(57)【要約】【課題】簡単な構造で光ファイバ端面を保護する。【解決手段】キャップ付き光ファイバ１０は、光ファイバーケーブル１６の先端を挿入して固定する貫通穴を有しかつ該貫通穴の軸と交差する平面を有するステム１８と、空間を有するように内部３４が形成され光を透過する透明ガラス２６を備えた窓部３２が設けられた閉塞部であるキャップ２４の一方側と、ステム１８のキャップ取付平面２０に対応する平坦部を有するフランジ部３０の他方側である筒状のキャップと、を電気溶接で封止固定して形成する。【選択図】図１
2007333982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの先端を挿入して固定する貫通穴を有すると共に、該貫通穴の軸と交差する平面を有するステムと、
内部に空間を有し、中心軸方向の一方側が光を透過する透過部材を備えた窓部が設けられた閉塞部であると共に、他方側が開放されかつ前記ステムの平面に対応する平坦部を有し該平坦部を前記ステムの平面に固定される開口部である筒状のキャップと、
を備えた光ファイバ取付装置。
【請求項２】
光ファイバと、
前記光ファイバの先端を挿入して固定する貫通穴を有すると共に、該貫通穴の軸と交差する平面を有するステムと、
内部に空間を有し、中心軸方向の一方側が光を透過する透過部材を備えた窓部が設けられた閉塞部であると共に、他方側が開放されかつ前記ステムの平面に対応する平坦部を有し該平坦部を前記ステムの平面に固定される開口部である筒状のキャップと、
を備えたキャップ付き光ファイバ。
【請求項３】
前記ステムと前記キャップとは、溶接により固定することを特徴とする請求項２に記載のキャップ付き光ファイバ。
【請求項４】
前記ステムと前記キャップとの固定後は、前記キャップ内部が気密室を形成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のキャップ付き光ファイバ。
【請求項５】
前記ステムの平面には、液体を貯留する貯留部を設けることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載のキャップ付き光ファイバ。
【請求項６】
前記キャップは、レーザ光を出射するレーザ光源を収容してレーザ光を出射するための窓部に設けられた透光部材を備えた収容体であることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載のキャップ付き光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ取付装置、及びキャップ付き光ファイバに係り、特に、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝播する光ファイバの先端に取り付ける光ファイバ取付装置、及びキャップ付き光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調素子で変調したレーザ光を結像光学系に通し、このレーザ光による像を所定の感光材料上に結像して当該感光材料を露光する画像露光装置が知られており、このレーザ光の伝播をするために、光ファイバを用いる場合がある。この光ファイバへのレーザ光の入射や出射は、光ファイバの先端部で行われる。例えば、半導体レーザ等の光源と光ファイバとを光学的に接続する場合、光の減衰やノイズ除去のため、光ファイバの端面を継続的に保護する必要がある。
【０００３】
光ファイバの端面を保護するものとして、気密室を有する端末ケース内に光ファイバを挿入することによりファイバ端面を気密構造とする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、光ファイバ端面を塵埃が侵入しないよう囲うカバーを設けることによりファイバ端面を気密構造とし、塵埃の侵入阻止のためにＯリングにより気密性を高める技術が知られている（例えば特許文献２参照）。さらに、不活性ガスにより気密封止された密閉容器でファイバ端面を保護する技術も知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】実開昭６０−１６１０６号公報
【特許文献２】特開２００１−３３７２５１号公報
