(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルであって、
上記バンドル部は、上記複数の長尺材が、各長尺材が隣接長尺材に外周接触部において長さ方向に沿って相互に融着することにより一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部で囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されており、
また、上記バンドル部は、上記複数の長尺材の束を内接状態で収容するパイプ材を有しており、
上記複数の長尺材のうち上記パイプ材に接触する長尺材が該パイプ材に長さ方向に沿って融着していることにより該複数の長尺材の束と該パイプ材とが一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部と該パイプ材の内壁とで囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されている光ファイババンドル。
【請求項２】
請求項１に記載された光ファイババンドルにおいて、
上記パイプ材は、上記複数の長尺材のそれぞれの外周部よりも高温で軟化する材料で形成されている光ファイババンドル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された光ファイババンドルにおいて、
上記複数の長尺材が断面同心円を形成するように最密状に複数層に束ねられ、そのうち最外層の長尺材がいずれも上記パイプ材の内壁に接触している光ファイババンドル。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された光ファイババンドルにおいて、
上記パイプ材が石英パイプである光ファイババンドル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された光ファイババンドルにおいて、
上記複数の長尺材が複数の光ファイバの一端部のみで構成されている光ファイババンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の光ファイバの一端部が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルが光伝送デバイスとして実用化されている。例えば、光ファイババンドルをレーザーガイドとして用いた場合、複数のレーザー光源からのレーザ光をまとめた出力を得ることができる。
【０００３】
特許文献１には、多数本の光ファイバを整列させ、これらの光ファイバの端部を、所定の耐熱性及び透明性を有する耐熱透明接着剤によって固定部材内に固定した光ファイババンドルのライトガイドが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、固形シリカゾルの結合剤層によって取り巻かれた多数の光ファイバからなる光ファイババンドルが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、多数の光ファイバ先端部をスリーブ内に詰め込み、このスリーブの先端部に割スリーブを被せ、この割スリーブを加熱して端末部全体を均一に加熱することにより、多数の光ファイバ先端部とスリーブとを溶融一体化した光ファイババンドルが開示されている。
【０００６】
特許文献４には、複数本の光ファイバをスリーブ内に挿入し、スリーブの出射端面から長手方向に沿った一定長さの領域で、光ファイバ間に、金属またはガラスからなる耐熱性部材が充填された光ファイババンドルが開示されている。
【０００７】
特許文献５には、整列部材に複数本の光ファイバを挿入し、加熱して一体化させた光ファイババンドルが開示されている。
【０００８】
特許文献６には、複数のプラスチック光ファイバの外側にナイロン樹脂の保護層が設けられた光ファイババンドルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２７０５８３０号公報
【特許文献２】特許第２７８０１４３号公報
【特許文献３】特許第３８１９０５４号公報
【特許文献４】特開２００８−８３６９０号公報
【特許文献５】特開２００８−２７７５８２号公報
