(57)【要約】  光ファイバー結合の信頼性の向上が、ファイバー接合部において使用される構造および材料を改善することによって、達成される。セラミックフェルールがファイバー接合部において使用されるとき、セラミックフェルールとファイバー端部との間へのＵＶ硬化光学接着剤の浸透が回避または防止される一方で、反射防止コーティング、未硬化の光学接着剤、または屈折率整合ゲルが、セラミックフェルール間に塗布され得る。ガラスフェルールがファイバー接合部に使用されるとき、ＵＶ硬化光学接着剤は、ガラスフェルールとファイバー端部との間に塗布され、かつ完全に硬化され得る。
2019521382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバー接合部において遠位ファイバーに結合される近位ファイバーであって、前記ファイバー接合部が：
前記近位ファイバーをコネクタ化する第１のフェルール；
前記遠位ファイバーを、前記第１のフェルールに対向してコネクタ化する第２のフェルール；をさらに含む、近位ファイバーと、
前記近位ファイバーと前記遠位ファイバーとの間を光結合できるようにするために、前記第１のフェルールおよび前記第２のフェルールを取り囲むガラススリーブと、
を含む光ファイバーアセンブリであって、
前記ガラススリーブは、前記第１のフェルールの第１の外面に紫外線（ＵＶ）硬化光学接着剤を使用して、前記ガラススリーブの一方の端部においてボンディングされ、
前記ガラススリーブは、前記第２のフェルールの第２の外面に前記ＵＶ硬化光学接着剤を使用して、前記ガラススリーブの別の端部においてボンディングされ、
前記ファイバー接合部は、少なくとも３０分間故障することなく、前記近位ファイバーを通って前記遠位ファイバーへ透過される少なくとも７０ルーメンの光束を維持する、光ファイバーアセンブリ。
【請求項２】
前記第１のフェルールおよび前記第２のフェルールは双方ともセラミックフェルールであり、および
前記ＵＶ硬化光学接着剤は、前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間の前記ファイバー接合部には存在しない、請求項１に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項３】
前記ファイバー接合部は、
前記近位ファイバーにおいて前記第１のフェルールに施されかつ前記遠位ファイバーにおいて前記第２のフェルールに施された反射防止コーティングであって、前記近位ファイバーと前記遠位ファイバーとの間での光の反射を減少させる、反射防止コーティングをさらに含む、請求項２に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項４】
前記ファイバー接合部は、
前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間の未硬化の光学接着剤であって、前記ファイバー接合部において液相状態で留まる、未硬化の光学接着剤をさらに含む、請求項２に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項５】
前記ファイバー接合部は、
前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間に屈折率整合ゲルをさらに含む、請求項２に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項６】
前記近位ファイバーおよび前記遠位ファイバーは異種材料で作製されている、請求項１に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項７】
前記近位ファイバーおよび前記遠位ファイバーの少なくとも一方の直径が、５０マイクロメートル未満である、請求項１に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項８】
前記第１のフェルールおよび前記第２のフェルールは双方ともガラスフェルールであり、および
前記ＵＶ硬化光学接着剤は、前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間にも存在する、請求項１に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項９】
前記ファイバー接合部が、インコヒーレント光を、キセノンランプ源および発光ダイオード（ＬＥＤ）源の少なくとも一方から透過させる、請求項１に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項１０】
前記ファイバー接合部が、コヒーレント光を白色レーザ源から透過させる、請求項１に記載の光ファイバーアセンブリ。
【請求項１１】
光ファイバーを結合するための方法であって：
近位ファイバーを第１のフェルールにコネクタ化すること；
遠位ファイバーを第２のフェルールにコネクタ化すること；
アライメントジグ内で、前記第１のフェルール内の前記近位ファイバーと前記第２のフェルール内の前記遠位ファイバーとをアライメントすることであって、ガラススリーブが、前記第１のフェルールまたは前記第２のフェルールの一方の周りに予め設置されている、アライメントすること；
前記第１のフェルールおよび前記第２のフェルールの上側にわたって延在する前記ガラススリーブを、前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間のファイバー接合部の上側を越えて摺動させること；
