JPH05288967A - レーザ入力用光ファイバ - Google Patents
レーザ入力用光ファイバInfo
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- JPH05288967A JPH05288967A JP4113058A JP11305892A JPH05288967A JP H05288967 A JPH05288967 A JP H05288967A JP 4113058 A JP4113058 A JP 4113058A JP 11305892 A JP11305892 A JP 11305892A JP H05288967 A JPH05288967 A JP H05288967A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
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- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 コア部１１Ａとクラッド部１１Ｂを有する通
常の構成の光ファイバ１１の端面に、この光ファイバ１
１と同一外径の導光ロッド１２を接続する。導光ロッド
１２は光ファイバ１１のコア部１１Ａと同一屈折率で、
クラッド部１１Ｂの外径に一致するものを使用する。こ
の時、導光ロッドの断面積をＳ１とし、光ファイバ１１
のコア部１１Ａの断面積をＳ２とすると、光ファイバ１
１の実効的なコア径が断面積Ｓ２の状態から断面積Ｓ１
の状態まで拡大する。 【効果】 高出力レーザ発光装置の出力するレーザ光を
効率よく光ファイバの中に集めてガイドするためのレー
ザ入力用光ファイバが得られる。
常の構成の光ファイバ１１の端面に、この光ファイバ１
１と同一外径の導光ロッド１２を接続する。導光ロッド
１２は光ファイバ１１のコア部１１Ａと同一屈折率で、
クラッド部１１Ｂの外径に一致するものを使用する。こ
の時、導光ロッドの断面積をＳ１とし、光ファイバ１１
のコア部１１Ａの断面積をＳ２とすると、光ファイバ１
１の実効的なコア径が断面積Ｓ２の状態から断面積Ｓ１
の状態まで拡大する。 【効果】 高出力レーザ発光装置の出力するレーザ光を
効率よく光ファイバの中に集めてガイドするためのレー
ザ入力用光ファイバが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＹＡＧレーザ等の高出
力レーザ発光装置の出力するレーザ光を効率よくガイド
するためのレーザ入力用光ファイバに関する。
力レーザ発光装置の出力するレーザ光を効率よくガイド
するためのレーザ入力用光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧレーザ等の高出力レーザ発光装置
は、切削や機械加工あるいは医療等の分野に広く使用さ
れている。この種のレーザ発光装置の出力するレーザ光
は光ファイバによってカッターやメス等にガイドされ
る。図４に高出力レーザ発光装置を使用した機器の概略
図を示す。図の（ａ）は機器の概略構成図、（ｂ）はレ
ーザ入力用光ファイバの縦断面図、（ｃ）はレーザ入力
用光ファイバ製造方法を示す側面図である。
は、切削や機械加工あるいは医療等の分野に広く使用さ
れている。この種のレーザ発光装置の出力するレーザ光
は光ファイバによってカッターやメス等にガイドされ
る。図４に高出力レーザ発光装置を使用した機器の概略
図を示す。図の（ａ）は機器の概略構成図、（ｂ）はレ
ーザ入力用光ファイバの縦断面図、（ｃ）はレーザ入力
用光ファイバ製造方法を示す側面図である。
【０００３】図において、高出力レーザ発光装置１から
出力されるレーザ光は、処理部２において切削その他の
作業に使用される。この高出力レーザ発光装置１から処
理部２にいたるまで、ガイド用光ファイバ３によりレー
ザ光がガイドされる。この時、高出力レーザ発光装置１
とガイド用光ファイバ３との結合部Ａにおいては、レー
ザ光が効率よく光ファイバ中に集光されて案内されるよ
うに、（ｂ）に示すようなレーザ入力用光ファイバ４が