【特許文献６】特開２０１０−３２６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、大口径の光ファイバを用いた光ファイババンドルを、複数のレーザー光源からのレーザ光をまとめて高パワーの出力を得るためのレーザーガイドとして使用する場合、光ファイババンドルには高い耐熱性が要求される。
【００１１】
本発明の課題は、光ファイババンドルにおいて高い耐熱性を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルであって、
上記バンドル部は、上記複数の長尺材が、各長尺材が隣接長尺材に外周接触部において長さ方向に沿って相互に融着することにより一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部で囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されており、
また、上記バンドル部は、上記複数の長尺材の束を内接状態で収容するパイプ材を有しており、
上記複数の長尺材のうち上記パイプ材に接触する長尺材が該パイプ材に長さ方向に沿って融着していることにより該複数の長尺材の束と該パイプ材とが一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部と該パイプ材の内壁とで囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バンドル部において、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が一体化していると共に、各長尺材の外周非接触部で囲われた部分において空隙が長さ方向に沿って延びるように形成されているので、その空隙に空気や水等の冷却媒体を配することによりバンドル部の放熱性を高めることができ、その結果、高い耐熱性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る光ファイババンドルの斜視図である。
【図２】光ファイバ心線の斜視図である。
【図３】バンドル部の端面の正面図である。
【図４】バンドル部端面の正面部分拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は光ファイバの束のパイプ材への収容態様を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本実施形態に係る光ファイババンドル１００を示す。本実施形態の光ファイババンドル１００は、例えば、複数のレーザー光源からのレーザ光をまとめて高パワーの出力を得るためのレーザーガイドとして使用されるものである。
【００１７】
本実施形態の光ファイババンドル１００は複数の光ファイバ心線１１０を備えている。複数の光ファイバ心線１１０は、同一の光ファイバ心線１１０で構成されていてもよく、また、異なる光ファイバ心線１１０が混在して構成されていてもよい。
【００１８】
複数の光ファイバ心線１１０のそれぞれは、図２に示すように、光ファイバ１１１が被覆層１１２で被覆された構成を有する。
【００１９】
光ファイバ１１１は、ファイバ中心に設けられた相対的に高屈折率な円形断面のコア１１１ａとそれを被覆するように同心状に設けられた相対的に低屈折率な円形断面のクラッド１１１ｂとを有する。光ファイバ１１１は、クラッド１１１ｂを被覆するように設けられたサポート層をさらに有していてもよい。光ファイバ１１１のファイバ径は例えば１２５〜１５００μｍである。
【００２０】
コア１１１ａは、石英で形成されていることが好ましい。石英製のコア１１１ａは、屈折率を高めるゲルマニウム（Ｇｅ）等のドーパントがドープされた石英であってもよく、また、ドーパントがドープされていないノンドープ石英であってもよい。コア１１１ａの軟化温度は例えば１６００〜１７００℃である。コア径は例えば５０〜１２００μｍである。
【００２１】
クラッド１１１ｂは、石英で形成されていることが好ましい。石英製のクラッド１１１ｂは、ドーパントがドープされていないノンドープ石英であってもよく、また、屈折率を低めるフッ素（Ｆ）やボロン（Ｂ）等のドーパントがドープされた石英であってもよい。クラッド１１１ｂの軟化温度は例えば１３００〜１４００℃であるが、後述のように光ファイバ１１１のクラッド１１１ｂ間を加熱融着させてバンドル部１２０を形成する際にコア１１１ａが変形するのを抑制する観点から、コア１１１ａの軟化温度よりも低いことが好ましい。クラッド１１１ｂは、相対的に低屈折率であって、コア１１１ａよりも屈折率が低い。クラッド１１１ｂの厚さは例えば３〜６０μｍである。
