(57)【要約】【課題】光ファイバの先端部におけるクラッドの熱損傷を防ぐ。【解決手段】光ファイバ１は、コア２と、樹脂製クラッド３と、被覆部材４とを備える。樹脂製クラッド３は、コア２の先端部２１を除いてコア２の外周面を覆う。被覆部材４は、コア２の先端部２１の外周面を覆う。また、被覆部材４は、コア２よりも屈折率が低く、樹脂製クラッド３よりも熱伝導率が高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の経路となる線条の光路部材と、
前記光路部材の先端部を除いて前記光路部材の外周面を覆う、樹脂製クラッドと、
前記光路部材の先端部の外周面を覆う被覆部材と、
を備え、
前記被覆部材は、前記光路部材よりも屈折率が低く、前記樹脂製クラッドよりも熱伝導率が高い、
光ファイバ。
【請求項２】
前記光路部材は、ガラス製コアから構成される、
請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記光路部材は、ガラス製コアと、前記コアの外周面を覆うガラス製クラッドとから構成される、
請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記被覆部材は、透明である、
請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記被覆部材は、前記樹脂製クラッドよりも、融点又は軟化点が高い、
請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記光路部材の外周面と前記被覆部材の内周面との隙間に充填される樹脂製の充填部材をさらに備える、
請求項１から５のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記充填部材は、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂により形成される、
請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項８】
（ａ）樹脂製クラッドによって、先端部以外が覆われた線条の光路部材を準備するステップと、
（ｂ）貫通孔が形成された被覆部材を準備するステップと、
（ｃ）前記光路部材の先端部を前記被覆部材の貫通孔に配置するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）の後に前記先端部を加熱して軟化させるステップと、
を含み、
前記被覆部材は、前記光路部材よりも屈折率が低く、前記樹脂性クラッドよりも熱伝導率が高い、
光ファイバの製造方法
【請求項９】
前記被覆部材は、第１被覆部と第２被覆部とによって構成され、
前記第１被覆部は、第１押圧面を有し、
前記第２被覆部は、第２押圧面を有し、
前記第１押圧面及び前記第２押圧面の少なくとも一方に、前記貫通孔を構成する溝部が形成され、
前記ステップ（ｃ）において、前記溝部内に前記先端部を配置し、前記第１押圧面と前記第２押圧面とが接触するように前記第１被覆部と前記第２被覆部とを配置する、
請求項８に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１０】
前記溝部は、前記第１及び第２押圧面に形成される、請求項９に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１１】
前記各溝部は、断面形状が半円形状である、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記光路部材は、ガラス製コアから構成される、
請求項８から１１のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記光路部材は、ガラス製コアと、前記コアの外周面を覆うガラス製クラッドとから構成される、
請求項８から１１のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項１４】
前記ステップ（ｄ）において、前記先端部を前記光路部材の軟化点以上の温度で加熱する、請求項８から１３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項１５】
前記ステップ（ｄ）において、前記先端部を前記光路部材のガラス転移点未満の温度で加熱する、請求項８から１４のいずれかに記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、光ファイバは、ガラス製コアと、ガラス製クラッドとによって構成されている。このように構成された光ファイバは、光ファイバ母材を線引きすることによって製造される。
