 코어 지름 205㎛, 외경 250㎛의 석영계 멀티 모드 광 파이버를 3개 준비하고, 마찬가지로 3개의 광 파이버의 일단을 묶어 번들화했다. 번들화에 있어서의 배열은 집적 기능 파이버 번들부와 달리 도 13에 나타내어지는 라인상(1차원상)으로 밀접시킨 배열로 하고, 출사단에 FC 페롤을 장착했다. 각 균일 기능 파이버부의 광 입사 단부면에는 MgF2로 이루어지는 보호막을 성막했다.Next, three quartz type multi-mode optical fibers having a core diameter of 205 µm and an outer diameter of 250 µm were prepared as optical fibers of the uniform function fiber portion, and one end of the three optical fibers was similarly bundled and bundled. Unlike the integrated functional fiber bundle portion, the arrangement in bundling is an arrangement in which lines are arranged in a line (one-dimensional) as shown in FIG. 13, and FC ferrules are attached to the exit end. The incident angle of the optical fiber end face has uniform features was formed a protective film composed of MgF 2.
집적 기능 파이버 번들부의 광 입사단 및 광 출사단, 균일 기능 파이버부의 광 입사단에 SC 페롤에 삽입한 후, 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사단과 균일 기능 파이버부의 광 입사단을 SC 커넥터에 의해 접촉시켜서 총 채널수 12의 파이버 번들을 얻었다.After inserting into the SC ferrule at the light incidence end and the light exit end of the integrated function fiber bundle part, and the light incidence end of the uniform function fiber part, the light exit end of the integrated function fiber bundle part and the light incidence end of the uniform function fiber part are brought into contact with each other by means of an SC connector. A total of 12 fiber bundles were obtained.
다음에, 6.5㎜ 지름, 길이 10㎜의 석영 유리 로드를 준비하고, 일 단부면에 반사 방지막을 배치하고, 또 한쪽의 단부면에 MgF2막으로 이루어지는 보호막을 성막해서 단부면 보호 부재로 하고, 파이버 번들의 광 출사 단부면과 단부면 보호 부재의 보호막이 성막되어 있는 면을 슬리브 내에 있어서 접촉시켜 광 파이버 단부면 보호 구조를 제작했다. 도 17은 얻어진 광 파이버 단부면 보호 구조에 있어서 접촉면에 있어서의 파이버 번들의 출사 단부면을 광 파이버 단부면 보호 구조의 출사단측으로부터 관찰한 것이다.Next, a quartz glass rod having a diameter of 6.5 mm and a length of 10 mm was prepared, an antireflection film was disposed on one end face, and a protective film made of an MgF 2 film was formed on one end face to form an end face protection member. The optical fiber end surface protection structure was produced by making the light output end surface of a fiber bundle and the surface in which the protective film of the end surface protection member are formed into a sleeve in contact. FIG. 17: observes the exit end surface of the fiber bundle in a contact surface in the obtained optical fiber end surface protection structure from the emission end side of the optical fiber end surface protection structure.
얻어진 광 파이버 단부면 보호 구조의 파이버 번들의 12개의 광 입사단에 파장 405㎚, 출력 100㎽의 레이저 광을 입사해서 출사광 파워의 경시 변화를 측정했다(총 입력 파워 1.2W).Laser light having a wavelength of 405 nm and an output of 100 kW was incident on twelve light incidence ends of the fiber bundle of the obtained optical fiber end surface protection structure, and the time-dependent change in the output light power was measured (total input power 1.2 W).