【特許文献３】特開２００４−１２８０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、光ファイバは、その端面を継続的に保護するためにはその周辺空間を清浄な状態にすることが好ましい。このように清浄な状態を得るためには、光ファイバ端面を保護する空間内部の洗浄が必要である。また、光ファイバ端面を保護する空間内部の洗浄が終了した後には、清浄な状態を維持しなければならない。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、ファイバ端面を気密構造とするために、気密室を有する端末ケース内に光ファイバを挿入する細長穴を有した一体の部品から形成した複雑な構造としたのでは、その気密室内部の洗浄が困難であり、また複雑な構造であるために光ファイバの高気密封止固定作業も困難である。また、特許文献３に記載の技術のように不活性ガスで気密封止された窓付きの密閉容器を用いた場合であっても、その複雑な構造の密閉容器内部の洗浄は困難である。
【０００６】
また、光ファイバ端面付近は清浄な状態を維持することが要求されるが、特許文献２のようにＯリングによる塵埃侵入防止をしたのでは、長期の信頼性を得ることは困難である。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、簡単な構造で光ファイバ端面を保護することができる光ファイバ取付装置、及びキャップ付き光ファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の光ファイバ取付装置は、光ファイバの先端を挿入して固定する貫通穴を有すると共に、該貫通穴の軸と交差する平面を有するステムと、内部に空間を有し、中心軸方向の一方側が光を透過する透過部材を備えた窓部が設けられた閉塞部であると共に、他方側が開放されかつ前記ステムの平面に対応する平坦部を有し該平坦部を前記ステムの平面に固定される開口部である筒状のキャップと、を備えている。
【０００９】
本発明によれば、光ファイバを取り付けるためのステムには、光ファイバの先端を挿入して固定する貫通穴を有し、その貫通穴の軸と交差する平面を有する。従って、光ファイバからの光の出射部分付近は、平面形状であり洗浄が容易である。この平面部分には、筒状のキャップの開口部が固定される。この開口部はステムの平面に対応する平坦部を有する。このキャップは、内部に空間を有し、中心軸方向の一方側が光を透過する透過部材を備えた窓部が設けられた閉塞部である。従って、ステムにキャップを固定することで、光ファイバ端面を保護することが可能であると共に、組み立て間の洗浄が容易でかつ空間内部の洗浄が終了した清浄な状態を維持して組み立てることができる。
【００１０】
なお、キャップは、他方側に開放された開口部を備え、その開口部にステムの平面に対応する平坦部を有している。この平坦部は、平面性を有していれば良く、障害物のない平面であることに限定されない。例えば、平坦部は、平面から微少量突出した突起部を有する平坦部でもよい。この突起部は、ステムにキャップを固定するときに変形してステムの平面に対応するように平面性を有する平坦部を形成することが好ましい。この突起部は例えば溶接によりステムにキャップを固定するときには溶融する材料で形成することが好ましい。
【００１１】
請求項２に記載の発明のキャップ付き光ファイバは、光ファイバと、前記光ファイバの先端を挿入して固定する貫通穴を有すると共に、該貫通穴の軸と交差する平面を有するステムと、内部に空間を有し、中心軸方向の一方側が光を透過する透過部材を備えた窓部が設けられた閉塞部であると共に、他方側が開放されかつ前記ステムの平面に対応する平坦部を有し該平坦部を前記ステムの平面に固定される開口部である筒状のキャップと、を備えている。
【００１２】
本発明によれば、光ファイバは、貫通穴に挿入されてステムに固定される。従って、光ファイバからの光の出射部分付近は、平面形状であり洗浄が容易である。この平面部分には、筒状のキャップの開口部が固定される。この開口部はステムの平面に対応する平坦部を有する。このキャップは、内部に空間を有し、中心軸方向の一方側が光を透過する透過部材を備えた窓部が設けられた閉塞部である。従って、ステムにキャップを固定することで、光ファイバ端面を保護することが可能であると共に、組み立て間の洗浄が容易でかつ空間内部の洗浄が終了した清浄な状態を維持して組み立てることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のキャップ付き光ファイバにおいて、前記ステムと前記キャップとを溶接により固定することを特徴とする。このように、ステムとキャップとの溶接による固定はステムとキャップとの固定を簡単に行うことができ、また溶接では接着剤等の溶剤が内部へ侵入することを阻止できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載のキャップ付き光ファイバにおいて、前記ステムと前記キャップとの固定後は、前記キャップ内部が気密室を形成することを特徴とする。