【０００３】
これに対して、特許文献１には、クラッドを樹脂製とした光ファイバが開示されている。この光ファイバの製造方法は、まず線引きによってコアが形成され、このコアの外周面に樹脂を塗布する。その後、樹脂を加熱することによってクラッド層が形成される。
【０００４】
また、特許文献２には、ダブルクラッド型の光ファイバが開示されている。この光ファイバは、ガラス製コアと、ガラス製内側クラッドと、樹脂製外側クラッドとによって構成されている。この光ファイバの製造方法は、まず、コアと内側クラッドとを線引きによって形成する。そして、内側クラッドの外周面に樹脂を塗布し、この樹脂を加熱することにより、外側クラッドを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２１９７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０４８２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバをファイバレーザの構成部品として使用する場合、すなわち、励起光が光ファイバ内を進行する場合、励起光が吸収されて光ファイバの温度が高くなる。特に励起光が入射する側である先端部の温度が高くなる。このため、一般的に、ガラス製クラッドに比べて熱伝導率が低い樹脂製クラッドは、光ファイバの先端部において熱損傷を受けるおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、光ファイバの先端部におけるクラッドの熱損傷を防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１側面に係る光ファイバは、光路部材と、樹脂製クラッドと、被覆部材とを備える。光路部材は、線条であって、光の経路となる。樹脂製クラッドは、光路部材の先端部を除いて光路部材の外周面を覆う。また、樹脂製クラッドは樹脂製である。被覆部材は、光路部材の先端部の外周面を覆う。また、被覆部材は、光路部材よりも屈折率が低く、樹脂製クラッドよりも熱伝導率が高い。
【０００９】
この構成によれば、光路部材の先端部には、樹脂製クラッドは形成されていない。このため、樹脂製クラッドの熱損傷を防ぐことができる。また、光路部材の先端部には、樹脂製クラッドの代わりに、被覆部材が形成されているが、この被覆部材は樹脂製クラッドよりも熱伝導率が高いため、熱損傷を防ぐことができる。
【００１０】
光路部材は、ガラス製コアから構成されていてもよいし、ガラス製コアとガラス製クラッドから構成されていてもよい。なお、ガラス製クラッドは、コアの外周面を覆う。
【００１１】
好ましくは、被覆部材は、透明である。この構成によれば、被覆部材は、熱損傷をより防ぐことができる。
【００１２】
好ましくは、被覆部材は、樹脂製クラッドよりも、融点又は軟化点が高い。この構成によれば、被覆部材は、樹脂製クラッドよりも耐熱性が良いため、熱損傷をより防ぐことができる。
【００１３】
好ましくは、光ファイバは、樹脂製の充填材料をさらに備える。光路部材の外周面と被覆部材の内周面との隙間に充填される樹脂製の充填部材をさらに備える。この構成によれば、充填部材によって、光路部材と被覆部材との隙間を埋めるために、隙間によって熱伝導性が悪化することを防止することができる。
【００１４】
好ましくは、充填部材は、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂により形成される。
【００１５】
本発明の第２側面に係る光ファイバの製造方法は、次のステップ（ａ）からステップ（ｄ）を含む。ステップ（ａ）は、樹脂製クラッドによって、先端部以外が覆われた線条の光路部材を準備する。ステップ（ｂ）は、貫通孔が形成された被覆部材を準備する。ステップ（ｃ）は、光路部材の先端部を被覆部材の貫通孔に配置する。ステップ（ｄ）は、ステップ（ｃ）の後に先端部を加熱して軟化させる。被覆部材は、光路部材よりも屈折率が低く、樹脂製クラッドよりも熱伝導率が高い。
【００１６】
この方法によれば、上述したように、樹脂製クラッドの熱損傷を防ぐことができる。また、被覆部材の貫通孔に先端部が配置された状態で、先端部を加熱して軟化させるため、先端部は貫通孔と同じ形状になる。すなわち、光路部材の先端部と、被覆部材の貫通孔とは、初めから同じ形状でなくてもよい。この結果、光ファイバを容易に製造することができる。