第１の紫外線（ＵＶ）硬化光学接着剤を前記ガラススリーブの第１の端部に塗布して、前記ガラススリーブを前記第１のフェルールにボンディングすること；
第２のＵＶ硬化光学接着剤を前記ガラススリーブの第２の端部に塗布して、前記ガラススリーブを前記第２のフェルールにボンディングすること；
前記第１のＵＶ硬化光学接着剤および前記第２のＵＶ硬化光学接着剤が前記ファイバー接合部に到達する前に、ＵＶ光を用いて、前記ガラススリーブを通して、前記第１のＵＶ硬化光学接着剤および前記第２のＵＶ硬化光学接着剤を硬化させること；
を含み、
前記ファイバー接合部は、少なくとも３０分間劣化することなく、前記近位ファイバーを通って前記遠位ファイバーまで透過される少なくとも７０ルーメンの光束を維持する、方法。
【請求項１２】
前記第１のフェルールおよび前記第２のフェルールが双方ともセラミックフェルールであり、および
前記ＵＶ硬化光学接着剤は、前記近位ファイバーと前記遠位ファイバーとの間の前記ファイバー接合部には存在しない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アライメントの前に、前記近位ファイバーにおいて前記第１のフェルールに、および前記遠位ファイバーにおいて前記第２のフェルールに、反射防止コーティングを施すことであって、前記反射防止コーティングは、前記近位ファイバーと前記遠位ファイバーとの間での光の反射を減少させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ガラススリーブを、前記ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、未硬化の光学接着剤を前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間に塗布することであって、前記未硬化の光学接着剤は前記ファイバー接合部において前記液相状態で留まることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガラススリーブを、前記ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間に屈折率整合ゲルを塗布することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記近位ファイバーおよび前記遠位ファイバーが異種材料で作製されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記近位ファイバーおよび前記遠位ファイバーの少なくとも一方の直径が、５０マイクロメートル未満である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のフェルールおよび前記第２のフェルールは双方ともガラスフェルールであり、および、
前記ガラススリーブを、前記ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、前記第１のフェルールと前記第２のフェルールとの間の前記ファイバー接合部に第３のＵＶ硬化光学接着剤を塗布することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ファイバー接合部が、インコヒーレント光を、キセノンランプ源および発光ダイオード（ＬＥＤ）源の少なくとも一方から透過させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ファイバー接合部がコヒーレント光を白色レーザ源から透過させる、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は光ファイバーに関し、より具体的には、光ファイバー結合の信頼性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科学では、眼の手術、または眼科手術は、眼および副眼器で実施される。例えば、硝子体網膜手術は、眼の内部、例えば硝子体液および網膜と関連する、様々な細心の注意を要する処置を含む。異なる硝子体網膜手術の処置が、時にはレーザを用いて、特に、黄斑上膜（ｅｐｉｍａｃｕｌａｒ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ）、糖尿病性網膜症、硝子体出血、黄斑円孔、網膜剥離、および白内障手術の合併症を含む多くの眼疾患の治療において、視覚性能（ｖｉｓｕａｌ  ｓｅｎｓｏｒｙ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を高めるために行われる。他のタイプの眼科手術は、白内障手術などの眼の水晶体での、および角膜での手術を含む。
【０００３】
眼科手術の間、眼科医は、一般に、眼を見るために外科用顕微鏡を使用し、同時に、様々な異なる処置のいずれかを実施するために手術器具が導入され得る。外科用顕微鏡は、眼科手術の間、眼の結像、および任意選択的に照明を提供する。さらに、硝子体網膜手術の処置の間の、例えば眼科手術の間の後方部における外部照明は、好適な照明を提供するために、光ファイバーを使用して設けられ得る。眼科手術の間に使用される光ファイバーは、眼への挿入用の外傷を最小限にするために、小径を有し得、および場合によっては、同じ材料または異種材料を備える複数の小径ファイバーが、眼における照明を達成するために結合される。特に、光パワーを比較的高くするための、非常に細い異種のファイバー材料の結合は、従来のファイバー接続方法を使用して達成することは、困難または不可能とし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、開示の光ファイバーは、ファイバー接合部において遠位ファイバーに結合される近位ファイバーを含む。