(57)【要約】【課題】  光ファイバ端部のクラッドの表面に金属メッキが施されるとともに、該金属メッキの外周に金属パイプが挿通され、さらに、その外周に金属製コネクタが装着された端末加工光ファイバにおいて、端末部の放熱特性並びに耐久性を改善させることにある。【解決手段】  光ファイバ２の端部のクラッド表面２ｂは光ファイバ２と金属メッキ層（４）の両者に化学結合した分子接着剤層３で被覆され、分子接着剤層３の表面には、これに化学結合した無電解金属メッキ層４が形成され、更に、無電解金属メッキ層４の表面に電解金属メッキ層５を形成する。さらに、金属メッキ層の外周に金属パイプ６を挿通、その外周に金属製コネクタ７を装着する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの端末部のクラッド表面に金属メッキが施されるとともに、該金属メッキの外周に金属パイプが挿通され、さらに、その外側に金属製コネクタが装着された端末加工光ファイバにおいて、
（ａ）該光ファイバの端末部のクラッド表面が該クラッドと該金属メッキの両者に化学結合した分子接着剤層で被覆され、
（ｂ）該分子接着剤層の表面には、これに化学結合した無電解金属メッキ層が形成され、更に、
（ｃ）該無電解金属メッキ層の表面に電解金属メッキ層が上乗せされていることを特徴とする端末加工光ファイバ。
【請求項２】
該光ファイバのシース剥離開始部近傍の該光ファイバと該金属製コネクタとの隙間に光学接着剤が充填されている請求項１に記載の端末加工光ファイバ。
【請求項３】
該光ファイバの入射端近傍の該クラッドの外周にクラッド伝搬光を逃がすための耐熱部材を挿通し、さらに、その外周に金属製フェルールが装着された請求項１または２のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【請求項４】
該金属メッキの長さが１０ｍｍ〜２０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【請求項５】
該光学接着剤の充填長さが５ｍｍ〜１００ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【請求項６】
該光学接着剤の厚さが０．０１ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【請求項７】
該分子接着剤層の厚さが１０μｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【請求項８】
該分子接着剤層が、アルコキシ基とトリアジンジチオール基とを有する分子接着剤からなる請求項１〜７のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【請求項９】
該アルコキシ基が、該光ファイバ表面に発生させたＯＨ基とエーテル結合し他方、該トリアジンジチオール基が、該分子接着剤層に担持された無電解金属メッキ触媒とイオン結合している請求項１〜８のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【請求項１０】
ファイバレーザ用として有用な請求項１〜９のいずれかに記載の端末加工光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー用ファイバあるいはファイバレーザに使用される端末加工光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザ等の高エネルギーファイバの接続部（コネクタ）において、ファイバの固定手段として接着材を用いた場合、発生した熱により光ファイバが焼損してしまうという問題が発生した。また、接着材の熱劣化や経年変化により、接続部の耐久性の問題も生じていた。
そこで、これらの問題を解消するため、接着材の代わりに、ガラス接合用特殊はんだを用いる方法が提案された。（特許文献１）
しかし、この方法は超音波装置による超音波加熱を行なう必要があり安価な方法ではなかった。さらに、この方法で使用する、はんだは鉛を主成分とするガラス接合用特殊はんだであって、作業時あるいは製品廃棄時において環境面での問題もあった。
【０００３】
一方、この方法とは別な方法として２層の金属膜を被覆する方法が提案されている。（特許文献２）
しかしながら、この方法では、金属膜を被覆する前工程として、光ファイバの芯線に触媒を付与する工程を要する等、工程が複雑化するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−１５４４０６号全文