ステムとキャップとを密封することで、キャップ内部を気密室とすることができる。このようにすることで、塵埃の侵入を阻止できる高気密性を維持した空間を形成することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載のキャップ付き光ファイバにおいて、前記ステムの平面には、液体を貯留する貯留部を設けることを特徴とする。ステムに光ファイバを固定するときには、ハンダ等の固定部材を用いる場合がある。この場合、ハンダ等の固定部材が平面からはみ出すと、組み立ての妨げになる場合がある。そこで、液体を貯留する貯留部を設けることで、その貯留部に固定部材が貯留されて組み立ての妨げになることを解消することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載のキャップ付き光ファイバにおいて、前記キャップは、レーザ光を出射するレーザ光源を収容してレーザ光を出射するための窓部に設けられた透光部材を備えた収容体であることを特徴とする。本発明では、レーザ光源を収容するカバー等の収容体を光ファイバ先端保護に用いたものである。従って、光ファイバ先端保護のために新規にキャップを構成することなく、レーザ光源のカバーを利用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ステムにキャップを固定することで、光ファイバ端面を保護することが可能であると共に、組み立て間の洗浄が容易でかつ空間内部の洗浄が終了した清浄な状態を維持して組み立てることができる、という効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１には、本発明の第１実施形態に係るキャップ付き光ファイバ１０の側面の概略断面図を示した。
【００２０】
図１に示すように、キャップ付き光ファイバ１０は、レーザー光を伝播するコアとクラッドから構成されている光ファイバ素線１２を備えており、その光ファイバ素線１２は光ビームを伝播するコアとグラッドからなりフェルール１４に取り付けられている。これらの光ファイバ素線１２及びフェルール１４により光ファイバーケーブル１６を構成している。また、光ファイバーケーブル１６の先端は、フェルール１４からファイバ素線１２の一部が突出されている。なお、光ファイバ素線１２は、その外周に被覆部を有して、被覆部で被覆された光ファイバ素線１２がフェルール１４に取り付けられる場合もある。
【００２１】
光ファイバーケーブル１６は、ステム１８に固定される。つまり光ファイバ素線１２とフェルール１４およびステム１８の間はハンダ付けにより固定される。ステム１８は、円柱形状をしており、中心軸付近に貫通穴が設けられている。その貫通穴に光ファイバーケーブル１６の光ファイバ素線１２が通されて固定される。ステム１８の貫通穴の径と光ファイバ素線１２（及びフェルール１４）の径とはほぼ一致されており、ほぼ隙間の無い状態で光ファイバーケーブル１６とステム１８とが連結される。
【００２２】
また、ステム１８は、中心軸と交差するキャップ取付平面２０が設けられている。キャップ取付平面２０の貫通穴付近は、面取りがなされたハンダ溜まり部２２が設けられている。光ファイバ素線１２は、キャップ取付平面２０から一部が突出するように設置されてハンダ付けにより封止固定される。このハンダ付け時には、ハンダがハンダ溜まり部２２に流れ込むようにして、光ファイバ素線１２とステム１８とが固定される。ハンダ溜まり部２２にハンダが流れ込むことで、固定時のハンダ量を調整することによって、キャップ取付平面２０の平面性を確保することができる。
【００２３】
ステム１８には、キャップ２４が取付固定される。キャップ２４は、キャップ本体２８と透明ガラス２６とから構成される。キャップ本体２８は、円筒形状をしており、中心軸方向の一端側には中心軸から外側に広がる方向に端部が延長するフランジ部３０が設けられる。また、他端側には、光ビームを通過させるための中心軸へ向けて端部が延長するように穿設された窓部３２が設けられる。このキャップ２４の内部３４の窓部３２側には、円形状の透明ガラス２６が固定される。キャップ２４と透明ガラス２６との間は、ハンダ付けにより封止固定される。これにより、キャップ２４の窓部３２側の気密性を確保できる。
【００２４】
また、キャップ本体２８のフランジ部３０のステム１８への取付側は、平面状に形成されている。ステム１８とキャップ２４（フランジ部３０）との間は、電気溶接により固定される。
【００２５】
