特許 7256784 青色レーザ光伝送用光ファイバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-04

(45)【発行日】2023-04-12

(54)【発明の名称】青色レーザ光伝送用光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/036 20060101AFI20230405BHJP

   G02B 6/032 20060101ALI20230405BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20230405BHJP

【ＦＩ】

G02B6/036

G02B6/032 Z

G02B6/02 411

G02B6/02 421

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020190749

(22)【出願日】2020-11-17

(65)【公開番号】P2022079887

(43)【公開日】2022-05-27

【審査請求日】2021-11-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003263

【氏名又は名称】三菱電線工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八若 正義

(72)【発明者】

【氏名】大泉 晴郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 正俊

(72)【発明者】

【氏名】石田 智彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 茂

(72)【発明者】

【氏名】中島 宣武

【審査官】山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１５４１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７４５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２６１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０７２８３７１４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１０３３９９３７６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／０２－６／０３６

Ｇ０２Ｂ ６／４４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直径が５０μｍ以上のコアと、前記コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、前記第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドとを有し、前記第２クラッドに、前記第１クラッドを囲うように配設された複数の空孔が形成された外径が５００μｍ以上１５００μｍ以下の裸ファイバを備えたマルチモードファイバの青色レーザ光伝送用光ファイバであって、
出射側のファイバ端部において、前記裸ファイバが露出しているとともに、その外周面にクラッドモードストリッパが設けられており、且つ前記第２クラッドの前記複数の空孔が埋められている青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項2】

請求項１に記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記出射側のファイバ端部における前記第２クラッドの前記複数の空孔は、加熱により潰されて中実に形成されることにより埋められている青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記第２クラッドは、前記第１クラッドと同一材料で形成されている青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記複数の空孔は、ファイバ横断面において、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円の外側に配置されている青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記複数の空孔のそれぞれのファイバ横断面における形状が半径方向を長軸とする小判型である青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項6】

コアと、前記コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、前記第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドとを有し、前記第２クラッドに、前記第１クラッドを囲うように配設された複数の空孔が形成された裸ファイバを備えたマルチモードファイバの青色レーザ光伝送用光ファイバであって、
前記複数の空孔のそれぞれのファイバ横断面における形状が半径方向を長軸とする小判型であり、
出射側のファイバ端部において、前記裸ファイバが露出しているとともに、その外周面にクラッドモードストリッパが設けられており、且つ前記第２クラッドの前記複数の空孔が埋められている青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項7】

請求項６に記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記コアの直径が５０μｍ以上である青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項8】

請求項６又は７に記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記裸ファイバの外径が５００μｍ以上１５００μｍ以下である青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項9】

請求項５乃至８のいずれかに記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記空孔の長軸の内径が１０μｍ以上１００μｍ以下である青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【請求項10】

請求項５乃至９のいずれかに記載された青色レーザ光伝送用光ファイバにおいて、
前記複数の空孔は、隣接する前記空孔間の間隔が前記空孔の短軸の内径よりも小さい青色レーザ光伝送用光ファイバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、青色レーザ光伝送用光ファイバに関する。

【背景技術】

【0002】

コアを被覆するように設けられたクラッドに複数の空孔がコアを囲うように形成され、それによって空孔で囲われた領域における光の閉じ込め効果を高めた光ファイバが知られている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－７８７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、光ファイバは、線引き時に作用する応力等の影響により、レイリー散乱損失の原因となるレイリー散乱光を発生する。そして、銅や金等のいわゆるイエローメタルの加工では、波長４００乃至４７０ｎｍ付近の可視光域の青色レーザ光が用いられるが、特に、この青色レーザ光では、レイリー散乱光の発生が著しい。そのため、青色レーザ光の伝送時に、レイリー散乱光がコアから漏れ出し、それがジャケット等に損傷を与えるという問題がある。

【0005】

本発明の課題は、青色レーザ光の伝送時に、レイリー散乱光による損傷を抑制することができるとともに、レイリー散乱光が取り除かれた良好なビーム品質の青色レーザ光を出射することができる青色レーザ光伝送用光ファイバを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、コアと、前記コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、前記第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドとを有し、前記第２クラッドに、前記第１クラッドを囲うように配設された複数の空孔が形成された裸ファイバを備えた青色レーザ光伝送用光ファイバであって、出射側のファイバ端部において、前記裸ファイバが露出しているとともに、その外周面にクラッドモードストリッパが設けられており、且つ前記第２クラッドの前記複数の空孔が埋められている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、第２クラッドに第１クラッドを囲うように複数の空孔が配設されているのに加え、出射側のファイバ端部において、裸ファイバが露出しているとともに、その外周面にクラッドモードストリッパが設けられており、且つ第２クラッドの複数の空孔が埋められているので、青色レーザ光の伝送時に、レイリー散乱光による損傷を抑制することができるとともに、レイリー散乱光が取り除かれた良好なビーム品質の青色レーザ光を出射することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバの出射側のファイバ端部の斜視図である。