使用される。このレーザ入力用光ファイバ４は、全体と
してテーパ状に形成されており、中心にコア部４Ａを有
しその周囲にクラッド部４Ｂを備えている。レーザ光５
はこのレーザ入力用光ファイバ４の左側の大径部に入射
し、ここでしぼり込まれて右側の小径部からガイド用光
ファイバ３に入射する。このようなレーザ入力用光ファ
イバ４は、例えば（ｃ）に示すように、コアとクラッド
を有する光ファイバ６をバーナー７等により加熱して軟
化させ、延伸加工することによって製造する。
出力されるレーザ光は、処理部２において切削その他の
作業に使用される。この高出力レーザ発光装置１から処
理部２にいたるまで、ガイド用光ファイバ３によりレー
ザ光がガイドされる。この時、高出力レーザ発光装置１
とガイド用光ファイバ３との結合部Ａにおいては、レー
ザ光が効率よく光ファイバ中に集光されて案内されるよ
うに、（ｂ）に示すようなレーザ入力用光ファイバ４が
使用される。このレーザ入力用光ファイバ４は、全体と
してテーパ状に形成されており、中心にコア部４Ａを有
しその周囲にクラッド部４Ｂを備えている。レーザ光５
はこのレーザ入力用光ファイバ４の左側の大径部に入射
し、ここでしぼり込まれて右側の小径部からガイド用光
ファイバ３に入射する。このようなレーザ入力用光ファ
イバ４は、例えば（ｃ）に示すように、コアとクラッド
を有する光ファイバ６をバーナー７等により加熱して軟
化させ、延伸加工することによって製造する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のレーザ入力用光ファイバは、図２の（ｂ）に示
したように、レーザ光の入力側と出力側とでその外径が
異なる。従って、レーザ入力用光ファイバの保護のため
の被覆を施したり固定をする作業が比較的複雑になると
いう難点がある。また、図４（ｃ）に示すようにプリフ
ォームロッド６を延伸加工して製造する場合、比較的精
密な外径制御を必要とする。従ってそのために高度な加
工技術が要求されるという問題点もあった。本発明は以
上の点に着目してなされたもので、均一な外径を持ち効
率よくレーザ光を受け入れることのできるレーザ入力用
光ファイバを提供することを目的とするものである。
な従来のレーザ入力用光ファイバは、図２の（ｂ）に示
したように、レーザ光の入力側と出力側とでその外径が
異なる。従って、レーザ入力用光ファイバの保護のため
の被覆を施したり固定をする作業が比較的複雑になると
いう難点がある。また、図４（ｃ）に示すようにプリフ
ォームロッド６を延伸加工して製造する場合、比較的精
密な外径制御を必要とする。従ってそのために高度な加
工技術が要求されるという問題点もあった。本発明は以
上の点に着目してなされたもので、均一な外径を持ち効
率よくレーザ光を受け入れることのできるレーザ入力用
光ファイバを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ入力用光
ファイバはコア部とクラッド部を有する光ファイバの端
面に、その光ファイバと同一外径で前記コア部と同一屈
折率の導光ロッドを接続し、前記光ファイバの実効的な
コア径を拡大したことを特徴とするものである。
ファイバはコア部とクラッド部を有する光ファイバの端
面に、その光ファイバと同一外径で前記コア部と同一屈
折率の導光ロッドを接続し、前記光ファイバの実効的な
コア径を拡大したことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】このレーザ入力用光ファイバは、コア部とクラ
ッド部を有する通常の構成の光ファイバの端面に、この
光ファイバと同一外径の導光ロッドを接続する。導光ロ
ッドは光ファイバのコア部と同一屈折率で、クラッド部
の外径に一致するものを使用する。この時、導光ロッド
の断面積をＳ１とし、光ファイバのコア部の断面積をＳ
２とすると、光ファイバの実効的なコア径が断面積Ｓ２
の状態から断面積Ｓ１の状態まで拡大する。これによ
り、高出力レーザ発光装置の出力するレーザ光を効率よ
く光ファイバの中に集めてガイドするためのレーザ入力
用光ファイバが得られる。