【００１７】
好ましくは、被覆部材は、第１被覆部と第２被覆部とによって構成される。第１被覆部は、第１押圧面を有する。第２被覆部は、第２押圧面を有する。第１押圧面及び第２押圧面の少なくとも一方に、貫通孔を構成する溝部が形成される。ステップ（ｃ）において、溝部内に先端部を配置し、第１押圧面と第２押圧面とが接触するように第１被覆部と第２被覆部とを配置する。この構成によれば、先端部を貫通孔に通す必要がないため、光ファイバをより容易に製造することができる。
【００１８】
好ましくは、溝部は、第１及び第２押圧面に形成される。
【００１９】
好ましくは、各溝部は、断面形状が半円形状である。
【００２０】
光路部材は、ガラス製コアから構成されてもよいし、ガラス製コアとガラス製クラッドから構成されてもよい。ガラス製クラッドはコアの外周面を覆う。
【００２１】
好ましくは、ステップ（ｄ）において、先端部を光路部材の軟化点以上の温度で加熱する。
【００２２】
好ましくは、ステップ（ｄ）において、先端部を光路部材のガラス転移点未満の温度で加熱する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光ファイバの先端部において樹脂製クラッドの熱損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】光ファイバの側面断面図。
【図２】光ファイバの正面図。
【図３】被覆部材の分解図。
【図４】光ファイバの製造方法を示す図。
【図５】冷却装置を示す側面断面図。
【図６】冷却装置を示す正面図。
【図７】変形例２に係る光ファイバの側面断面図。
【図８】変形例３に係る光ファイバの側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る光ファイバの実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は光ファイバの側面断面図であり、図２は光ファイバの正面図である。
【００２６】
図１及び図２に示すように、光ファイバ１は、コア２と、樹脂製クラッド３と、被覆部材４とを備えている。なお、本実施形態では、コア２が本発明の光路部材に相当する。
【００２７】
コア２は、光の経路となる部分であり、線条に形成されている。また、コア２は、長手方向と直行する方向に沿った断面形状が円形である。すなわち、コア２は円柱状に形成されている。コア２は、ガラス製であって、好ましくは、フッ化物ガラス製である。例えば、コア２は、ＺＢＬＡＮ（ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF）ガラスなどによって形成されている。また、光ファイバ１をファイバレーザの構成部品として使用する場合は、コア２はレーザ媒質を含んでいることが好ましい。レーザ媒質としては、希土類元素を例示することができ、好ましくはエルビウムを例示することができる。
【００２８】
樹脂製クラッド３は、コア２の外周面を覆うように構成されている。樹脂製クラッド３は、コア２よりも屈折率が低い。樹脂製クラッド３は、好ましくは紫外線硬化性樹脂製である。例えば、樹脂製クラッド３は、フッ素系アクリル樹脂などによって形成される。
【００２９】
樹脂製クラッド３は、コア２の先端部２１の外周面を覆っていない。この先端部２１の長さは、特に限定されるものではないが、例えば、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度とすることができる。
【００３０】
被覆部材４は、コア２の先端部２１の外周面を覆っている。すなわち、先端部２１を除いたコア２の外周面は樹脂製クラッド３によって覆われており、先端部２１の外周面は被覆部材４によって覆われている。被覆部材４は、第１被覆部４１と第２被覆部４２とから構成されている。第１被覆部４１と第２被覆部４２とは互いに接着剤によって接着している。
【００３１】
図３は、被覆部材４の分解図である。図３に示すように、第１被覆部４１は、第１押圧面４１１を有している。第１押圧面４１１には、溝部４１２が形成されている。溝部４１２は、第１押圧面４１１の一方の端縁から他方の端縁まで延びている。この溝部４１２の長さは、コア２の先端部２１の長さと実質的に同じである。溝部４１２の長手方向と直行する方向に沿った断面形状は、半円形状である。この溝部４１２の径は、コア２の先端部２１の径と実質的に同じである。この溝部４１２内にコア２の先端部２１の半分が収容されている。
【００３２】