【特許文献２】特開２００６−３４９９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、上記の課題を解消するとともに、光ファイバの端部表面に金属メッキが施されるとともに、該金属メッキの外周に金属パイプが挿通され、さらに、その外周に金属製コネクタが装着された端末加工光ファイバにおいて、接続部の放熱特性並びに耐久性を改善させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、光ファイバの端末部のクラッド表面を該クラッドと金属メッキの両者に化学結合した分子接着剤層で被覆することで光ファイバからの放熱およびメッキ強度を改善することを想到し本発明に到達した。
さらに、光ファイバの被覆層剥離開始部近傍のファイバとコネクタ間に光学接着剤を充填し、金属メッキ部で発生したクラッド伝搬光を除去するとともに、光ファイバを補強することを想到し本発明に到達した。
【０００７】
本発明によれば、光ファイバの端末部のクラッド表面に金属メッキが施されるとともに、該金属メッキの外周に金属パイプが挿通され、さらに、その外周に金属製コネクタが装着された端末加工光ファイバにおいて、該光ファイバの端部表面は該光ファイバと金属メッキの両者に化学結合した分子接着剤層で被覆され、該分子接着剤層の表面には、これに化学結合した無電解金属メッキ層が形成され、該無電解金属メッキ層の表面に電解金属メッキ層が上乗せされていることを特徴とする端末加工光ファイバが提供される。
さらに好ましい態様として、上記した請求項１に記載の端末加工光ファイバにおいて、該光ファイバのシース剥離開始部近傍と該金属製コネクタ間に光学接着剤が充填されている端末加工光ファイバが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の端末加工光ファイバにあっては、以下に記載した優れた効果が期待できる。
（１）        
光ファイバの熱が放熱特性に優れた金属メッキ層に速やかに伝達されるので端末部の放熱特性が格段に改善される。
（２）        
分子接着剤と光ファイバおよび金属メッキ層が三位一体的な密着構造体を形成するので光ファイバの外周に金属メッキ層が強固に被覆され端末部の耐久性が格段に改善される。
（３）        
好ましい態様によれば、金属メッキ層で発生したクラッド伝搬光を光ファイバのシース剥離開始部近傍と金属製コネクタ間に充填した光学接着剤により除去でき、より一層の放熱効果が期待できると同時に光ファイバ接続部の耐久性が向上する。
（４）  超音波加熱器等特殊な装置を必要とせず、製造工程が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の端末加工光ファイバを示す構造図である。
【図２】図１の端末加工光ファイバの中間加工品を示す構造図である。
【図３】図２において、分子接着剤層、無電解メッキ層および電解金属メッキ層の順で被覆してなる端末加工光ファイバの中間加工品のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の端末加工光ファイバの別の態様を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の端末加工光ファイバの実施形態の一例について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３において、１は端末光ファイバ、２は光ファイバで２aはコア、２ｂはクラッド２ｃは被覆層、３は分子接着剤層、４は無電解金属メッキ層、５は電解金属メッキ層、６は金属パイプ、７はコネクタで、７ａはコネクタ７のフェルール部である。図４において、８は光学接着剤、９は耐熱部材、１０はファイバ固定ネジである。
ここで、特徴的なことは、光ファイバ２と無電解金属メッキ層４との間に、双方に化学接着した分子接着剤層３が介在していることである。
【００１１】
図３は、図２の中間加工品のＡ−Ａ断面図であり、光ファイバ２のクラッド２ｂ表面に、分子接着剤層３、無電解メッキ層４、および電解金属メッキ層５の順にオーバーコートした状態を示す。
【００１２】
光ファイバ２としては、ファイバレーザ用に適した石英ガラス等の耐熱性に優れたガラスファイバの常用品を用いればよい。
【００１３】