【００２２】
被覆層１１２は、単一層で構成されていてもよく、また、例えば、内側からシリコン樹脂層及びポリアミド樹脂層が順に積層された二重層となったもののように複数層で構成されていてもよい。
【００２３】
本実施形態に係る光ファイババンドル１００は、複数の光ファイバ心線１１０の一方の先端部分において、各々、被覆層１１２が剥がされた複数の光ファイバ１１１の一端部（長尺材）が束ねられてバンドル部１２０が構成されている。
【００２４】
図３はバンドル部１２０の端面を示す。
【００２５】
バンドル部１２０は、それを構成する光ファイバ１１１の一端部の本数が例えば２〜４９本である。なお、バンドル部１２０を構成する長尺材は、本実施形態に係る光ファイババンドル１００のように複数の光ファイバ１１１の一端部のみで構成されていてもよいが、複数の光ファイバ１１１の一端部に加えて石英製のキャピラリや中空パイプやロッド材を含んでいてもよい。
【００２６】
バンドル部１２０は、図４に示すように、複数の光ファイバ１１１の一端部が、各光ファイバ１１１が隣接光ファイバ１１１に外周接触部１２１において長さ方向に沿って相互に融着することにより一体化していると共に、各光ファイバ１１１の外周非接触部１２２で囲われた部分において断面略三角形の空隙１２３が長さ方向に沿って延びるように形成されている。また、各光ファイバ１１１の外周非接触部１２２とパイプ材１３０の内壁とで囲われた部分においても空隙１２４が長さ方向に沿って延びるように形成されている。
【００２７】
一般に、複数の光ファイバの一端部を束ねて接着剤で固定することによりバンドル部を構成した光ファイババンドルでは、耐熱性が要求される場合、接着剤として耐熱性の高いものが用いられる。しかしながら、エポキシ等の有機系接着剤では、耐熱性がせいぜい３００℃程度であり、また、短波長の光に対して焼損や不要物質を生成するという不具合がある。また、アルミナ等の無機系接着剤では、耐熱性は十分であるとしても、バンドル部の端面の研磨時に接着剤の剥離片により光ファイバ端面を加傷するという不具合がある。これに対し、本実施形態に係る光ファイババンドル１００では、バンドル部１２０において、複数の光ファイバ１１１の一端部が一体化していると共に、各光ファイバ１１１の外周非接触部１２２で囲われた部分及び各光ファイバ１１１の外周非接触部１２２とパイプ材１３０の内壁とで囲われた部分において空隙１２３，１２４が長さ方向に沿って延びるように形成されているので、その空隙１２３，１２４に空気や水等の冷却媒体を配することによりバンドル部１２０の放熱性を高めることができ、なおかつ照射ターゲットの冷却・防塵に寄与すると共に、バンドル部１２０の端面へのデブリ付着を防止でき、その結果、高い耐熱性を得ることができる。また、バンドル部１２０に接着剤を用いていないので、伝送する短波長のレーザー光により焼損や不要物質の生成が生じることがなく、高い耐光性をも得ることができる。
【００２８】
バンドル部１２０は、複数の光ファイバ１１１の一端部が最密状に束ねられて一体化している。これにより、コア１１１ａの高い占積率を得ることができる。バンドル部１２０の端面におけるコア１１１ａの占積率は例えば６５〜７８％であり、また、空隙１２３，１２４の占積率は例えば２２〜３５％である。なお、バンドル部１２０は、複数の光ファイバ１１１の一端部が無秩序に束ねられて一体化していてもよい。
【００２９】
バンドル部１２０は、複数の光ファイバ１１１の一端部の束を内接状態で収容するパイプ材１３０を有する。これにより、光ファイバ１１１の一端部を加熱して一体化させる際のコア１１１ａの変形防止を含む高い形態保持性を得ることができ、伝送するレーザ光の品質劣化を抑制することができる。特に、複数の光ファイバ１１１の一端部を断面同心円を形成するように最密状に複数層に束ねたものをパイプ材１３０に収容する場合、最外層の光ファイバ１１１がいずれもパイプ材１３０の内壁に接触するように設計することにより、パイプ材１３０から複数の光ファイバ１１１の一端部の束に対して均等な力が作用することとなり、より高い形態保持性を得ることができる。具体的には、例えば、図５（ａ）に示すように、７本の光ファイバ１１１の一端部を最密状に束ねたものの場合には、それをそのままパイプ材１３０に収容すればよい。図５（ｂ）に示すように、１９本の光ファイバ１１１の一端部を最密状に束ねたものの場合には、パイプ材１３０の内壁に接触しない最外層の６本（真ん中の図の仮想線で描いたもの）を除いた１３本をパイプ材１３０に収容すればよい。