光ファイバーでは、ファイバー接合部は、さらに、近位ファイバーをコネクタ化するすなわちコネクタ接続可能にする（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｉｚｉｎｇ）第１のフェルールと、遠位ファイバーを、第１のフェルールに対向してコネクタ化する第２のフェルールと、近位ファイバーと遠位ファイバーとの間を光結合できるようにするために、第１のフェルールおよび第２のフェルールを取り囲むガラススリーブとを含み得る。光ファイバーでは、ガラススリーブは、紫外線（ＵＶ）硬化光学接着剤を使用して、ガラススリーブの一方の端部において、第１のフェルールの第１の外面にボンディングされ得、およびガラススリーブは、ＵＶ硬化光学接着剤を使用して、ガラススリーブの別の端部において、第２のフェルールの第２の外面にボンディングされ得、そして、ファイバー接合部は、少なくとも３０分間劣化せずに、近位ファイバーを通して遠位ファイバーへ透過される少なくとも７０ルーメンの光束を維持し得る。
【０００５】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、第１のフェルールおよび第２のフェルールは双方ともセラミックフェルールとし得るが、ＵＶ硬化光学接着剤は、第１のフェルールと第２のフェルールとの間のファイバー接合部に存在しなくてもよい。
【０００６】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、ファイバー接合部は、さらに、近位ファイバーにおいて第１のフェルールに施されかつ遠位ファイバーにおいて第２のフェルールに施される反射防止コーティングを含み得る。光ファイバーでは、反射防止コーティングは、近位ファイバーと遠位ファイバーとの間での光の反射を減少させ得る。
【０００７】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、ファイバー接合部は、さらに、第１のフェルールと第２のフェルールとの間に塗布された未硬化の光学接着剤を含み得る。光ファイバーでは、未硬化の光学接着剤は、ファイバー接合部において液相状態で留まり得る。
【０００８】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、遠位ファイバーは、眼科手術の間、人の眼を照明するために使用され得る。
【０００９】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、ファイバー接合部は、第１のフェルールと第２のフェルールとの間に屈折率整合ゲルを含み得る。
【００１０】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、近位ファイバーおよび遠位ファイバーは、異種材料で作製され得る。
【００１１】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、近位ファイバーおよび遠位ファイバーの少なくとも一方の直径は、５０マイクロメートル未満とし得る。
【００１２】
光ファイバーアセンブリの開示の実施形態のいずれかでは、第１のフェルールおよび第２のフェルールは双方ともガラスフェルールとし得、そして、ＵＶ硬化光学接着剤はまた、第１のフェルールと第２のフェルールとの間に存在し得る。
【００１３】
光ファイバーの開示の実施形態のいずれかでは、ファイバー接合部は、インコヒーレント光を、キセノンランプ源および発光ダイオード（ＬＥＤ）源の少なくとも一方から透過させ得る。
【００１４】
光ファイバーの開示の実施形態のいずれかでは、ファイバー接合部は、コヒーレント光を白色レーザ源から透過させ得る。
【００１５】
別の態様では、光ファイバーを結合する方法が開示されている。方法は、近位ファイバーを第１のフェルールにコネクタ化すること、および遠位ファイバーを第２のフェルールにコネクタ化することを含み得る。方法はまた、ガラススリーブが、近位ファイバーまたは遠位ファイバーのうちの一方の周りに設置されている間に、アライメントジグ内で、第１のフェルール内の近位ファイバーと、第２のフェルール内の遠位ファイバーとをアライメントすることを含み得る。方法は、さらに、ガラススリーブを、第１のフェルールと第２のフェルールとの間のファイバー接合部の上側を越えて摺動させ、そして、ガラススリーブは、第１のフェルールおよび第２のフェルールの上側にわたって延在することを含み得る。方法は、さらに、第１のＵＶ硬化光学接着剤をガラススリーブの第１の端部に塗布して、ガラススリーブを第１のフェルールにボンディングすること、および第２のＵＶ硬化光学接着剤をガラススリーブの第２の端部に塗布して、ガラススリーブを第２のフェルールにボンディングすることを含み得る。第１のＵＶ硬化光学接着剤および第２のＵＶ硬化光学接着剤がファイバー接合部に到達する前に、方法は、ＵＶ光を用いて、ガラススリーブを通して、第１のＵＶ硬化光学接着剤および第２のＵＶ硬化光学接着剤を硬化させることを含み得る。方法では、ファイバー接合部は、少なくとも３０分間劣化せずに、近位ファイバーを通して遠位ファイバーに透過される少なくとも７０ルーメンの光束を維持し得る。
【００１６】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、第１のフェルールおよび第２のフェルールは、双方ともセラミックフェルールとし得る一方、ＵＶ硬化光学接着剤は、近位ファイバーと遠位ファイバーとの間のファイバー接合部に存在しなくてもよい。