本実施形態では、キャップ本体２８のフランジ部３０のステム１８への取付側が、キャップ取付平面２０に対応する平坦な平面を有する場合を説明する。しかし、このフランジ部３０のステム１８への取付側は、本発明の開口部にステムの平面に対応する平坦部に対応しており、平面性を有していれば良く、障害物のない平面であることに限定されない。例えば、フランジ部３０のステム１８への取付側は、平面から微少量突出した突起部を有する平坦部分を有する構成としてもよい。この突起部は、ステム１８にキャップ２４を固定するときに変形してステムの平面に対応するように平面性を有する平坦部を形成することが好ましい。すなわち、突起部は溶接によりステムにキャップを固定するときには溶融する材料で形成することが好ましい。
【００２６】
なお、上記のキャップ２４およびステム１８の材質は溶接できるものであれば良い。本実施形態では、キャップ２４として、レーザダイオード用キャップを採用した。また、本実施形態では、キャップ２４としてレーザダイオード用キャップを採用しているので、キャップ２４とステム１８との間の溶接は、レーザダイオード用キャップ溶接機を用いている。
【００２７】
このように、キャップ付き光ファイバ１０は、ステム１８に光ファイバーケーブル１６が取り付けられ、そのステム１８には透明ガラス２６により封止固定されたキャップ２４が封止固定されて、光ファイバ素線１２の光ビーム射出側もしくは入射側である内部３４を有する構造とされる。
【００２８】
次に、本実施形態のキャップ付き光ファイバ１０の組み立てについて説明する。
【００２９】
まず、光ファイバ素線１２とフェルール１４からなる光ファイバーケーブル１６とステム１８の間はハンダ付けにより固定することによって、光ファイバ組立体３６を作成する。次に、キャップ本体２８の窓部３２側の内部３４に透明ガラス２６を封止固定することによって、キャップ２４を作成する。
【００３０】
次に、光ファイバ組立体３６におけるステム１８のキャップ取付平面２０側、及びキャップ２４の内部３４を、洗浄により清浄な状態にする。洗浄方法としては、有機溶剤等の薬品洗浄、プラズマ洗浄、及びＵＶ洗浄等が利用可能である。このようにして、汚れや埃等の不要物を除去して、キャップ取付平面２０側と内部３４を清浄な状態にする。
【００３１】
キャップ取付平面２０が清浄な状態にされた光ファイバ組立体３６と、内部３４が清浄な状態にされたキャップ２４とは、フランジ部３０付近において電気溶接により封止固定される。この封止固定時には、清浄な環境内においてなされることが好ましい。例えば、キャップ２４のキャップ２４にドライエアーを満たしつつ電気溶接により気密封止することで、内部３４が清浄な状態の気密室となる。
【００３２】
なお、本実施形態では、キャップ２４としてレーザダイオード用キャップを採用しているので、キャップ２４とステム１８との間をレーザダイオード用キャップ溶接機（ＬＤ用キャップ溶接機）で電気溶接して固定した。
【００３３】
このように、本実施形態では、光ファイバ素線１２とフェルール１４からなる光ファイバーケーブル１６とステム１８からなる光ファイバ組立体３６と、内部３４に透明ガラス２６を封止固定したキャップ２４とを分離構造として事前に準備して、組み立てることができる。従って、ファイバ側とキャップは別体の分離構造であるため内部の洗浄が容易であると共に、洗浄後に組み立てることができる。この容易な洗浄後には、清浄な内部を有する気密構造の空間を得ることができるので、高い長期信頼性を得ることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、キャップ２４として一般的なレーザダイオード用キャップを用いているため、特殊な部材を製造する必要はない。また、組み立て時には、レーザダイオード用キャップ溶接機を用いることができるので、容易にかつ確実に高気密構造を得ることができる。
【００３５】
さらに、キャップ付き光ファイバを得る場合において、ハンダ付けや接着剤により固定する場合には大気圧での気密封止が一般的であった。この場合、減圧の気密封止はハンダや接着剤の成分が蒸発するので困難であり、加圧の気密封止は難易度大であった。これに対し、本実施形態ではレーザダイオード用キャップ溶接機のグローブボックス内で電気溶接して固定するので加圧、大気圧、減圧のいずれでも気密封止することを、容易に実行することができる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態は、上記実施形態とほぼ同様の構成のため、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
