(57)【要約】【課題】防湿性の高いファイバ収納構造を用い、耐湿信頼性の高い光ファイバ放熱装置を提供する。【解決手段】希土類が添加された光ファイバ３０１および入力用光ファイバ２０１、出力用光ファイバ２１１を気密性の筐体１０３の内に配置し、更に筐体内部を疎水性液体または柔軟性の高い樹脂５０１で充填することにより、外気中の水分子がいずれかの光ファイバに到達して任意の光ファイバが劣化されることが抑止される。また、個々の光ファイバで発生した熱は、疎水性液体または柔軟性の高い樹脂を介して筐体に伝達され、筐体の表面より外気へ放出される。【選択図】          図１
2004214325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ出入口と充填材入口を備えた金属筐体の内部に光ファイバを用いた光学要素を配置し、前記金属筐体内部を疎水性の液体または柔軟性を有する樹脂で充填し、前記金属筐体内部を密閉したことを特徴とする光ファイバ放熱装置。
【請求項２】
前記金属筐体は、銅またはアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項３】
前記金属筐体の表面は、アルマイト被膜処理されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項４】
前記金属筐体は、密閉状態で所定の気密性かつ耐湿性を有し、一部が取り外し可能に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項５】
上記疎水性の液体は、鉱物油またはシリコーン油であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項６】
上記柔軟性を有する樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項７】
概ね直方体の六面体状であって、少なくとも一面が取り外し可能に形成された金属筐体と、
この金属筐体内に収容され、励起光が入力されることで、励起光の波長とは異なる波長の光または励起光のエネルギーを増幅可能な励起ファイバと、
前記金属筐体の任意の一面に設けられた少なくとも２つの開口を介して前記励起ファイバと接続される入力用および出力用ファイバと、
この入力用および出力用ファイバのそれぞれを、上記２つの開口の所定位置に固定する樹脂材料と、
前記金属筐体内に満たされる充填材と、
この充填材が前記励起ファイバからの熱により膨張した際に前記金属筐体内の圧力が所定の圧力よりも上昇することを抑止可能な弁機構と、
を有することを特徴とする光ファイバ放熱装置。
【請求項８】
前記金属筐体は、銅またはアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項７記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項９】
前記金属筐体の表面は、アルマイト被膜処理されていることを特徴とする請求項７または８記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項１０】
前記樹脂材料は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項１１】
前記充填材は、鉱物油またはシリコーン油であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項１２】
前記弁機構は、前記充填材を前記金属筐体に注入するための注入口を塞ぐゴム材であり、自身の変形により前記金属筐体内の圧力を調整することを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の光ファイバ放熱装置。
【請求項１３】
少なくとも一面が蓋状に取り外し可能に形成された金属筐体内に励起光が入力されることで、励起光の波長とは異なる波長の光、または励起光のエネルギーを増幅可能な励起ファイバを収容し、
金属筐体の任意の一面に設けられた少なくとも２つの開口を介して入力用光ファイバと出力用光ファイバを金属容器内に案内し、それぞれ、励起ファイバの両端部と接続し、
入力用光ファイバと出力用光ファイバのそれぞれを、２つの開口に対して樹脂材料により固定し、
シール材を介して金属筐体内を気密かつ防湿可能に密閉し、
充填材充填用の開口から充填材を満たし、
充填材が満たされた金属筐体に圧力弁を取り付ける、