【００１７】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、アライメントの前に、方法は、さらに、近位ファイバーにおいて第１のフェルールに、および遠位ファイバーにおいて第２のフェルールに、反射防止コーティングを施すことを含み得る。方法では、反射防止コーティングは、近位ファイバーと遠位ファイバーとの間での光の反射を減少させる。
【００１８】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、ガラススリーブを、ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、方法は、さらに、未硬化の光学接着剤を第１のフェルールと第２のフェルールとの間に塗布することを含み得る。方法では、未硬化の光学接着剤は、ファイバー接合部において液相状態で留まり得る。
【００１９】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、ガラススリーブを、ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、方法は、第１のフェルールと第２のフェルールとの間に屈折率整合ゲルを塗布することを含み得る。
【００２０】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、遠位ファイバーは、眼科手術の間、人の眼を照明するために使用され得る。
【００２１】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、近位ファイバーおよび遠位ファイバーは、異種材料で作製され得る。
【００２２】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、近位ファイバーおよび遠位ファイバーの少なくとも一方の直径は、５０マイクロメートル未満とし得る。
【００２３】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、第１のフェルールおよび第２のフェルールは、双方ともガラスフェルールとし得る一方、方法は、さらに、ガラススリーブを、ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、第３のＵＶ硬化光学接着剤を、第１のフェルールと第２のフェルールとの間のファイバー接合部に塗布することを含み得る。
【００２４】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、ファイバー接合部は、インコヒーレント光を、キセノンランプ源および発光ダイオード（ＬＥＤ）源の少なくとも一方から透過させ得る。
【００２５】
方法の開示の実施形態のいずれかでは、ファイバー接合部は、コヒーレント光を白色レーザ源から透過させ得る。
【００２６】
本発明およびその特徴および利点をより完全に理解するために、ここで、添付図面と併せて、以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】光ファイバーアセンブリの実施形態の描写である。
【図２Ａ−２Ｂ】信頼性を向上させた光ファイバー接合部の、選択した実施形態の図である。
【図３】信頼性を向上させた光ファイバー接合部の、選択した実施形態の図である。
【図４】信頼性を向上させた光ファイバー接合部の、選択した実施形態の図である。
【図５】ファイバー結合の信頼性の向上のための方法の、選択した実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下の説明では、開示の主題の議論を促すために、詳細が例として説明される。しかしながら、当業者には、開示の実施形態は例であり、および徹底的な全ての考えられる実施形態ではないことが明らかである。
【００２９】
本明細書では、参照符号のハイフンでつながれた形式は、要素の具体例を指し、および参照符号のハイフンでつながれていない形式は、集合的要素を指す。それゆえ、例えば、機器「１２−１」は、機器の種類の例を指し、集合的に機器「１２」を指し得、およびそのいずれか１つが、総称的に、機器「１２」として言及され得る。
【００３０】
上述の通り、眼の最小侵襲手術においてなどの、眼科手術のいくつかの例では、同じまたは異種の光学材料の小径ファイバーが結合されて、人の眼に照明を提供する光ファイバーを形成し得る。従来のファイバー接続技術は、小径ファイバー（＜５０μｍの直径）の場合、信頼性の高いファイバー接合部が得られないことがあると認められている。特に、異種のファイバー材料を用いる非常に細いファイバー（＜４０μｍの直径）の場合、ファイバー接続を達成することは困難とし得る一方で、２つの異なるファイバー材料（いくつかあるファイバー材料の中で特に、シリカおよびボロシリカ（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａ）など）の、熱的特性が著しく異なることに起因する、望ましくない程度の故障が、従来のファイバー接合部に認められ得る。さらに、パッシブアライメント技術（結合動作中の実際の光透過効率（ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）に依存しない）は、非常に細いファイバーの結合に関しては、厳しい許容誤差および高い内径−外径同心度を有する精密スリーブおよび小内径のフェルールの製造が困難であることに起因して、知られていない。それゆえ、正確なアライメントおよび結合は、非常に細いファイバーを、利用可能なフェルールに挿入し、そして、透過された測定光を使用してファイバーをアクティブにアライメントし、およびそれらを接着ボンディング（ｇｌｕｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）することによって、行われている。
