(57)【要約】【課題】容易にクラッドモード光を除去して光ファイバを保護することができる光ファイバ保護具等を提供する。【解決手段】光源モジュール１は、光ファイバ部品１０および光源部３０を備える。光ファイバ部品１０は、第１キャピラリ１１、第２キャピラリ１２およびパイプ１３を含む光ファイバ保護具と、光ファイバ２０とを備える。光源部３０は、筐体３１、レーザダイオード３２、レンズ３３およびコネクタ・アダプタ３４を備える。第１キャピラリ１１は、外形が円柱形状であって、第１端１１ａと第２端１１ｂとの間に軸方向に延在する貫通孔を有する。第１キャピラリ１１は、第２端１１ｂを含む軸方向の所定範囲において第２端１１ｂに近いほど貫通孔の内径が大きいテーパ１１ｃを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端と第２端との間に延在し光ファイバが挿通される貫通孔を有し、前記第２端を含む軸方向の所定範囲において前記第２端に近いほど前記貫通孔の内径が大きい第１キャプラリと、
第１端と第２端との間に延在し光ファイバが挿通される貫通孔を有する第２キャピラリと、
前記第１キャピラリの前記第２端と前記第２キャピラリの前記第１端とを対向させ、前記第１キャピラリの前記貫通孔と前記第２キャピラリの前記貫通孔と同軸とした状態で、前記第１キャピラリおよび前記第２キャピラリを内部に有するパイプと、
を備えることを特徴とする光ファイバ保護具。
【請求項２】
少なくとも前記第１キャピラリの前記所定範囲において前記パイプの外周面がフロスト加工されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ保護具。
【請求項３】
前記第２キャプラリの前記第２端を含む軸方向の所定範囲において前記第２端に近いほど前記貫通孔の内径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ保護具。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ保護具と、
前記光ファイバ保護具の前記第１キャピラリおよび前記第２キャピラリそれぞれの貫通孔に、樹脂層が除去されて最外層がガラスとされた状態で挿通された光ファイバと、
を備えることを特徴とする光ファイバ部品。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ保護具と、
前記光ファイバ保護具の前記第１キャピラリおよび前記第２キャピラリそれぞれの貫通孔に、樹脂層が除去されて最外層がガラスとされた状態で挿通された光ファイバと、
光を出力する発光素子と、
前記発光素子から出力される光を前記第１キャピラリの前記第１端側における前記光ファイバの端面に入射させる光学系と、
を備えることを特徴とする光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを保護するための光ファイバ保護具、この光ファイバ保護具と光ファイバとを備える光ファイバ部品、および、この光ファイバ部品と発光素子とを備える光源モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置において、レーザダイオード等の発光素子から出力されたレーザ光は、光ファイバにより導かれた後に加工対象物に照射される。発光素子から出力されるレーザ光は、一般に、高パワーであることが要求され、また、光ファイバのコアモード光に高効率に結合されることが要求される。
【０００３】
しかし、発光素子から出力されるレーザ光が光ファイバのコアモード光に完全に結合されることは困難であり、発光素子から出力されるレーザ光の一部は光ファイバのクラッドモード光に結合される。クラッドの外側にある樹脂被覆層や接着剤にクラッドモード光が達すると、この樹脂被覆層等が光を吸収して焼損する場合がある。特に、光ファイバ端面へのレーザ光入射時のビーム径やＮＡが大きいときに、この問題は顕著である。
【０００４】
このような問題を回避するための幾つかの技術が知られている。例えば、レーザ光が直接に接着剤に到達することがないように光ファイバの周囲のフェルールの構造を工夫するとともに該接着剤として高温耐性のものを用いる技術（以下「第１の従来技術」という。）、レーザ光が直接に接着剤に到達することがないように光ファイバの周囲のフェルールの構造を工夫するとともにサファイアチップによりクラッドモード光を除去する技術（以下「第２の従来技術」という。）、光ファイバをキャピラリに挿通して端面近傍を溶融接合した構造とすることでクラッドモード光を除去する技術（非特許文献１参照。以下「第３の従来技術」という。）、クラッドの周囲に直接に通水することにより冷却およびクラッドモード光除去を図る技術（特許文献１参照。以下「第４の従来技術」という。）、等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５２６２６５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】StuartCampbell, et al, "Comparison of small fiber connectors for high-powertransmission" (Proceedings Paper) Solid State Lasers XIX: Technology andDevices (Proceedings Volume), Proceedings of SPIE Volume: 7578(2010)75781R