分子接着剤層３を構成する分子接着剤の典型的な例としては、アルコキシ基とトリアジンジチオール基とを有するものが挙げられる。この分子接着剤のアルコキシ基は、光ファイバ２のクラッド２ｂの表面に生起させたＯＨ基とエーテル結合し他方、該トリアジンジチオール基は、分子接着剤層３に担持された無電解金属メッキ触媒とイオン結合する。そして、このイオン結合した触媒に無電解メッキ層４が析出する。このようにして、分子接着剤層３は、光ファイバ２と無電解メッキ層４の双方に化学接着した形で介在してくる。しかも、分子接着剤自体、１０ｎｍ以下の超極薄膜の形成能を有している。したがって、光ファイバ２で発生した熱は、この超極薄膜を経て瞬時に無電解メッキ層４へ伝達される利点が生じる。
【００１４】
以下に、アルコキシ基とトリアジンジチオール基とを有する分子接着剤の構造の一例を一般式（１）で示す。
【００１５】
【化１】
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（１）
【００１６】
一般式（１）において、Ｒ１はＨ−またはＣ２Ｈ５−，ｎ−Ｃ３Ｈ７−，ＣＨ２＝ＣＨＣＨ２−などの残基、Ｒ２は−ＣＨ２ＣＨ２−，−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−，−ＣＨ２ＣＨ２ＳＣＨ２ＣＨ２−，−ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−，−（ＣＨ２ＣＨ２）２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−，−Ｃ６Ｈ４−，−Ｃ６Ｈ４Ｃ６Ｈ４−，−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＯＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−などの残基、ＹはＣＨ３Ｏ−，Ｃ２Ｈ５Ｏ−，ｎ−Ｃ３Ｈ７Ｏ−などの残基、ｎは１〜３の整数、そして、ＭはＨまたはＬｉ，Ｎａ，金属基材，Ｃｅなどが例示される。
【００１７】
上述した分子接着剤自体は、日本接着学会誌  Ｖｏｌ．４３  Ｎｏ．６に、金属、プラスチック、セラミック材料を接着するものとして紹介されている。しかし、この文献には、それら化合物の多官能性と選択的反応性を、光ファイバに応用して、光ファイバと金属メッキ層との間に封着するような概念は示されていない。
なお、金属メッキ部の幅は  放熱効果とコネクタのスぺースを考慮し１０ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい範囲である。
【００１８】
本発明の端末加工光ファイバ１は、好ましくは、以下のＡ〜Ｇの工程を経て形成される。
Ａ．光ファイバ２の端部近傍、所定の表面に亘ってＯＨ基を生起させる工程
Ｂ．該光ファイバ２を、アルコキシ基とトリアジンジチオール基とを有する分子接着剤の溶液でオーバーコート(例えば、浸漬)して、次いで、該ＯＨ基と分子接着剤のアルコキシ基とを反応させ、エーテル結合させる工程、
Ｃ．該エーテル反応後に生じる分子接着剤層３の表面に無電解金属メッキ触媒を担持させ、該触媒を分子接着剤層３のＳＨ基とイオン結合させる工程、
Ｄ．該イオン結合した触媒に無電解メッキ層４を析出させる工程、および、
Ｅ．該析出した無電解金属メッキ層４に電解金属メッキ層５を上乗せする工程。
Ｆ. 電解金属メッキ層５上に金属パイプ６を挿通する工程。
Ｇ．金属パイプ６上にコネクタ７を装着する工程。
【００１９】
工程Ａでは、光ファイバ２に周知のコロナ放電、テトラエッチ処理やＳＡ処理を施して、表面ＯＨ基を生起させる。
【００２０】
工程Ｂでは、分子接着剤層３を形成する。このためには、表面ＯＨ基化した光ファイバ２を、アルコキシ基とトリアジンジチオール基とを有する分子接着剤の溶液に浸漬する。その後、ＯＨ基と分子接着剤のアルコキシ基とを加熱反応させ、エーテル結合させる。このとき、アルコキシ基が加水分解され、ついで表面ＯＨ基との脱水縮合反応でエーテル結合が生じ、光ファイバ２と分子接着剤層３の間に強固な接着界面が生じる。反応形態としては、光ファイバ２を分子接着剤の溶液に１５℃〜９０℃で１秒〜１５分程度浸漬してから、５０℃〜２４０℃で３０秒〜６０分程度加熱するのが有効である。
【００２１】
上記の分子接着剤の溶液は、水、メタノールやエタノールなどのアルコール類、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチルや安息香酸エチルなどのエステル類、ジブチルエーテルやアニソールなどのエーテル類、あるいはベンゼンやトルエンなどの芳香族炭化水素類の単独または混合溶剤を用いて得られる。このときの分子接着剤の濃度は０．０１ｗｔ％〜１ｗｔ％の範囲で調整すればよい。また、このような溶液のオーバーコートの手段としては、浸漬、スプレコーティングやパッディングなどがある。