(실시예 2)(Example 2)
균일 기능 파이버부의 광 파이버로서 실시예 1보다 코어 지름이 큰 광 파이 버(코어 지름 230㎛, 외경 250㎛)를 이용하여 마찬가지로 파이버 번들을 제작하고, 같은 단부면 보호 부재에 의해 광 파이버 단부면 보호 구조를 제작했다. 실시예 1과 마찬가지로 하여 출사광 파워의 경시 변화를 측정했다.Similarly, a fiber bundle was made using an optical fiber having a core diameter larger than that of Example 1 (core diameter 230 µm and
(실시예 3)(Example 3)
실시예 1과 같은 광 파이버 단부면 보호 구조를 이용하고, 입사광의 총 입력 파워를 4.13W로 해서 마찬가지로 출사광 파워의 경시 변화를 측정했다.Using the optical fiber end surface protection structure similar to Example 1, the time-dependent change of the output light power was measured similarly, making total input power of incident light into 4.13W.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
실시예 1과 같은 파이버 번들에 있어서 광 파이버 단부면 보호 구조를 갖지 않는 것에 대해서 실시예 1과 마찬가지로 출사광 파워의 경시 변화를 측정했다.The time-dependent change of the output light power was measured similarly to Example 1 about having no optical fiber end surface protection structure in the fiber bundle like Example 1. FIG.
(평가)(evaluation)
도 18은 실시예 1 및 비교예 1에 있어서의 출사광 파워의 경시 변화를 나타낸 것이다. 도 18에 있어서 세로축은 출사광의 최대값을 1.0으로 하고, 각 위치에서의 출력 광의 최대값에 대한 강도비를 나타내고 있다. 실시예 2는 파이버 번들로서 균일 기능 파이버부를 실시예 1보다 대구경화한 것을 이용한 것이고, 실시예 1과 거의 같은 결과가 얻어졌기 때문에 도시를 생략했다. 도면에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 광 파이버 단부면 보호 구조를 구비한 것은 300시간 후에도 출력 광 파워에 거의 변화가 보여지지 않지만, 광 파이버 단부면 보호 구조를 구비하고 있지 않은 비교예 1에서는 직후부터 출력이 불안정한데다가 출사광 파워가 시간이 경과함에 따라 저하되고 있다. 이들 결과로부터, 광 파이버 단부면 보호 구조에 의해 파이버 번들의 출사 단부면이 보호되어 단부면 오염에 의한 출사광 파워 저하를 효과적으로 늦추는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 1에서는 거의 출력 저하가 보여지지 않으므로, 광 파이버 단부면 보호 구조에 의해 되돌림 광에 의한 파이버 번들의 열화도 효과적으로 억제할 수 있는 것으로 생각된다.FIG. 18 shows the change over time of the emitted light power in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. In FIG. 18, the vertical axis represents the maximum value of the emitted light as 1.0, and represents the intensity ratio with respect to the maximum value of the output light at each position. In Example 2, a fiber bundle having a larger diameter than that of Example 1 having a larger diameter than that of Example 1 was used. Since the same result as in Example 1 was obtained, illustration is omitted. As shown in the figure, the optical fiber end surface protection structure of Example 1 is hardly seen in the output optical power even after 300 hours, but in Comparative Example 1 which is not equipped with the optical fiber end surface protection structure, The output power is unstable and the output light power decreases over time. From these results, it was confirmed that the output end surface of the fiber bundle is protected by the optical fiber end surface protection structure, which effectively slows down the emission light power drop due to the end surface contamination. In addition, in Example 1, since output fall is hardly seen, it is thought that the optical fiber end surface protection structure can also effectively suppress deterioration of the fiber bundle by return light.
또한 도 19는 실시예 3에 있어서의 출사광 파워의 경시 변화를 나타낸 것이다. 도 19는 도 18과 달리 세로축은 출사광의 출력값을 나타내고 있다. 도 19에 있어서도 출사광 파워의 저하는 600시간 후에 있어서도 거의 보여지지 않는다. 총 입력 파워가 4.0W를 초과할 경우에 있어서도 광 파이버 단부면 보호 구조에 의해 단부면 오염에 의한 출사광 파워 저하를 효과적으로 늦추는 것이 확인되었다.19 shows the change over time of the output light power in Example 3. FIG. FIG. 19 differs from FIG. 18 in that the vertical axis represents the output value of the emitted light. Also in Fig. 19, the decrease in the emitted light power is hardly seen even after 600 hours. Even when the total input power exceeded 4.0 W, it was confirmed that the optical fiber end face protection structure effectively delayed the emission light power drop due to the end face contamination.