ッド部を有する通常の構成の光ファイバの端面に、この
光ファイバと同一外径の導光ロッドを接続する。導光ロ
ッドは光ファイバのコア部と同一屈折率で、クラッド部
の外径に一致するものを使用する。この時、導光ロッド
の断面積をＳ１とし、光ファイバのコア部の断面積をＳ
２とすると、光ファイバの実効的なコア径が断面積Ｓ２
の状態から断面積Ｓ１の状態まで拡大する。これによ
り、高出力レーザ発光装置の出力するレーザ光を効率よ
く光ファイバの中に集めてガイドするためのレーザ入力
用光ファイバが得られる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は本発明のレーザ入力用光ファイバ実施例
を示す縦断面図である。図のレーザ入力用光ファイバ
は、コア部１１Ａとクラッド部１１Ｂを有する通常の断
面構成の光ファイバ１１の端面に、この光ファイバ１１
と同一外径の導光ロッド１２を接続して構成される。こ
こで、光ファイバ１１は、例えばシリカガラスや多成分
ガラスを使用したステップインデックス型のファイバと
する。一方、導光ロッド１２は、この光ファイバ１１を
構成するコア部１１Ａの構成材料と同一のガラスを用
い、コア部１１Ａと同一の屈折率の材料により構成され
る。光ファイバ１１と導光ロッド１２は、従来からよく
知られた加熱融着による方法で、端面を接続し一体化さ
れる。従って、このような構成のレーザ入力用光ファイ
バの中心軸部分を通るレーザ光は、接続部分では反射損
失の極めて少ないものとなる。なお、導光ロッド１２と
光ファイバ１１のコア部１１Ａの屈折率を等しくしたの
は、界面での反射を防止して入射効率を高めるためであ
る。
明する。図１は本発明のレーザ入力用光ファイバ実施例
を示す縦断面図である。図のレーザ入力用光ファイバ
は、コア部１１Ａとクラッド部１１Ｂを有する通常の断
面構成の光ファイバ１１の端面に、この光ファイバ１１
と同一外径の導光ロッド１２を接続して構成される。こ
こで、光ファイバ１１は、例えばシリカガラスや多成分
ガラスを使用したステップインデックス型のファイバと
する。一方、導光ロッド１２は、この光ファイバ１１を
構成するコア部１１Ａの構成材料と同一のガラスを用
い、コア部１１Ａと同一の屈折率の材料により構成され
る。光ファイバ１１と導光ロッド１２は、従来からよく
知られた加熱融着による方法で、端面を接続し一体化さ
れる。従って、このような構成のレーザ入力用光ファイ
バの中心軸部分を通るレーザ光は、接続部分では反射損
失の極めて少ないものとなる。なお、導光ロッド１２と
光ファイバ１１のコア部１１Ａの屈折率を等しくしたの
は、界面での反射を防止して入射効率を高めるためであ
る。
【０００８】レーザ入力用光ファイバの場合、レーザ光
５はその矢印に示したような方向から導光ロッド１２に
入射する。この場合、レーザ光は図中の破線に示した角
度で入力した場合に、最大の効率で光ファイバ１１中に
送り込まれる。導光ロッド１２のレーザ発光装置に対向
する部分の断面積をＳ１とし、光ファイバ１１のコア部
１１Ａの断面積をＳ２とした場合、光ファイバ１１に導
光ロッド１２を接続していない状態では、レーザ光５を
受け入れることのできる実効断面積はＳ２となり、導光
ロッド１２を接続した場合のレーザ光を受け入れること
のできる実効断面積はＳ１となる。導光ロッド１２と光
ファイバ１１のコア部１１Ａの屈折率が同一であるか
ら、導光ロッド１２から光ファイバ１１のコア部１１Ａ
に入射するレーザ光５はその接続面で屈折しない。従っ
て、両者の断面積比Ｓ１／Ｓ２倍に実効的なコア径が拡
大したことになる。なお、上記のような導光ロッド１２
の長さＬは次のような基準で選定することが好ましい。
５はその矢印に示したような方向から導光ロッド１２に
入射する。この場合、レーザ光は図中の破線に示した角
度で入力した場合に、最大の効率で光ファイバ１１中に
送り込まれる。導光ロッド１２のレーザ発光装置に対向
する部分の断面積をＳ１とし、光ファイバ１１のコア部
１１Ａの断面積をＳ２とした場合、光ファイバ１１に導
光ロッド１２を接続していない状態では、レーザ光５を
受け入れることのできる実効断面積はＳ２となり、導光