ことを特徴とする光ファイバ放熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類等を光ファイバに添加して、ファイバ型光増幅器またはファイバ型レーザとして使用する場合における光ファイバの放熱装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
希土類等を光ファイバに添加して、ファイバ型光増幅器またはファイバ型レーザ（アップコンバージョンファイバレーザ）として使用する場合に、光ファイバの温度により光増幅の利得が変化することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。このため安定した光出力を得るためには、光ファイバの温度を一定に保つことが望ましい。
【０００３】
また、光ファイバの放熱性向上のため、２枚の金属板で光ファイバを挟み込み、熱伝導性グリースを充填した構造をとることにより、ペルチェ素子による冷却や冷風を吹き付ける等の特別な冷却手段を用いることなしに、光ファイバの温度を室温付近で、一定に維持できる簡易な温度制御法が既に提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】
須藤昭一編「エルビウム添加光ファイバ増幅器」、（株）オプロトニクス社、１９９９／１１
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７４４８９号公報（図１、図２、段落［００１６］、要約）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されているような２枚の金属板で光ファイバを挟み込んで熱伝導グリースを充填した構造では、防湿性が低く、光ファイバが大気中の水分子と反応して特性が劣化する問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、防湿性の高いファイバ収納構造を用い、耐湿信頼性の高い光ファイバ放熱装置及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ファイバ出入口と充填材入口を備えた金属筐体の内部に光ファイバを用いた光学要素を配置し、前記金属筐体内部を疎水性の液体または柔軟性を有する樹脂で充填し、前記金属筐体内部を密閉したことを特徴とする光ファイバ放熱装置である。
【０００９】
また本発明は、概ね直方体の六面体状であって、少なくとも一面が取り外し可能に形成された金属筐体と、この金属筐体内に収容され、励起光が入力されることで、励起光の波長とは異なる波長の光または励起光のエネルギーを増幅可能な励起ファイバと、前記金属筐体の任意の一面に設けられた少なくとも２つの開口を介して前記励起ファイバと接続される入力用および出力用ファイバと、この入力用および出力用ファイバのそれぞれを、上記２つの開口の所定位置に固定する樹脂材料と、前記金属筐体内に満たされる充填材と、この充填材が前記励起ファイバからの熱により膨張した際に前記金属筐体内の圧力が所定の圧力よりも上昇することを抑止可能な弁機構と、を有することを特徴とする光ファイバ放熱装置である。
【００１０】
さらに本発明は、少なくとも一面が蓋状に取り外し可能に形成された金属筐体内に励起光が入力されることで、励起光の波長とは異なる波長の光、または励起光のエネルギーを増幅可能な励起ファイバを収容し、金属筐体の任意の一面に設けられた少なくとも２つの開口を介して入力用光ファイバと出力用光ファイバを金属容器内に案内し、それぞれ、励起ファイバの両端部と接続し、入力用光ファイバと出力用光ファイバのそれぞれを、２つの開口に対して樹脂材料により固定し、シール材を介して金属筐体内を気密かつ防湿可能に密閉し、充填材充填用の開口から充填材を満たし、充填材が満たされた金属筐体に圧力弁を取り付ける、ことを特徴とする光ファイバ放熱装置の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態が適用される光ファイバ放熱装置の一例を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の光ファイバ放熱装置を説明する概略斜視図である。
【００１３】
図１に示されるように、光ファイバ放熱装置１０１は、概ね直方体の六面体状に形成された筐体１０３を有している。筐体１０３の任意の一面は、蓋１０５として、筐体１０３に対して着脱可能に形成されている。なお、筐体１０３および蓋１０５には、耐熱性、耐候性あるいは放熱効果を高めるために、銅またはアルミニウム合金が用いられる。また、それぞれの表面がアルマイト皮膜処理されても良い。
【００１４】