【図2】実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバの出射側のファイバ端部の縦断面図である。

【図3】実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバの横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について詳細に説明する。

【0010】

図１乃至３は、実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０を示す。この青色レーザ光伝送用光ファイバ１０は、波長４００乃至４７０ｎｍの可視光域の青色レーザ光の伝送部材であり、例えば銅や金等のいわゆるイエローメタルの切断や溶接の加工を行うレーザ加工機等に装着される光ファイバケーブルに組み込まれるものである。

【0011】

実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０は、裸ファイバ１１と、それを被覆するジャケット１２とを備える。青色レーザ光伝送用光ファイバ１０の外径は、例えば１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。青色レーザ光伝送用光ファイバ１０のファイバ長は、例えば５ｍ以上５０ｍ以下である。

【0012】

裸ファイバ１１は、ファイバ中心のコア１１１と、それを被覆する第１クラッド１１２と、それを更に被覆する第２クラッド１１３とを有する。なお、裸ファイバ１１は、複数のコアを有するマルチコア光ファイバであってもよい。

【0013】

コア１１１は、例えばノンドープの純粋石英で形成されていることが好ましい。第１クラッド１１２は、コア１１１よりも低屈折率であって、例えば屈折率を低下させるドーパント（Ｆ、Ｂ等）がドープされた石英で形成されていることが好ましい。第２クラッド１１３は、第１クラッド１１２と同一材料で形成されていることが好ましい。

【0014】

コア１１１の直径は、例えば５０μｍ以上６００μｍ以下である。したがって、実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０は、マルチモードファイバである。第１クラッド１１２の直径は、例えば７０μｍ以上７００μｍ以下である。第２クラッド１１３の直径、すなわち、裸ファイバ１１の外径は、例えば５００μｍ以上１５００μｍ以下である。

【0015】

第２クラッド１１３には、第１クラッド１１２を囲うように配設された複数の空孔１１３ａが形成されている。複数の空孔１１３ａのそれぞれのファイバ横断面における形状は、半径方向を長軸とする小判型であることが好ましい。その長軸の内径は、好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下である。複数の空孔１１３ａは同一形状であることが好ましい。なお、空孔１１３ａのそれぞれのファイバ横断面における形状は、円形や楕円形等のその他の形状であってもよい。

【0016】

複数の空孔１１３ａは、ファイバ横断面において、それらの孔中心が、ファイバ中心を中心とする円の円周上に周方向に連続するように配置されていることが好ましい。隣接する空孔１１３ａ間の間隔は、空孔１１３ａの短軸の内径よりも小さいことが好ましい。空孔１１３ａの数は、例えば４０個以上２５０個以下である。なお、複数の空孔１１３ａは、半径方向に複数層に設けられていてもよい。複数の空孔１１３ａは、それらで囲われる領域に青色レーザ光を閉じ込める観点から、ファイバ横断面において、ファイバ中心を中心とする半径６２．５μｍの円の外側に配置されていることが好ましい。

【0017】

ジャケット１２は、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等で形成された単一層で構成されていてもよく、また、例えばシリコーン樹脂の内側バッファ層と、それを被覆するナイロン樹脂或いはフッ素樹脂の外側被覆層との２層で構成されていてもよい。ジャケット１２の厚さは、例えば５０μｍ以上５００μｍ以下である。

【0018】

実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０は、出射側のファイバ端部において、ジャケット１２が剥がされ、ジャケット１２から裸ファイバ１１が突出して露出している。そして、このジャケット１２から突出して露出した裸ファイバ１１の外周面には、長さ方向に沿って溝が設けられ、その溝によってクラッドモードストリッパ１３が構成されている。裸ファイバ１１におけるクラッドモードストリッパ１３が構成されている部分の長さは、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。

【0019】

クラッドモードストリッパ１３を構成する溝は、裸ファイバ１１の外周面に長さ方向に沿って螺旋状に連続して延びるように設けられている。溝の断面形状は、コの字型の他、Ｕ字型、Ｖ字型、台形型等であってもよい。溝の深さは、例えば２５μｍ以上７０μｍ以下である。溝の開口幅は、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下である。溝の螺旋ピッチは、例えば０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