【００３１】
しかしながら、ファイバー接合部、特に異種のファイバー材料が結合される非常に小径ファイバーを接着ボンディングするための従来の技術では、眼科手術の間など、外科用照明に使用される高い光束に耐えることができるファイバー接合部を生じない可能性がある。その結果、そのような従来のファイバー接合部は、非常に短期間で時期尚早に故障すると認められており、および外科的応用または他の医学的応用に十分な信頼性があるとはみなされていない。
【００３２】
高い光束（７０ルーメンまで）が、眼科手術の間の照明目的で小径ファイバーに適用され得るため、ファイバー接合部における放射照度は非常に高いとし得る。その結果、多くの従来のファイバー接合部は、その信頼性が低くなりがちである。なぜなら、ファイバー接合部は、一般に持続期間が１時間未満、持続期間が３０分未満、または持続期間が２０分未満とし得る１回の手術の比較的短い耐用寿命でも、高い放射照度に耐えるのに十分に頑丈ではない可能性があるためである。従来のファイバー接合部の故障モードの一例は、ファイバー接合部に使用されかつ接合される２つのファイバー端部間に塗布される紫外線（ＵＶ）硬化光学接着剤の硬化が不十分であることに起因する。そのような従来のファイバー接合部の故障は、使用されるＵＶを通さないセラミックフェルールによるＵＶシャドーに起因し得る。それゆえ、ファイバー接合部が高パワーの照明に曝露されると、未硬化のＵＶ硬化接着剤（これは、不都合にも、２つのファイバーがファイバー接合部中で接触する箇所に正確に置かれている）は不安定なままであり、およびファイバー接合部内に小さなファイバーミスアライメントを引き起こし得、これにより、光路が部分的に遮断されることとなり、２つのファイバー間に「ホットスポット」を生じ得る。その結果として生じる熱的効果は、今度は、２つのファイバー間のミスアライメントを悪化させ、および最終的には、ファイバー接合部に故障を生じる。
【００３３】
さらに詳細に説明するように、本開示の本発明人らは、光ファイバー結合の信頼性の向上のための方法を開発した。本明細書で開示する光ファイバー結合の信頼性の向上のための方法は、２つの小さい（または非常に小さい）直径のファイバーを、高い透過効率で信頼性高く結合できるようにし得る。本明細書で開示する光ファイバー結合の信頼性の向上のための方法は、改良型ファイバー接合部を使用して、わずかに大きい直径のファイバーを非常に小径のファイバーと結合できるようにし得る。本明細書で開示する光ファイバー結合の信頼性の向上のための方法は、改良型ファイバー接合部において、信頼性のある高い光パワー処理能力を可能にし得る。本明細書で開示する光ファイバー結合の信頼性の向上のための方法は、改良型ファイバー接合部を使用して、同様の材料または異種材料で構成された２つの光ファイバーの結合を可能にし得る。本明細書で開示する光ファイバー結合の信頼性の向上のための方法は、結果として信頼性の高い改良型ファイバー接合部をもたらし得、および手術の持続期間の間、故障することなく、眼科手術のために高パワーの照明を効率的に届け得る。
【００３４】
ここで図面を参照すると、図１は、光ファイバーアセンブリ１００の実施形態の、選択された要素を示している。図１は概略図であり、縮尺通りではないことに留意されたい。図１では、光ファイバーアセンブリ１００は、近位ファイバー１０２および遠位ファイバー１０４で構成されている。図１では、ファイバー１０２、１０４は、クラッドおよび被覆を備え、実際の光ファイバーのコアが見えないようにしている。具体的には、近位ファイバー１０２は、一方の端部に光コネクタを有して、インコヒーレント光源またはコヒーレント光源とし得る光源（図示せず）に結合し得る。インコヒーレント広帯域光源の例は、キセノンランプまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）である一方、コヒーレント光源の例は白色光レーザ源とし得る。近位ファイバー１０２および遠位ファイバー１０４は、ファイバーの端部でそれぞれのフェルールとコネクタ化されてすなわちコネクタ接続可能にされて（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｉｚｅｄ）示されている。光ファイバーのコネクタ化は、ファイバーから、ファイバーコアを取り囲むクラッドを取り去ること、およびファイバーをフェルールの内径に挿入することを含む。その後、ファイバーは、接着剤を使用してフェルールに接着される。接着後、フェルールの端部およびファイバーの端部は研磨されて、正確で平坦かつ滑らかな面を生じ、別のコネクト化されたファイバーを接合するようにし得る。研磨作業は、概して、複数のコネクト化されたファイバー端部で実施され得る。
【００３５】
図１には、近位ファイバー１０２の一方の端部と遠位ファイバー１０４の一方の端部との間の光結合部であるファイバー接合部１０６も示されている。図示の通り、ファイバー接合部１０６は、アライメントジグ１１０内で、第１のフェルール内にある近位ファイバー１０２が、第２のフェルール内にある遠位ファイバー１０４と正確にアライメントされた後に、形成される。図示の通り、近位ファイバー１０２および遠位ファイバー１０４がそれぞれ取り付けられる近位アライメントジグ１１０−１および遠位アライメントジグ１１０−２が、アライメントのために、それぞれ、独立して、例えば、いずれかの任意のデカルト空間のためのＸ、Ｙ、Ｚ方向の３つの動きの軸に沿って、平行移動され得る。以下の図面および記載で説明されるように、ファイバー接合部１０６は、本明細書で開示するように、光ファイバー結合の信頼性が向上された、改良型ファイバー接合部の様々な実施形態のいずれかを表し得る。