이상의 결과로부터 본 발명의 광 파이버 단부면 보호 구조의 유용성이 확인되었다.From the above results, the usefulness of the optical fiber end surface protection structure of this invention was confirmed.
본 발명의 광 파이버 단부면 보호 구조는 특히 자외광용 광 파이버 및 파이버 번들의 단부면 보호 구조로서 바람직하게 이용할 수 있다.The optical fiber end surface protection structure of the present invention can be suitably used particularly as an end surface protection structure of the optical fiber and fiber bundle for ultraviolet light.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 광 파이버 단부면 보호 구조의 구성을 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the structure of the optical fiber end surface protection structure of embodiment which concerns on this invention.
도 2는 접촉부가 접합된 광 파이버의 접촉부의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a contact portion of an optical fiber in which a contact portion is bonded.
도 3은 산화물 막 및 불화물 막의 파장 248㎚의 펄스 레이저 광의 흡수 계수와 손상 임계값의 관계를 나타내는 도면이다.Fig. 3 is a graph showing the relationship between absorption coefficients and damage thresholds of pulse laser light having a wavelength of 248 nm between oxide films and fluoride films.
도 4는 파이버 번들의 광 출사 단부면과 투광성 광학 부재의 광 입사 단부면이다.4 is a light exit end face of the fiber bundle and a light incident end face of the translucent optical member.
도 5는 보호막의 차이에 의한 출사광의 광 출력 특성의 평가에 이용한 광 디바이스의 요부 개략 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of principal parts of an optical device used for evaluation of light output characteristics of emitted light due to a difference in protective film.
도 6은 보호막의 막 두께를 λ/2, λ/4, λ/6으로 했을 때의 출사광의 광 출력의 경시 변화를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the time-dependent change of the light output of the emitted light, when the film thickness of a protective film is set to (lambda) / 2, (lambda) / 4, (lambda) / 6.
도 7은 보호막의 막 두께를 λ/6 및 λ/12로 했을 때의 출사광의 광 출력의 경시 변화를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the time-dependent change of the light output of emitted light when the film thickness of a protective film is set to (lambda) / 6 and (lambda) / 12.
도 8은 보호막의 성막 방법을 증착법 및 이온 어시스트법으로 했을 때의 출사광의 광 출력의 경시 변화를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the time-dependent change of the light output of the emitted light, when the deposition method of a protective film is made into the vapor deposition method and the ion assist method.
도 9(a)~(d)는 파이버 번들의 광 출사 단부면에 있어서의 균일 기능 파이버부의 배열을 나타내는 도면이다.9 (a) to 9 (d) are diagrams showing the arrangement of the uniform functional fiber portions on the light exit end face of the fiber bundle.
도 10은 본 발명에 따른 실시형태의 광 파이버 단부면 보호 구조에 있어서의 바람직한 형태의 파이버 번들의 구성을 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which shows the structure of the fiber bundle of a preferable aspect in the optical fiber end surface protection structure of embodiment which concerns on this invention.
도 11은 도 10에 나타내어지는 파이버 번들의 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사단과 균일 기능 파이버부의 광 입사단의 접촉부에 있어서의 확대 단면도이다.FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the contact portion between the light output end of the integrated function fiber bundle portion and the light incident end of the uniform function fiber portion of the fiber bundle shown in FIG. 10.
도 12는 도 10에 나타내어지는 파이버 번들의 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사 단부면과 균일 기능 파이버부의 광 입사 단부면의 개략도이다.FIG. 12 is a schematic view of the light exit end face of the integrated function fiber bundle part of the fiber bundle shown in FIG. 10 and the light incident end face of the uniform function fiber part. FIG.
도 13(a) 및 (b)는 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사 단부면에 있어서의 배열을 나타내는 도면이다.13 (a) and 13 (b) are diagrams showing the arrangement in the light exit end face of the integrated function fiber bundle portion.