図２には、本実施形態に係るキャップ付き光ファイバ１１の側面の概略断面図を示した。図２に示すように、キャップ付き光ファイバ１１は、レーザー光を伝播するコアとクラッドから構成されている光ファイバ素線を複数有する光ファイバ素線束１３を備えており、その光ファイバ素線束１３はフェルール１５に取り付けられている。これらの光ファイバ素線束１３及びフェルール１５により光ファイバーケーブル１７を構成している。また、光ファイバーケーブル１７の先端は、フェルール１５から光ファイバ素線束１３の一部が突出されている。
【００３８】
光ファイバーケーブル１７は、ステム１９に固定される。ステム１９は、上記ステム１８と同様に円柱形状をしており、中心軸付近に貫通穴が設けられ、その貫通穴に光ファイバーケーブル１７の光ファイバ素線束１３が通されて固定される。ステム１９の貫通穴の径と光ファイバ素線束１３（及びフェルール１５）の径とはほぼ一致されており、ほぼ隙間の無い状態で光ファイバーケーブル１７とステム１９とが連結される。このステム１９には、上述のキャップ２４が取付固定される。
【００３９】
次に、本実施形態のキャップ付き光ファイバ１１の組み立てについて説明する。本実施形態では、まず、光ファイバ素線束１３とフェルール１４からなる光ファイバーケーブル１７とステム１９の間をハンダ付けにより固定して、光ファイバ組立体３７を作成する。次に、キャップ本体２８の窓部３２側の内部３４に透明ガラス２６を封止固定することによって、キャップ２４を作成する。
【００４０】
次に、光ファイバ組立体３７のキャップ取付平面２０側、及びキャップ２４の内部３４を、洗浄により清浄な状態にして、汚れや埃等の不要物を除去して、キャップ取付平面２０側と内部３４を清浄な状態にする。この後、光ファイバ組立体３７と、内部３４が清浄な状態にされたキャップ２４とを、フランジ部３０付近において電気溶接により封止固定する。
【００４１】
このように、本実施形態では、光ファイバ素線束１３とフェルール１５からなる光ファイバーケーブル１７とステム１９からなる光ファイバ組立体３７と、キャップ２４とを分離構造として事前に準備できるので、上記実施形態と同様に、ファイバ側とキャップは別体の分離構造であるため、内部の洗浄が容易であると共に、洗浄後に組み立てることができる。この容易な洗浄後には、清浄な内部を有する気密構造の空間を得ることができるので、高い長期信頼性を得ることができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、光ファイバ組立体３６及びキャップ２４の各々を気密構造とした場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、気密性を維持した密封構造が最も好ましいものであるが、構造的に僅かな隙間を有するものの気密性を維持できるものでもよい。また、隙間を有することで気密性を消失した場合にも適用可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、キャップとして、レーザダイオード用キャップを採用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のパーツを利用したり、専用のキャップを製造して利用したりしてもよいことは勿論である。
【００４４】
また、本実施形態では、キャップとステムとの間をＬＤ用キャップ溶接機で電気溶接して固定した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、レーザ溶接を用いても良い。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるキャップ付き光ファイバの断面図、及び側面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかるキャップ付き光ファイバの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０      キャップ付き光ファイバ
１２      光ファイバ素線
１３      光ファイバ素線束
１４      フェルール
１６      光ファイバーケーブル
１８      ステム
２０      キャップ取付平面
２２      ハンダ溜まり部
２４      キャップ（収容体）
２６      透明ガラス
２８      キャップ本体
３０      フランジ部
３２      窓部
３４      内部
３６      光ファイバ組立体
【図１】
2007333982.tif 000003
【図２】
2007333982.tif 000004