【００３６】
ここで図２Ａを参照すると、光ファイバー接合部１０６−１（または単に「ファイバー接合部」）の実施形態の、選択された要素が示されている。図２Ａは概略図であり、縮尺通りではない。図２Ａでは、ファイバー接合部１０６−１は断面図で示されており、ここでは、図示の要素は、光ファイバーに対して平行に延びる中心線の周りで放射対称性であると仮定され得る。図２Ａでは、ファイバー接合部１０６−１は、近位ファイバー１０２の端部と遠位ファイバー１０４の端部との間の光結合を示し、これらのファイバーが、図示のように、継手に含まれる複数の要素を支持するためのそれぞれのチューブ２０１に挿入される前に、ファイバーコアを取り囲むそれらそれぞれのクラッドが取り去られて、コネクト化されている。
【００３７】
様々な実施形態において、近位ファイバー１０２または遠位ファイバー１０４は、直径が１００μｍ未満であることに留意されたい。いくつかの実施形態では、近位ファイバー１０２または遠位ファイバー１０４の直径は５０μｍ以下とし得る。いくつかの実施形態では、近位ファイバー１０２または遠位ファイバー１０４の直径は４０μｍ以下とし得る。いくつかの実施形態では、近位ファイバー１０２または遠位ファイバー１０４の直径は３０μｍ以下とし得る。いくつかの実施形態では、近位ファイバー１０２または遠位ファイバー１０４の直径は２０μｍ以下とし得る。ファイバー接合部１０６は、下記で説明する図面の様々な実施形態を含め、故障せずに、少なくとも７０ルーメンの光束を少なくとも６０分間連続的に透過するのに好適とし得ることにも留意されたい。いくつかの実施形態では、ファイバー接合部１０６は、故障せずに、少なくとも５０ルーメンの光束を少なくとも６０分間連続的に透過し得る。いくつかの実施形態では、ファイバー接合部１０６は、故障せずに、少なくとも７０ルーメンの光束を少なくとも３０分間連続的に透過し得る。いくつかの実施形態では、ファイバー接合部１０６は、故障せずに、少なくとも５０ルーメンの光束を少なくとも３０分間連続的に透過し得る。
【００３８】
具体的には、図２Ａでは、前述したように、第１のフェルール２０２は、近位ファイバー１０２の端部をコネクト化する一方で、第２のフェルール２０４は、対向する遠位ファイバー１０４の端部をコネクト化する。第１のフェルール２０２および第２のフェルール２０４は、チューブ２０１にそれぞれ挿入されて、形成およびボンディングの最中にファイバー接合部１０６−１を支持し、およびアライメントジグ内でのアライメントを維持し得る。従って、近位ファイバー１０２および遠位ファイバー１０４の研磨された両端部は、第１のフェルール２０２の端部と第２のフェルール２０４の端部がガラススリーブ２０６内で接触する境界面２１０で接触する。ファイバー接合部１０６−１に示すように、第１のフェルール２０２および第２のフェルール２０４は双方ともセラミックフェルールであるため、ＵＶ光を含めて光を透さない。ガラススリーブ２０６は、ＵＶ光を含めて光を透過させる。
【００３９】
従来のファイバー接合部（図示せず）では、２つのフェルール内のファイバーがアライメントされ、その後、ガラススリーブがファイバー接合部の上側にわたってかぶせられる前に、ＵＶ硬化光学接着剤がファイバー接合部に直接塗布される。正確に２つのファイバーが接触する箇所での硬化は不十分になり得るフェルールからのシャドーの結果としての上述の制限はあるものの、その後、ＵＶ硬化光学接着剤がＵＶ光を使用して硬化される。
【００４０】
図２Ａに示すように、ファイバー接合部１０６−１は、光ファイバー結合の信頼性が向上された状態で、作製される。第１のフェルール２０２と第２のフェルール２０４を、図１のアライメントジグ１１０などのアライメントジグ内でアライメントする前に、ガラススリーブ２０６は、近位ファイバー１０２または遠位ファイバー１０４の一方の周りに挿入され得る。その後、第１のフェルール２０２および第２のフェルール２０４がアライメントされて、所望の光の透過が遠位ファイバー１０４において観察されるようにする（アクティブな光アライメント）。アライメント後、ガラススリーブ２０６は、図２Ａに示すように、第１のフェルール２０２と第２のフェルール２０４との間の境界面２１０の上側にわたって設置され得る。
【００４１】
ガラススリーブ２０６の位置決め後、ＵＶ硬化光学接着剤２０８が塗布され得る。ＵＶ硬化光学接着剤２０８は、任意の好適なＵＶ硬化光学接着剤、例えばエポキシまたは他のボンディング剤とし得る。具体的には、ガラススリーブ２０６の第１の端部２１６−１において第１のＵＶ硬化光学接着剤２０８−１が導入され得、および図示のように、ガラススリーブ２０６と第１のフェルール２０２との間の間隙に、境界面２１０の方へ向かって浸透し得る。同様に、ガラススリーブ２０６の第２の端部２１６−２において第２のＵＶ硬化光学接着剤２０８−２が導入され得、および図示のように、ガラススリーブ２０６と第１のフェルール２０２との間の間隙に、境界面２１０の方へ向かって浸透し得る。ガラススリーブ２０６は透明であるため、反対方向に境界面２１０に向かうＵＶ硬化光学接着剤２０８−１、２０８−２の浸透が観察され得る。ＵＶ硬化光学接着剤２０８−１、２０８−２が境界面２１０に到達する前にＵＶ光が当てられて、ＵＶ硬化光学接着剤２０８を硬化させ得る。その結果、ＵＶ硬化光学接着剤２０８は、ガラススリーブ２０６を、第１のフェルール２０２および第２のフェルール２０４の双方のシリンダー状外面にボンディングし、それにより、近位ファイバー１０２と遠位ファイバー１０４との間を含め、第１のフェルール２０２と第２のフェルール２０４との間の境界面２１０に全くＵＶ硬化光学接着剤２０８を導入することなく、ファイバー接合部１０６−１に光結合を生じる。このようにして、光ファイバー結合の信頼性の向上は、ファイバー接合部１０６−１において達成される。