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１の従来技術は、発熱し易い光ファイバ端面から離れた位置に高温耐性の接着剤が設けられるものの、クラッドモード光が接着剤に到達して該接着剤が発熱し焼損する可能性がある。第２の従来技術は、サファイアの熱伝導性および光透過性が優れているものの、光ファイバとサファイアチップとの光学接触（オプティカルコンタクト）をとるのが困難であることから、クラッドモード光を充分に除去することが困難である。第３の従来技術は、キャピラリ部分が長く、光ファイバとフェルールとの固定に不安がある。また、第４の従来技術は、冷却能が優れているものの、光ファイバのクラッドに直接に水が接することから、光ファイバを構成するガラスの水素脆化を招く危険を有しており、また、装置が大掛かりとなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、容易にクラッドモード光を除去して光ファイバを保護することができる光ファイバ保護具、この光ファイバ保護具と光ファイバとを備える光ファイバ部品、および、この光ファイバ部品と発光素子とを備える光源モジュール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】
【０００９】
本発明の光ファイバ保護具は、(1) 第１端と第２端との間に延在し光ファイバが挿通される貫通孔を有し、第２端を含む軸方向の所定範囲において第２端に近いほど貫通孔の内径が大きい第１キャプラリと、(2) 第１端と第２端との間に延在し光ファイバが挿通される貫通孔を有する第２キャピラリと、(3) 第１キャピラリの第２端と第２キャピラリの第１端とを対向させ、第１キャピラリの貫通孔と第２キャピラリの貫通孔と同軸とした状態で、第１キャピラリおよび第２キャピラリを内部に有するパイプと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光ファイバ保護具では、少なくとも第１キャピラリの所定範囲においてパイプの外周面がフロスト加工されているのが好適である。また、第２キャプラリの第２端を含む軸方向の所定範囲において第２端に近いほど貫通孔の内径が大きいのが好適である。
【００１１】
本発明の光ファイバ部品は、(1) 上記の本発明の光ファイバ保護具と、(2) 光ファイバ保護具の第１キャピラリおよび第２キャピラリそれぞれの貫通孔に、樹脂層が除去されて最外層がガラスとされた状態で挿通された光ファイバと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光源モジュールは、(1) 上記の本発明の光ファイバ保護具と、(2) 光ファイバ保護具の第１キャピラリおよび第２キャピラリそれぞれの貫通孔に、樹脂層が除去されて最外層がガラスとされた状態で挿通された光ファイバと、(3) 光を出力する発光素子と、(4) 発光素子から出力される光を第１キャピラリの第１端側における光ファイバの端面に入射させる光学系と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、容易にクラッドモード光を除去して光ファイバを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の光源モジュール１の構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態の光源モジュール１に含まれる光ファイバ部品１０の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態の光源モジュール１の構成を示す断面図である。図２は、本実施形態の光源モジュール１に含まれる光ファイバ部品１０の構成を示す断面図である。光源モジュール１は、光ファイバ部品１０および光源部３０を備える。光ファイバ部品１０は、第１キャピラリ１１、第２キャピラリ１２、パイプ１３および光ファイバ２０を備え、更に、鍔１５、ヒートシンク１６および嵌合用ナット１７をも備える。また、光源部３０は、筐体３１、レーザダイオード３２、レンズ３３およびコネクタ・アダプタ３４を備える。
【００１７】
第１キャピラリ１１は、外形が円柱形状であって、第１端１１ａと第２端１１ｂとの間に軸方向に延在する貫通孔を有する。第１キャピラリ１１は、第２端１１ｂを含む軸方向の所定範囲において第２端１１ｂに近いほど貫通孔の内径が大きいテーパ１１ｃを有する。軸方向に対するテーパ１１ｃの角度は１０度〜１５度である。
【００１８】