【００２２】
工程Ｃでは、上記分子接着剤層３に無電解金属メッキ触媒を担持する。このためには、工程Ｂを経た光ファイバ２を、パラジウム塩、白金塩、銀塩、塩化スズ、あるいはアミン錯体などのメッキ触媒の水溶液に浸漬すればよい。触媒濃度は、触媒の種類によって多少変わるが、一般には、０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲にあればよい。浸漬条件は１５℃〜７０℃、３０秒〜６０分程度でよい。この浸漬処理中に、上記のメッキ触媒は分子接着剤のＳＨ基にイオン結合する。
【００２３】
工程Ｄでは、工程Ｃを経た光ファイバ２を無電解メッキ浴に浸漬して、分子接着剤層３のＳＨ基にイオン結合した触媒上に無電解金属メッキ層４を析出させる。この時点で、光ファイバ２と無電解金属メッキ層４との間に介在する分子接着剤層３は、両者に双方向的に化学結合した形態を取るに至る。該無電解メッキ浴は斯界で常用されている浴であればよい。この無電解金属メッキ層４としては、特に膜厚が０．０２μｍ〜３μｍの銅メッキ層が好ましい。
【００２４】
工程Ｅでは、無電解金属メッキ層４の外表面に、電解金属メッキ層５を上乗せする。
この電解金属メッキ層５を形成する際には、硫酸銅電気メッキやシアン化銅電気メッキ等の通常のメッキ処方を採用すればよい。この電解金属メッキ層５は、特に膜厚が０．５μｍ〜３０μｍの銅メッキ層が好ましい。
【００２５】
工程Ｆでは、工程Ｅで掲載された電解金属メッキ層５上に金属パイプ６を挿通する。
ここで、金属パイプ６は熱伝導性に優れたものであれば良く、銅、黄銅、鉄、アルミ二ウム等から適宜選択すればよいが、その中でも熱伝導性、加工性に優れた銅が好ましい。
次に金属パイプ６を電解金属メッキ層５上に確実に固定するため、はんだにて両者を接続する。
【００２６】
最後の工程Ｇでは、上記工程Ｆで得られた電解金属メッキ層５上に金属パイプ６が挿通された光ファイバの金属パイプ６上にコネクタ７を装着させて本発明の端末加工光ファイバ１が完成する。
なお、図１では、コネクタ７として、チャック式コネクタを使用したが、これに限定されることなく各種コネクタが使用可能である。
【００２７】
次に、本発明の端末加工光ファイバの別の態様について図４を基に説明する。
この態様では、光ファイバ２のシース剥離開始部Ｐ近傍の光ファイバ２と金属製コネクタ７間に光学接着剤８充填した態様が示されている。
こうすることで、金属メッキ層５で発生したクラッド伝搬光が光ファイバのシース剥離開始部近傍Ｐと金属製コネクタ７間に充填した光学接着剤８により除去されるので一層の放熱効果が期待できるとともに、光学接着剤８により光ファイバ２とコネクタ７が強固に固定されるので光ファイバ接続部の耐久性が向上する。
ここで使用する光学接着剤８は光ファイバ２のクラッド２ｂより屈折率が高く、熱伝達性並びに耐熱性に優れた材料で構成されていることが肝要である。
なぜなら、光ファイバ２のクラッド２ｂより屈折率が低いと、クラッド２ｂからコア２ａに反射してしまい、金属メッキ層５で発生したクラッド伝搬光を除去できず熱の集中が起き放熱効果が期待できないとともに耐熱性が確保できないからである。
ここで、光学接着剤８の充填長さは、あまり短かったり充填量が少ないとクラッド伝搬光の除去効果がなく、ファイバのコネクタへの固定強度不足になり、逆に厚さが厚すぎるとかえって熱抵抗や熱膨張が大きくなるので長さは５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さは０．０１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい範囲であり、さらに好ましくは長さが１０ｍｍ〜１５ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００２８】
さらに、この態様において、同図で示すように、光ファイバ２の入射端近傍、コネクタ７のフェルール部７ａのクラッドの外周にクラッド伝搬光を逃がすための耐熱部材９を挿通する。こうすることで、入射端により近い部分でクラッド伝搬光が除去できるのでより一層の放熱効果が期待できる。耐熱部材９としては、クラッドより屈折率の高いサファイアやダイヤモンドやガラスが使用される。
なお、本態様では、図１の場合と異なり金属メッキ部を金属パイプ６にネジ孔を設け、ファイバ固定ネジ１０により光ファイバを固定しているので確実な固定ができる。
【実施例】
【００２９】
以下は、図１の端末加工光ファイバの製造例である。
【００３０】
先ず、線径が０．５ｍｍのファイバ２の端部１０ｃｍ程度の被覆層２ｃを除去しクラッド２ｂを露出させた。