【００４２】
図２Ｂは、図２Ａのファイバー接合部１０６−１に関して上述した全ての要素を含む、光ファイバー接合部１０６−２の実施形態の、選択された要素を示す。図２Ｂは概略図であり、縮尺通りではない。しかしながら、ファイバー接合部１０６−２では、第１のフェルール２０２の端部表面（近位ファイバー１０２の第１の端部表面を含む）および第２のフェルール２０４の端部表面（遠位ファイバー１０４の第２の端部表面を含む）にそれぞれ、追加的に、反射防止コーティング２１２および２１４が施されている。例えば、図２Ａに関して上述したような、光ファイバー接合部１０６−２を形成するための作業前に、反射防止コーティング２１２、２１４は、それぞれ第１のフェルール２０２および第２のフェルール２０４の突出端部に施され得る。反射防止コーティング２１２、２１４の施しは、バッチ作業における複数のコネクト化されたフェルール−ファイバー端部などでの薄膜コーティング技術によって達成され得る。反射防止コーティング２１２、２１４の結果、反射防止コーティング２１２、２１４がファイバー接合部１０６−２に使用される場合には、約１０％までの光パワー伝導効率（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の改善が観察され得る。いくつかの実施形態では、反射防止コーティング２１２、２１４がファイバー接合部１０６−２に使用されるとき、８％までの光パワー伝導効率の改善が観察され得る。いくつかの実施形態では、反射防止コーティング２１２、２１４がファイバー接合部１０６−２に使用されるとき、５％までの光パワー伝導効率の改善が観察され得る。任意の好適な反射防止コーティングが使用され得ることに留意されたい。
【００４３】
ここで図３を参照すると、光ファイバー接合部１０６−３（または単に「ファイバー接合部」）の実施形態の、選択された要素が示されている。図３は概略図であり、縮尺通りではない。図３では、ファイバー接合部１０６−３は断面図で示されており、ここでは、図示の要素は、光ファイバーに平行に延びる中心線の周りで放射対称性であると仮定され得る。図３は、図２Ａのファイバー接合部１０６−１に関して上述した全ての要素を含む、光ファイバー接合部１０６−３の実施形態の、選択された要素を示す。しかしながら、ファイバー接合部１０６−３では、第１のフェルール２０２と第２のフェルール２０４との間（図２Ａの境界面２１０に対応する）に、未硬化の光学接着剤３１４がさらに導入されている。例えば、未硬化の光学接着剤３１４は、ガラススリーブ２０６が第１のフェルール２０２および第２のフェルール２０４の上側にわたって設置される前に、塗布され得る。未硬化の光学接着剤３１４は、単に少量の接着剤３１４を第１のフェルール２０２と第２のフェルール２０４との間に軽く塗ることによって、塗布され得る。ＵＶ硬化光学接着剤２０８の硬化後、未硬化の光学接着剤３１４は、ファイバー接合部１０６−３内で液相状態で留まり得、および様々な実施形態において、近位ファイバー１０２と遠位ファイバー１０４との間の伝導効率を改善し得る。任意の好適な未硬化の光学接着剤が使用され得ることに留意されたい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、屈折率整合ゲル（図示せず）が、未硬化の光学接着剤３１４と同様の方法で塗布されて、ファイバー材料の屈折率を整合させることによって、光の屈折を最小限にし、ファイバー接合部１０６−３における光透過効率を改善し得る。
【００４５】
ここで図４を参照すると、光ファイバー接合部１０６−４（または単に「ファイバー接合部」）の実施形態の、選択された要素が示されている。図４は概略図であり、縮尺通りではない。図４では、ファイバー接合部１０６−４は断面図で示されており、そこでは、図示の要素が、光ファイバーに対して平行に延びる中心線の周りで放射対称性であると仮定され得る。図４は、ファイバー接合部１０６−４ではセラミックフェルール２０２、２０４の代わりに、第１のガラスフェルール４０２および第２のガラスフェルール４０４が使用されることを除いて、図２Ａのファイバー接合部１０６−１に関して上述した全ての要素を含む光ファイバー接合部１０６−４の実施形態の、選択された要素を示す。さらに、ファイバー接合部１０６−４では、第３のＵＶ硬化光学接着剤４１４が、第１のガラスフェルール４０２と第２のガラスフェルール４０４との間（図２Ａの境界面２１０に対応する）に導入されている。第３のＵＶ硬化光学接着剤４１４は、ＵＶ硬化光学接着剤２０８と同じ接着剤で構成され得ることに留意されたい。
【００４６】
光ファイバー接合部１０６−４の形成のいくつかの実施形態では、第１および第２のＵＶ硬化光学接着剤２０８−１、２０８−２は、図２Ａのファイバー接合部１０６−１に関して上述した通り塗布され得る一方、第３のＵＶ硬化光学接着剤４１４は、図３のファイバー接合部１０６−３に関して説明した未硬化の光学接着剤３１４と同様の方法で塗布され得る。
【００４７】
光ファイバー接合部１０６−４の形成の他の実施形態では、ＵＶ硬化光学接着剤は、ガラススリーブ２０６を第１のガラスフェルール４０２および第２のガラスフェルール４０４の上側にわたって摺動させる前などに、従来の方法で塗布され得る。
【００４８】