筐体１０３の所定の位置には、入力用光ファイバ２０１が案内される第１の開口（ファイバ口）１０７と出力用光ファイバ２１１が案内される第２の開口（ファイバ口）１０９が設けられている。なお、それぞれの光ファイバ２０１，２１１は、対応する開口１０７，１０９に挿入された状態で、例えばエポキシ樹脂である封止材１１１が個々の開口に満たされることにより気密されると共に、筐体１０３に、強固に固着されている。また、封止材１１１は、開口１０７，１０９内を通るそれぞれの光ファイバ２０１，２１１に、不所望に圧力が掛かることを抑止可能である。
【００１５】
筐体１０３の内部には、例えば周知のアップコンバージョンファイバレーザとして用いられる励起用ファイバ３０１が設けられている。なお、励起用ファイバ３０１は、筐体１０３内において、破損せずに、かつ支障のない径で、径方向に積層されるように所定回数、巻かれた状態にある。また、励起用ファイバ３０１は、例えば複数のフッ化物が混合されたガラスに、Ｔｍ３＋，Ｅｒ３＋，Ｈｏ３＋等のイオンが適量添加されたものである。なお、赤色（Ｒ）用光源の場合は、添加イオンは無く、緑色（Ｇ）用光源の場合はＴｍ３＋を、青色（Ｂ）用光源の場合はＥｒ３＋またはＨｏ３＋を添加したファイバが用いられる。なお、筐体１０３に収容される光学要素としては、励起用ファイバ３０１に限らず、光増幅あるいはファイバ型レーザとして動作する上で必要なファイバ形式の光学部品、例えばファイバグレーティング等であっても良い。
【００１６】
励起用ファイバ３０１には、その両端部に、光コネクタ３０３，３０５が固着されている。光コネクタ３０３，３０５には、それぞれ、入力用光ファイバ２０１の端部に固着されている光コネクタ２０３と出力用光ファイバ２１１の端部に固着されている光コネクタ２１３を介して、入力用光ファイバ２０１と出力用光ファイバ２１１が、接続される。
【００１７】
筐体１０３の蓋１０５が位置される面以外の任意の一面には、後段に説明する疎水性の充填材が充填されるための第３の開口（充填材注入口）１１３が設けられている。
【００１８】
筐体１０３の蓋１０５と接する部分、すなわち図１においては上方に示されている四面が連続した所定の領域に、蓋１０５により筐体１０３内を気密に保持可能とするための気密部材、例えばＯリング４０１が装着可能なＯリング案内部１１５が設けられている。
【００１９】
筐体１０３内部にはまた、蓋１０５がＯリング４０１を介して気密に保持された状態で、充填材注入口１１３から充填材５０１が注入される。なお、充填材としては、疎水性の液体、例えば鉱物油やシリコーンオイル等、または柔軟性の高い樹脂等が用いられる。
【００２０】
充填材５０１が充填された筐体１０３は、圧力弁６０１により、密閉される。なお、圧力弁６０１は、例えば耐油性の高いゴム製であり、励起用ファイバ３０１からの熱により充填材５０１が僅かに膨張して筐体１０３内の圧力が増大した場合に、自身が変形することにより、圧力を吸収可能である。
【００２１】
図２ないし図９は、図１に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程を説明する概略図である。
【００２２】
図２に示すように、予め形成された筐体１０３を用意し、第１の開口１０７と第２の開口１０９から、入力用光ファイバ２０１と出力用光ファイバ２１１とを筐体１０３内に案内する。
【００２３】
次に、図３に示すように、それぞれファイバ２０１と２１１が案内されている開口１０７，１０９内に封止材１１１を満たして硬化させ、光ファイバ２０１，２１１を固定する。
【００２４】
続いて、図４に示すように、筐体１０３内に、予め両端部に光コネクタ３０３と３０５が取り付けられている励起用ファイバ３０１を用意する。
【００２５】
次に、図５に示すように、ファイバ２０１の端部に設けられている光コネクタ２０３およびファイバ２１１の端部に設けられている光コネクタ２１３とを、筐体１０３内で、励起用ファイバ３０１の端部に設けられている光コネクタ３０３および３０５と相互に接続する。
【００２６】
続いて、図６に示すように、筐体１０３のＯリング案内部１１５に、Ｏリング４０１をセットし、図７に示すように、図示しないねじ等を用い、蓋１０５を、Ｏリング１１５を介して筐体１０３に固定する。これにより、気密（防湿）可能な六面体が得られる。
【００２７】
以下、図８に示すように、充填材注入口１１３から充填材５０１が所定量注入され、図９に示すように、圧力弁６０１が注入口１１３に装着されることで、光ファイバ放熱装置１０１が出来上がる。
【００２８】
なお、上述した励起用ファイバ３０１が気密（防湿）に封入されたファイバ放熱装置１０１においては、入力用光ファイバ２０１が案内される第１の開口１０７と出力用光ファイバが案内される第２の開口１０９を封止材１１１によって封止したとしても、わずかながら水分子が筐体１０３内に浸入する（水分子が筐体１０３内に侵入することを完全には阻止できない）。すなわち、水分子が全く内部に到達できない筐体および蓋を構成するためには、コストが増大する。