図５（ｃ）に示すように、３７本の光ファイバ１１１の一端部を最密状に束ねたものの場合には、パイプ材１３０の内壁に接触しない最外層の６本（真ん中の図の仮想線で描いたもの）を除いた３１本をパイプ材１３０に収容すればよい。図５（ｄ）に示すように、６１本の光ファイバ１１１の一端部を最密状に束ねたものの場合には、パイプ材１３０の内壁に接触しない最外層の１２本（真ん中の図の仮想線で描いたもの）を除いた４９本をパイプ材１３０に収容すればよい。なお、バンドル部１２０は、パイプ材１３０を有さず、複数の光ファイバ１１１が束ねられてそれらが一体化した構成であってもよい。
【００３０】
パイプ材１３０としては、例えば、石英パイプ、金属パイプ、セラミックパイプ等が挙げられるが、これらのうち石英パイプが好ましい。パイプ材１３０は、光ファイバ１１１と同一の材質で形成されていることが好ましい。パイプ材１３０は、例えば、長さが５〜１００ｍｍ、外径が１．８〜１５ｍｍ、及び内径が１．３〜１４ｍｍである。パイプ材１３０の肉厚は、パイプ材１３０に収容した光ファイバ１１１の一端部を加熱して一体化させる際の光ファイバ１１１の変形を抑制する観点から薄いことが好ましく、具体的には０．２〜１ｍｍであることが好ましい。
【００３１】
パイプ材１３０は、複数の光ファイバ１１１の一端部を束ねて外部から加熱する際に早期に軟化溶融して光ファイバ１１１間に流入するのを防止する観点から、複数の光ファイバ１１１のそれぞれの外周部よりも高温で軟化する材料で形成されていることが好ましい。従って、例えば、光ファイバ１１１において、ドーパントがドープされていないノンドープ石英でコア１１１ａが形成され、Ｆ（フッ素）やＢ（ボロン）等の屈折率を下げるドーパントがドープされた石英でクラッド１１１ｂが形成されているような場合、パイプ材１３０は、クラッド１１１ｂよりも高温で軟化するノンドープ石英で形成されていることが好ましい。
【００３２】
本実施形態に係る光ファイババンドル１００は、複数の光ファイバ心線１１０の一方の先端部分において被覆層１１２を剥がし、複数の光ファイバ１１１の一端部をパイプ材１３０に挿入して束ねた状態でパイプ材１３０の外側から例えばトーチや炭酸レーザー等によって例えば１２００〜２０００℃に加熱し、それによって複数の光ファイバ１１１の一端部を一体化させてバンドル部１２０を形成し、そして、その部分を劈開して端面を形成すると共に、その端面を研磨することにより製造することができる。このとき、パイプ材１３０内を減圧、或いは、パイプ材１３０外を加圧することにより、パイプ材１３０を収縮させてもよい。なお、バンドル部１２０がパイプ材１３０を有さない光ファイババンドル１００の場合、複数の光ファイバ心線１１０の一方の先端部分において被覆層１１２を剥がし、複数の光ファイバ１１１の一端部を束ねた状態で加熱し、それによってそれらを一体化させてバンドル部１２０を形成し、そして、その部分を劈開して端面を形成すると共にその端面を研磨することにより製造することができる。
【００３３】
以上の本実施形態の光ファイババンドル１００は、例えば、複数の光ファイバ心線１１０のそれぞれの他端部に半導体レーザー等のレーザー光源が接続され、複数のレーザー光源からのレーザ光をバンドル部１２０でまとめて、その端面から高パワーの出力を得るレーザーガイドとして使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明した通り、本発明は、複数の光ファイバの一端部を含む複数の長尺材が束ねられて構成されたバンドル部を備えた光ファイババンドルについて有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  光ファイババンドル
１１０  光ファイバ心線
１１１  光ファイバ
１１１ａ  コア
１１１ｂ  クラッド
１１２  被覆層
１２０  バンドル部
１２１  外周接触部
１２２  外周非接触部
１２３，１２４  空隙
１３０  パイプ材
【図１】
0005475533.tif 000002
【図２】
0005475533.tif 000003
【図３】
0005475533.tif 000004
【図４】
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【図５】
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