ファイバー接合部１０６−４では、ガラスフェルール４０２、４０４の使用によって、ＵＶシャドーの発生を排除するため（そうでなければＵＶ硬化光学接着剤４１４の硬化を防止する）、第３のＵＶ硬化光学接着剤４１４は、第１および第２のＵＶ硬化光学接着剤２０８−１、２０８−２と一緒に十分に硬化され得る。それゆえ、ＵＶ硬化光学接着剤２０８、４１４は十分に硬化し得、および不十分な硬化および時期尚早な故障に関して上述した信頼性の問題は、ファイバー接合部１０６−４において回避することができ、これは望ましい。
【００４９】
ここで図５を参照すると、本明細書で説明するような、光ファイバー結合の信頼性の向上のための方法５００の実施形態の、選択された要素のフローチャートが、フローチャート形式で説明される。方法５００において説明されるいくつかの作業は、任意選択的としてもよいし、または異なる実施形態において再編成されてもよいことに留意されたい。
【００５０】
方法５００は、ステップ５０２において、近位ファイバーを第１のフェルールにコネクタ化し、および遠位ファイバーを第２のフェルールにコネクタ化することによって、開始され得る。ステップ５０４において、ガラススリーブを第１のフェルールまたは第２のフェルールの周りに予め設置して、アライメントジグ内で、第１のフェルール内の近位ファイバーを第２のフェルール内の遠位ファイバーとアライメントする。ステップ５０６において、ガラススリーブを、第１のフェルールと第２のフェルールとの間のファイバー接合部の上側を越えて摺動させて、ガラススリーブが、第１のフェルールおよび第２のフェルールの上側にわたって延在するようにする。ステップ５０８において、第１のＵＶ硬化光学接着剤がガラススリーブの第１の端部に塗布されて、ガラススリーブを第１のフェルールにボンディングする。ステップ５１０において、第２のＵＶ硬化光学接着剤がガラススリーブの第２の端部に塗布されて、ガラススリーブを第２のフェルールにボンディングする。第１のＵＶ硬化光学接着剤および第２のＵＶ硬化光学接着剤がファイバー接合部に到達する前、ステップ５１２において、第１のＵＶ硬化光学接着剤および第２のＵＶ硬化光学接着剤は、ＵＶ光を用いて、ガラススリーブを通して、硬化される。
【００５１】
方法５００において、第１のフェルールおよび第２のフェルールの双方がセラミックフェルールであるとき、ＵＶ硬化光学接着剤は、近位ファイバーと遠位ファイバーとの間のファイバー接合部には存在しない。方法５００のいくつかの実施形態では、ステップ５０４におけるアライメントの前に、近位ファイバーにおいて第１のフェルールに、および遠位ファイバーにおいて第２のフェルールに、反射防止コーティングが施され得、反射防止コーティングが近位ファイバーと遠位ファイバーとの間での光の反射を減少させる。方法５００のいくつかの実施形態では、ステップ５０６において、ガラススリーブを、ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、未硬化の光学接着剤が第１のフェルールと第２のフェルールとの間に塗布され得、未硬化の光学接着剤がファイバー接合部において液相状態で留まるようにする。方法５００のいくつかの実施形態では、ステップ５０６において、ガラススリーブを、ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、屈折率整合ゲルが第１のフェルールと第２のフェルールとの間に塗布され得る。
【００５２】
方法５００において、近位ファイバーおよび遠位ファイバーが、異種材料、例えばいくつかある例の中で特にシリカおよびボロシリカから作製され得ることに留意されたい。方法５００では、近位ファイバーおよび遠位ファイバーの少なくとも一方の直径は、５０マイクロメートル未満とし得ることに留意されたい。
【００５３】
方法５００では、第１のフェルールおよび第２のフェルールが双方ともガラスフェルールであるとき、ステップ５０６において、ガラススリーブを、ファイバー接合部の上側を越えて摺動させる前に、第３のＵＶ硬化光学接着剤が第１のフェルールと第２のフェルールとの間のファイバー接合部に塗布され得る。
【００５４】
本明細書で開示するように、光ファイバー結合の信頼性の向上は、ファイバー接合部において使用される構造および材料を改善することによって、達成される。セラミックフェルールがファイバー接合部において使用されるとき、セラミックフェルールとファイバー端部との間へのＵＶ硬化光学接着剤の浸透が回避または防止される一方、反射防止コーティング、未硬化の光学接着剤、または屈折率整合ゲルが、セラミックフェルール間に塗布され得る。ガラスフェルールがファイバー接合部に使用されるとき、ＵＶ硬化光学接着剤が、ガラスフェルールとファイバー端部との間に塗布され、かつ十分に硬化され得る。
【００５５】
上記で開示した主題は説明であり、かつ限定ではないとみなされ、および添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨および範囲内にあるそのような全ての修正例、機能強化（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ）、および他の実施形態を網羅するものとする。それゆえ、法律によって許される最大限の範囲まで、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物の容認できる最も広範な解釈によって決定され、および上述の詳細な説明によって限定または制限されない。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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