次いで、クラッド２ｂを露出させたファイバ端部を治具で固定した上で光ファイバ２を１ｃｍ／ｓｅｃの速さで全周・全面を２度、コロナ処理して、表面をＯＨ基化した（工程Ａ）。
【００３１】
上記のＯＨ基化されたで光ファイバ２を分子接着材の０．１ｇ／Ｌのエタノール溶液中に、２５℃で１０分浸漬放置してから、７０℃で３０分間の加熱した後、未反応の分子接着剤を洗浄・除去した（工程Ｂ）。ここで、用いた分子接着剤の構造は、一般式（１）において、Ｒ１＝−Ｈ、Ｒ２＝−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、Ｙ＝Ｃ２Ｈ５Ｏ−、Ｍ＝−Ｈ、およびｎ＝３である。
【００３２】
次に、工程Ｂを経た光ファイバ２を、塩化パラジウム（無電解金属メッキ触媒）を０．０３ｗｔ％の濃度で含有する触媒処理液に３２℃で３分間浸漬して、分子接着剤層３に該触媒を担持させた。その後、該触媒が担持された光ファイバ２を触媒処理液から取り出し、０．９７ｗｔ％フッ化水素系水溶液で洗浄した（工程Ｃ）。
【００３３】
更に、工程Ｃを経た光ファイバ２を無電解メッキ槽に３０分間浸漬した。このときのメッキ槽には、硫酸銅濃度７．７ｇ／Ｌ、還元剤量２．１５ｇ／Ｌ、水酸化ナトリウム濃度５．７ｇ／Ｌ、および水溶液ｐＨ１２．５の硫酸銅水溶液を投入し、槽温度を３６℃に設定した。無電解金属メッキ層４で被覆された光ファイバ２をメッキ槽から取り出し、乾燥・固化させた。このときの無電解金属メッキ層４の膜厚は０．５μｍであった（工程Ｄ）。この時点で、分子接着剤は、光ファイバ２と無電解金属メッキ層４間に介在して、両者を双方向的に化学接着させた分子接着剤層３として機能している。
【００３４】
次に、工程Ｅでは、工程Ｄを経た光ファイバ２を、７０ｇ／Ｌの硫酸銅水溶液に浸漬し、電流密度３．０Ａ／ｄｍ２、通電時間６０分間の条件下で電解メッキを施した。このとき、無電解金属メッキ層４の外表面に、膜厚が３０μｍの電解金属メッキ層５が形成された（工程Ｅ）。なお、ここでは、金属メッキの長さは１３ｍｍとした。
【００３５】
次に、工程Ｆでは、工程Ｅを経た光ファイバ２の金属メッキ層上に、内径０．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、長さ１３ｍｍの銅パイプ６を挿通し、はんだ付けし金属メッキ層上に固定した。
【００３６】
最後の工程Ｇでは、工程Ｆを経た銅パイプ６が挿通された光ファイバ２の上に、内径  ０．９ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ２０ｍｍの黄銅からなるチャック式コネクタを装着して、本発明の端末加工光ファイバ１が完成した。
【００３７】
このようにして得た端末加工光ファイバ１の放熱特性について試験したところ、本実施例による放熱機構の放熱特性は、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を呈し、常温下での十分な放熱特性が確保されていることが分かる。
【００３８】
以上の例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更および応用が可能であることは言うまでもない。例えば、本発明の光ファイバ加工品は、その設置空間に応じた形状に対して、種々変形されて供されることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１    端末加工光ファイバ
２    光ファイバ
２ａ  光ファイバのコア
２ｂ  光ファイバのクラッド
２ｃ  光ファイバの被覆層
３    分子接着剤層
４    無電解金属メッキ層
５    電解金属メッキ層
６    金属パイプ
７    コネクタ（チャック式）
７ａ  フェルール部
８    光学接着剤
９    耐熱部材
１０  ファイバ固定ネジ
ｐ    光ファイバのシース剥離開始部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010224303.tif 000006
【図４】
2010224303.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月4日(2009.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010224303.tif 000008
【図２】
2010224303.tif 000009
【図３】
2010224303.tif 000010
【図４】
2010224303.tif 000011