【００２９】
しかし、入力用光ファイバ２０１、出力用光ファイバ２１１、励起用ファイバ３０１は、筐体１０５内で、充填材６０１すなわち、疎水性の液体で水分子との接触が阻止されているので、個々のファイバへ水分子が到達することはなく、各ファイバが吸湿して劣化することを抑えることができる。また、励起用ファイバ３０１の周囲に満たされている充填材１１３は、熱伝導性が高く、励起用ファイバ３０１で発生した熱を、筐体１０３および蓋１０５に、容易に伝えることができ、励起用ファイバ３０１で発生した熱を効率よく外部へ導くことができる。
【００３０】
しかも、励起用ファイバ３０１の熱により充填材５０１の体積が膨張したとしても、圧力弁６０１により筐体１０３内の圧力が所定の範囲内に維持されるので、励起用ファイバ３０１や入力用光ファイバ２０１、出力用光ファイバ２１１が不所望に圧力を受けることもない。また、封止材１１１やＯリング４０１にも、不所望な圧力が生じることもなく、耐久性が低下することもない。
【００３１】
このように、本発明によれば、希土類が添加された光ファイバを気密性の金属筐体の内部に配置して、更に筐体内部を疎水性液体または柔軟性の高い樹脂で充填することにより、外気中の水分子が光ファイバに到達して光ファイバが劣化することが抑止される。
【００３２】
また、光ファイバで発生した熱は、疎水性液体または柔軟性の高い樹脂を介して金属筐体に伝播され、筐体の表面より外気へ放出される。
【００３３】
従って、光ファイバの温度を室温付近で一定に保つことができ、かつファイバの吸湿劣化を抑え、信頼性の高い光ファイバ放熱装置が得られる。
【００３４】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ放熱装置及びその製造方法によれば、希土類等を添加した光ファイバを、ファイバ型光増幅器またはファイバ型レーザとして室温近傍の温度で動作させる場合に、光ファイバの温度を室温付近で一定に維持でき、しかも、ファイバが吸湿して劣化することも防止できる。これにより、ファイバ型光増幅器またはファイバ型レーザの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ放熱装置の一例を説明する概略図。
【図２】図１に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程の一例を説明する概略図。
【図３】図２に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程に引き続く工程の一例を説明する概略図。
【図４】図３に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程に引き続く工程の一例を説明する概略図。
【図５】図４に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程に引き続く工程の一例を説明する概略図。
【図６】図５に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程に引き続く工程の一例を説明する概略図。
【図７】図６に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程に引き続く工程の一例を説明する概略図。
【図８】図７に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程に引き続く工程の一例を説明する概略図。
【図９】図８に示した光ファイバ放熱装置を形成する工程に引き続く工程の一例を説明する概略図。
【符号の説明】
１０１…光ファイバ放熱装置、１０３…筐体、１０５…蓋、１０７…第１の開口（ファイバ口）、１０９…第２の開口（ファイバ口）、１１１…封止材、１１３…第３の開口（充填材注入口）、１１５…Ｏリング、２０１…入力用光ファイバ、２１１…出力用光ファイバ、３０１…励起用ファイバ、４０１…Ｏリング、５０１…充填材（疎水性液体）、６０１…圧力弁。
【図１】
2004214325.tif 000003
【図２】
2004214325.tif 000004
【図３】
2004214325.tif 000005
【図４】
2004214325.tif 000006
【図５】
2004214325.tif 000007
【図６】
2004214325.tif 000008
【図７】
2004214325.tif 000009
【図８】
2004214325.tif 000010
【図９】
2004214325.tif 000011