【0020】

実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０は、出射側のファイバ端部において、クラッドモードストリッパ１３が設けられた部分に対応して、第２クラッド１１３の複数の空孔１１３ａが埋められている。空孔１１３ａは、加熱により潰されて中実に形成されることにより埋められていることが好ましい。そして、これにより、第１及び第２クラッド１１２，１１３が単一材層に構成されていることが好ましい。

【0021】

以上の構成の実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０によれば、可視光域の青色レーザ光では、レイリー散乱光の発生が著しいものの、第２クラッド１１３に第１クラッド１１２を囲うように複数の空孔１１３ａが配設されているので、青色レーザ光の伝送時に、レイリー散乱光が複数の空孔１１３ａで囲われた領域に閉じ込められて、レイリー散乱光の裸ファイバ１１の外周面から外部への放射が規制される。そのため、レイリー散乱光によるジャケット１２等の損傷を抑制することができる。また、レイリー散乱光による発熱を抑制することができる。

【0022】

加えて、複数の空孔１１３ａで囲われた領域に閉じ込められたレイリー散乱光は、出射側に向かって伝播することとなるが、出射側のファイバ端部において、裸ファイバ１１が露出しているとともに、その外周面にクラッドモードストリッパ１３が設けられており、且つ第２クラッド１１３の複数の空孔１１３ａが埋められているので、レイリー散乱光の空孔１１３ａによる閉じ込めが解除され、レイリー散乱光が裸ファイバ１１の外周面からクラッドモードストリッパ１３を介して外部に放射される。そのため、出射側のファイバ端面から、レイリー散乱光が取り除かれた良好なビーム品質の青色レーザ光を出射することができる。また、これにより、青色レーザ光の長距離伝送が可能となり、ファイバ長を１０ｍ以上、好ましくは２０ｍ以上と長くすることができる。

【0023】

また、実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０では、出射した青色レーザ光を照射した被照射物からの反射光が入射しても、その反射光が、出射側のファイバ端部において、裸ファイバ１１の外周面からクラッドモードストリッパ１３を介して外部に放射される。そのため、反射光によるジャケット１２等の損傷を抑制することができる。

【0024】

実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０における出射側のファイバ端部は、ファイバ端から所定長のジャケット１２を剥がし、露出した裸ファイバ１１に加熱処理や充填処理を施して第２クラッド１１３の複数の空孔１１３ａを埋めた後、裸ファイバ１１の外周面に例えばＣＯ_２レーザからレーザ光を照射して溝を形成してクラッドモードストリッパ１３を設ける加工を行うことにより得ることができる。

【0025】

実施形態に係る青色レーザ光伝送用光ファイバ１０は、入射側のファイバ端部においても同様の構造を有することが好ましい。すなわち、ジャケット１２が剥がされてジャケット１２から裸ファイバ１１が突出して露出するとともに、その外周面にクラッドモードストリッパが設けられ、且つその部分に対応して、第２クラッド１１３の複数の空孔１１３ａが埋められた構造である。この場合、レーザ光源からの青色レーザ光が入射側のファイバ端部に入射すると、青色レーザ光は、主には裸ファイバ１１のコア１１１に入射して伝播するが、一部がミスアライメント等のためにコア１１１に入射されない漏れ光となって第１及び第２クラッド１１２，１１３に入射する。しかしながら、そのような漏れ光が入射しても、その漏れ光が、入射側のファイバ端部において、裸ファイバ１１の外周面からクラッドモードストリッパを介して外部に放射される。そのため、漏れ光によるジャケット１２等の損傷を抑制することができる。

【0026】

なお、上記実施形態では、裸ファイバ１１の外周面に長さ方向に沿って螺旋状に延びるように設けられた溝によりクラッドモードストリッパ１３が構成されたものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、裸ファイバ１１の外周面に長さ方向に間隔をおいて設けられた周方向に延びる複数の溝によりクラッドモードストリッパ１３が構成されたものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本発明は、青色レーザ光伝送用光ファイバの技術分野について有用である。

【符号の説明】

【0028】

１０ 青色レーザ光伝送用光ファイバ
１１ 裸ファイバ
１１１ コア
１１２ 第１クラッド
１１３ 第２クラッド
１１３ａ 空孔
１２ ジャケット
１３ クラッドモードストリッパ

【図1】

【図2】

【図3】