도 14는 균일 기능 파이버부로부터의 출사광의 니어 필드 패턴의 강도 분포이다.14 is the intensity distribution of the near field pattern of the emitted light from the uniform function fiber portion.
도 15는 도 10의 파이버 번들의 집적 기능 파이버 번들부를 다단 구조로 했을 경우의 구성을 나타내는 단면도이다.FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration in a case where the integrated function fiber bundle portion of the fiber bundle of FIG. 10 has a multistage structure.
도 16은 도 15에 나타내어지는 파이버 번들의 제 2 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사단과 집적 기능 파이버 번들부의 광 입사단의 접촉부에 있어서의 확대 단면도이다.FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of the contact portion between the light output end of the second integrated function fiber bundle portion of the fiber bundle shown in FIG. 15 and the light incident end of the integrated function fiber bundle portion.
도 17은 실시예 1의 광 파이버 단부면 보호 구조의 광 출사단측으로부터 관찰한 접촉면에 있어서의 파이버 번들의 출사 단부면이다.17 is an exit end face of the fiber bundle on the contact surface observed from the light exit end side of the optical fiber end face protection structure of Example 1. FIG.
도 18은 실시예 1 및 비교예 1에 있어서의 출사광 파워의 경시 변화를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the time-dependent change of the output light power in Example 1 and the comparative example 1. FIG.
도 19는 실시예 3에 있어서의 출사광 파워의 경시 변화를 나타내는 도면이다.19 is a diagram showing changes over time of the emitted light power in Example 3. FIG.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 : 광 파이버 단부면 보호 구조1: optical fiber end face protection structure
10 : 보호막(보호 부재)10: protective film (protective member)
2 : 파이버 번들(복수의 광 파이버)2: fiber bundle (plural optical fibers)
21 : 파이버 번들(복수의 광 파이버)의 광 출사단21: Light exiting group of fiber bundles (plural optical fibers)
21a : 파이버 번들(복수의 광 파이버)의 광 출사 단부면21a: light exit end surface of a fiber bundle (plural optical fibers)
3 : 투광성 광학 부재3: translucent optical member
31 : 투광성 광학 부재의 광 입사단31: light incident end of the light transmitting optical member
31a : 투광성 광학 부재의 광 입사 단부면31a: light incident end face of the light transmitting optical member
4 : 파이버 번들4: fiber bundle
5 : 집적 기능 파이버 번들부5: Integrated function fiber bundle
50,60,90 : 광 파이버50,60,90: optical fiber
51,91 : 광 입사단51,91: light incident end
51r,61r : 코어부51r, 61r: Core part
52 : 광 출사단(집적 기능 파이버 번들부의 광 출사단)52: light emitting end (light emitting end of the integrated function fiber bundle)
52a : 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사 단부면52a: Light exit end face of the integrated function fiber bundle
52r : 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사 영역52r: Light exit area of the integrated function fiber bundle
6 : 균일 기능 파이버부6: uniform function fiber part
61 : 균일 기능 파이버부의 광 입사단61: light incident end of the uniform function fiber portion
62 : 균일 기능 파이버부의 광 출사단62: light emitting end of the uniform function fiber portion
61a : 균일 기능 파이버부의 광 입사 단부면 61a: light incident end face of uniform function fiber part
7 : 제 1 파이버 번들부7: first fiber bundle
8 : 제 2 파이버 번들부 8: second fiber bundle
82 : 제 2 파이버 번들부의 광 출사단82: light exit end of the second fiber bundle
82a : 제 2 파이버 번들부의 광 출사 단부면82a: light exit end surface of the second fiber bundle part
9 : 제 2 집적 기능 파이버 번들부9: second integrated function fiber bundle
92 : 제 2 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사단92: light exit end of the second integrated function fiber bundle unit
92r : 제 2 집적 기능 파이버 번들부의 광 출사 영역92r: light emission area of the second integrated function fiber bundle part
L1 : 입사광L1: incident light
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