第２被覆部４２は、第１被覆部４１と同じ形状である。第２被覆部４２は、第２押圧面４２１を有している。第２押圧面４２１には、溝部４２２が形成されている。溝部４２２は、第２押圧面４２１の一方の端縁から他方の端縁まで延びている。この溝部４２２の長さは、コア２の先端部２１の長さと実質的に同じである。溝部４２２の長手方向と直行する方向に沿った断面形状は、半円形状である。この溝部４２２の径は、コア２の先端部２１の径と実質的に同じである。この溝部４２２内にコア２の先端部２１の半分が収容されている。なお、第１及び第２被覆部４１，４２は、直方体状であってもよいし、円柱状であってもよい。
【００３３】
第１被覆部４１と第２被覆部４２とは、第１押圧面４１１と第２押圧面４２１とが対向するように配置されている。この状態において、第１押圧面４１１の溝部４１２と、第２押圧面４２１の溝部４２２とが対向している。この溝部４１２，４２２によって、被覆部材４の貫通孔が形成される。
【００３４】
被覆部材４は、コア２よりも屈折率が低く、樹脂製クラッド３よりも熱伝導率が高い。被覆部材４の熱伝導率は、例えば、０．７Ｗ／（ｍｋ）以上程度であることが好ましい。
【００３５】
被覆部材４は、樹脂製クラッド３よりも融点又は軟化点が高いことが好ましい。また、被覆部材４は、透明であることが好ましい。被覆部材４は結晶材料製、又はガラス材料製であることが好ましい。具体的には、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、又は石英などによって形成することができる。
【００３６】
次に、上述したように構成された光ファイバ１の製造方法について図４を参照しつつ説明する。図４は、光ファイバ１の製造方法を説明するための図である。
【００３７】
図４に示すように、まず、上述したコア２の材料からなる母材を、線引きすることによってコア２を形成する（図４（ａ））。詳細には、上記母材を加熱して溶融した後、線引装置によって細く引き伸ばすことによってコア２を形成する。
【００３８】
次に、コア２の外周面に上述した樹脂製クラッド３の材料からなる樹脂を塗布する。そして、この樹脂を加熱に紫外線を照射して硬化することにより、樹脂製クラッド３を形成する（図４（ｂ））。なお、コア２の先端部２１の外周面には、樹脂製クラッド３が形成されていない。すなわち、コア２の先端部２１は露出している。例えば、初めからコア２の先端部２１に樹脂を塗布しないことによってコア２の先端部２１を露出させてもよい。他にも、コア２の外周面全体に樹脂を塗布して樹脂製クラッド３を形成した後に、樹脂製クラッド３を剥がしてコア２の先端部２１を露出させてもよい。なお、樹脂製クラッド３は、有機溶剤によって、除去することができる。
【００３９】
以上のように、先端部２１以外が樹脂製クラッド３によって覆われたコア２を準備する。そして、第１被覆部４１及び第２被覆部４２によって、コア２の先端部２１を挟む（図４（ｃ））。詳細には、第１被覆部４１と第２被覆部４２とは、第１押圧面４１１と第２押圧面４２１とが対向するように配置される。また、コア２の先端部２１は、第１押圧面４１１に形成された溝部４１２と、第２押圧面４２１に形成された溝部４２２とに収容された状態となっている。
【００４０】
このようにコア２の先端部２１を第１被覆部４１及び第２被覆部４２によって挟んだ状態において、先端部２１を加熱する。例えば、第１被覆部４１及び第２被覆部４２を介して、コア２の先端部２１をヒータなどによって加熱する。このときの加熱温度は、先端部２１がコア２の軟化点以上となる程度とすることが好ましく、先端部２１がコア２のガラス転移点結晶化開始温度未満となる程度とするが好ましい。また、このときの加熱時間は、２分程度とすることが好ましい。
【００４１】
このように、コア２の先端部２１を加熱して軟化させることによって、コア２の先端部２１は、被覆部材４の各溝部４１２，４２２の形状と合致するように変形する。
【００４２】
次に、上述したように構成された光ファイバ１の冷却装置について図面を参照しつつ説明する。図５は光ファイバ１の冷却装置を示す側面断面図、図６は光ファイバ１の冷却装置を示す正面図である。
【００４３】
図５及び図６に示すように、冷却装置は、ヒートシンク１１、第１蓋部材１２、及び第２蓋部材１３を備えている。ヒートシンク１１は、光ファイバ１を収容するように、上面に溝が形成されている。また、ヒートシンク１１は、ヒートシンク１１を冷却するための冷却水が流れる流路１１１を有している。ヒートシンク１１は、例えば、アルミニウム又は銅などの金属材料によって形成される。