第２キャピラリ１２は、外形が円柱形状であって、第１端１２ａと第２端１２ｂとの間に軸方向に延在する貫通孔を有する。第２キャピラリ１２は、第２端１２ｂを含む軸方向の所定範囲において第２端１２ｂに近いほど貫通孔の内径が大きいテーパ１２ｃを有する。軸方向に対するテーパ１２ｃの角度は１０度〜１５度である。
【００１９】
パイプ１３は、第１キャピラリ１１の第２端１１ｂと第２キャピラリ１２の第１端１２ａとを対向させ、第１キャピラリ１１の貫通孔と第２キャピラリ１２の貫通孔と同軸とした状態で、第１キャピラリ１１および第２キャピラリ１２を内部に有する。第１キャピラリ１１の第２端１１ｂと第２キャピラリ１２の第１端１２ａとの間に、間隔０.５μｍ〜１００μｍの空隙が設けられている。パイプ１３の外周面は、少なくとも第１キャピラリ１１の上記所定範囲においてフロスト加工されたフロスト加工部１３ａとされている。そのフロスト加工の粗さは３μｍ以上である。
【００２０】
光ファイバ２０は、第１キャピラリ１１および第２キャピラリ１２それぞれの貫通孔に、樹脂層が除去されて最外層がガラスとされた状態で挿通されている。光ファイバ２０の端面位置は、第１キャピラリ１１の第１端１１ａの位置に等しい。第１キャピラリ１１、第２キャピラリ１２およびパイプ１３は、光ファイバ２０を保護する光ファイバ保護具を構成している。ガスバーナーによる加熱により、第１キャピラリ１１、第２キャピラリ１２、パイプ１３および光ファイバ２０は互いに固定されている。
【００２１】
第１キャピラリ１１、第２キャピラリ１２、パイプ１３および光ファイバ２０それぞれは、同じ材料からなるのが好適であり、例えば石英ガラス（屈折率１.４６）またはホウ珪酸ガラス（屈折率１.４９）からなる。第１キャピラリ１１のテーパ１１ｃの内側の媒質１８は空気等の気体（屈折率１）である。第２キャピラリ１２のテーパ１２ｃの内側には接着剤１９が充填されている。
【００２２】
パイプ１３の外周に鍔１５が設けられ、この鍔１５にヒートシンク１６が設けられている。また、嵌合用ナット１７は、パイプ１３がコネクタ・アダプタ３４に挿入された状態で、鍔１５とコネクタ・アダプタ３４とを互いに固定することができる。
【００２３】
コネクタ・アダプタ３４は筐体３１に固定されている。レーザダイオード３２およびレンズ３３は筐体３１内に配置されている。発光素子であるレーザダイオード３２はレーザ光を出力する。レンズ３３は、レーザダイオード３２から出力される発散光を収斂させ、その収斂させた光を第１キャピラリ１１の第１端側１１ａにおける光ファイバ２０の端面に入射させることができる。
【００２４】
このような光源モジュール１では、レーザダイオード３２から出力されたレーザ光は、レンズ３３により収斂されて光ファイバ２０の端面に入射される。光ファイバ２０の端面に入射されたレーザ光の一部は光ファイバ２０のコアモード光に結合され、残部は光ファイバ２０のクラッドモード光に結合される。このクラッドモード光は、光ファイバ２０，第１第１キャピラリ１１およびパイプ１３により、第１キャピラリ１１の第１端１１ａ側から第２端１１ｂ側へ導かれる。
【００２５】
そして、クラッドモード光は、第１キャピラリ１１の第２端１１ｂ側に設けられたテーパ部１１ｃに達すると、これ以降の軸方向への伝搬が抑制される。また、第１キャピラリ１１から第２キャピラリ１２へ導かれたクラッドモード光は、第２キャピラリ１２の第２端１２ｂ側に設けられたテーパ部１２ｃに達すると、これ以降の軸方向への伝搬が抑制される。テーパ部１１ｃ，１２ｃで反射された光は、パイプ１３の外周に形成されたフロスト加工部１３に到達すると、これ以降の軸方向への伝搬が更に抑制される。
【００２６】
本実施形態では、クラッドモード光を除去する位置は、レーザ光が集光され発熱し易く損傷し易い光ファイバ１０の端面付近ではなく、テーパ１１ｃ，１２ｃが形成されている領域である。また、テーパ１１ｃ，１２ｃが軸方向に或る範囲に亘って存在することから、その範囲に亘ってクラッドモード光を徐々に除去することができ、その広い範囲において発熱させることができて、熱発生の集中化を抑制することができる。また、ヒートシンク１６が設けられていることからも、熱集中を抑制することができる。さらに、光ファイバ２０の把持は、光学接着剤を使用せずに、キャピラリ１１，１２の熱収縮により光学コンタクトでできることから、発熱に対しても強い構造となる。
【００２７】
このように、本実施形態では、容易にクラッドモード光を除去することができ、光ファイバ１０の端面の損傷を抑制することができ、また、第２キャピラリ１２以降において光ファイバ１０の外周に設けられる樹脂被覆層の損傷を抑制することができる。したがって、光ファイバ部品１０や光源モジュール１の信頼性は高い。
【符号の説明】
【００２８】
１…光源モジュール、１０…光ファイバ部品、１１…第１キャピラリ、１２…第２キャピラリ、１３…パイプ、１３ａ…フロスト加工部、１５…鍔、１６…ヒートシンク、１７…嵌合用ナット、１８…テーパ内媒質、１９…接着剤、２０…光ファイバ、３０…光源部、３１…筐体、３２…レーザダイオード、３３…レンズ、３４…コネクタ・アダプタ。
【図１】
2012181235.tif 000003
【図２】
2012181235.tif 000004