【００４４】
第１蓋部材１２は、ヒートシンク１１の溝内に収容された光ファイバ１を固定するための部材である。第１蓋部材１２は、光ファイバ１の樹脂製クラッド３を押さえた状態で、ヒートシンク１１に固定される。例えば、ボルトや接着剤などによって、第１蓋部材１２はヒートシンク１１に固定される。この第１蓋部材１２によって、光ファイバ１をヒートシンク１１に確実に接触させる。
【００４５】
第２蓋部材１３は、ヒートシンク１１の溝内に収容された光ファイバ１を固定するための部材である。第２蓋部材１３は、光ファイバ１の被覆部材４を押さえた状態で、ヒートシンク１１に固定される。例えば、ボルトや接着剤などによって、第２蓋部材１３はヒートシンク１１に固定される。この第２蓋部材１３によって、光ファイバ１をヒートシンク１１に確実に接触させる。なお、第２蓋部材１３は、第１蓋部材１２と別部材となっているが、第１蓋部材１２と一体的に形成されていてもよい。
【００４６】
光ファイバ１とヒートシンク１１との間の隙間が生じる場合は、この隙間を埋めるために、光ファイバ１とヒートシンク１１との間に放熱グリスを使用してもよい。放熱グリスは、例えば、シリコンを主成分とし、金属粒子などを含んでもよい。
【００４７】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４８】
変形例１
上記実施形態では、被覆部材４が第１被覆部４１と第２被覆部４２との２つの部材から構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、被覆部材４は１つの部材から構成されてもよい。この場合、被覆部材４には貫通孔が形成されており、この貫通孔内に先端部２１を通した状態で先端部２１を加熱して軟化させる。
【００４９】
変形例２
上記実施形態では、光路部材は、コア２から構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、図７に示すように、光路部材は、コア２とガラス製クラッド６とから構成されていてもよい。すなわち、光路部材と樹脂製クラッド３とを合わせてダブルクラッドファイバを構成していてもよい。なお、コア２は、上記実施形態と同様の材料によって形成することができる。ガラス製クラッド６は、コア２の外周面を覆うように形成されている。ガラス製クラッド６は、例えば、コア２と同様の材料とすることができる。なお、ガラス製クラッド６は、コア２よりも屈折率が低く、樹脂製クラッド３よりも屈折率が高い。また、ガラス製クラッド６にはレーザ媒質は含まれていない。
【００５０】
樹脂製クラッド３は、ガラス製クラッド６の先端部６１を除いて、ガラス製クラッド６の外周面を覆う。すなわち、樹脂製クラッド３は、ガラス製クラッド６の先端部６１の外周面には形成されない。そして、被覆部材４がガラス製クラッド６の先端部６１の外周面を覆う。
【００５１】
変形例３
上記実施形態では、コア２の先端部２１と被覆部材４とは、軸方向の長さがほぼ同じであったが、特にこれに限定されない。例えば、先端部２１は被覆部材４よりも長くてもよい。すなわち、被覆部材４と樹脂製クラッド３との間に隙間を形成してもよい。これにより、先端部２１を軟化させるために被覆部材４を介して先端２１を加熱する際、樹脂製クラッド３が熱損傷することを防止することができる。なお、被覆部材４と樹脂製クラッド３との間に隙間が形成されている場合は、図８に示すように、その隙間に、樹脂製クラッド３の形成と同様に、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂５を塗布し、この樹脂を硬化させることができる。
【００５２】
変形例４
コア２と被覆部材４との間に隙間がある場合、その隙間に樹脂製の充填部材を充填させてもよい。なお、この充填部材は、紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂によって形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００５３】
１    光ファイバ
２    コア
３    樹脂製クラッド
４    被覆部材
４１    第１被覆部
４２    第２被覆部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015125254.tif 000007
【図６】
2015125254.tif 000008
【図７】
2015125254.tif 000009
【図８】
2015125254.tif 000010