ロッド１２を接続した場合のレーザ光を受け入れること
のできる実効断面積はＳ１となる。導光ロッド１２と光
ファイバ１１のコア部１１Ａの屈折率が同一であるか
ら、導光ロッド１２から光ファイバ１１のコア部１１Ａ
に入射するレーザ光５はその接続面で屈折しない。従っ
て、両者の断面積比Ｓ１／Ｓ２倍に実効的なコア径が拡
大したことになる。なお、上記のような導光ロッド１２
の長さＬは次のような基準で選定することが好ましい。
【０００９】図２に、導光ロッド１２の長さＬを選定す
るための参考図を示し、図３にその長さＬ選定のための
手順説明図を示す。まず、図２において、光ファイバ１
１のコア部１１Ａの屈折率をＮ１、クラッド部１１Ｂの
屈折率をＮ２とする。この場合、導光ロッド１２の屈折
率はＮ１である。ここで、コア部１１Ａに対するレーザ
光の中心軸１３を基準とした入射角をθ2 とする。ま
た、この角度でレーザ光が入射した場合の導光ロッド１
２の実効的なコア径をＲ１、光ファイバ１１のコア径を
Ｒ２、導光ロッド１２の断面積をＳ１、光ファイバ１１
のコア部１１Ａの断面積をＳ２、導光ロッド１２へ入射
するレーザ光の中心軸１３に対する入射角度をθ1 とす
る。
るための参考図を示し、図３にその長さＬ選定のための
手順説明図を示す。まず、図２において、光ファイバ１
１のコア部１１Ａの屈折率をＮ１、クラッド部１１Ｂの
屈折率をＮ２とする。この場合、導光ロッド１２の屈折
率はＮ１である。ここで、コア部１１Ａに対するレーザ
光の中心軸１３を基準とした入射角をθ2 とする。ま
た、この角度でレーザ光が入射した場合の導光ロッド１
２の実効的なコア径をＲ１、光ファイバ１１のコア径を
Ｒ２、導光ロッド１２の断面積をＳ１、光ファイバ１１
のコア部１１Ａの断面積をＳ２、導光ロッド１２へ入射
するレーザ光の中心軸１３に対する入射角度をθ1 とす
る。
【００１０】ここで、図３の（１）に示すように、導光
ロッド１２がある場合と無い場合の入力パワーの比を、
先に説明したとおりＳ１／Ｓ２倍になるように設定す
る。この時、図２の三角形ＡＢＣと三角形ＡＥＧを比較
すると、光ファイバ１１と導光ロッド１２の接続部でレ
ーザ光の屈折が無いため、これらの三角形は互いに相似
となる［図３（２）］。また、図３（１）に示した入力
パワーの式は（３）に示したように半径Ｒ１とＲ２の２
乗の比で表すことができる。さらに、図３（４）に示す
ように、導光ロッド１２の長さＬは図２に示すＡＦから
ＡＤを差し引いたものとなる。
ロッド１２がある場合と無い場合の入力パワーの比を、
先に説明したとおりＳ１／Ｓ２倍になるように設定す
る。この時、図２の三角形ＡＢＣと三角形ＡＥＧを比較
すると、光ファイバ１１と導光ロッド１２の接続部でレ
ーザ光の屈折が無いため、これらの三角形は互いに相似
となる［図３（２）］。また、図３（１）に示した入力
パワーの式は（３）に示したように半径Ｒ１とＲ２の２
乗の比で表すことができる。さらに、図３（４）に示す
ように、導光ロッド１２の長さＬは図２に示すＡＦから
ＡＤを差し引いたものとなる。
【００１１】また、図３（５）に示すように、θ1 とθ
2 及び屈折率Ｎ１の関係はスネルの法則によって三角函
数で表すことができる。この場合、空気中のレーザ光の
屈折率は“１”とした。次に、図３（６）に示すよう
に、Ｒ２、ＡＤ、Ｒ１、ＡＦの関係をそれぞれθ2 を用
いて表し、図３（７）、（８）、（９）の関係を用いれ
ば、図３（１０）に示すように、ＬをＸとＲ１、Ｒ２の
関係で表すことができる。なお、このＸは、図３（８）
に示したｓｉｎθ2 に該当し、これは図３（１１）に示
すように屈折率Ｎ１、Ｎ２によって上限が定められる。
2 及び屈折率Ｎ１の関係はスネルの法則によって三角函
数で表すことができる。この場合、空気中のレーザ光の
屈折率は“１”とした。次に、図３（６）に示すよう
に、Ｒ２、ＡＤ、Ｒ１、ＡＦの関係をそれぞれθ2 を用
いて表し、図３（７）、（８）、（９）の関係を用いれ
ば、図３（１０）に示すように、ＬをＸとＲ１、Ｒ２の
関係で表すことができる。なお、このＸは、図３（８）
に示したｓｉｎθ2 に該当し、これは図３（１１）に示
すように屈折率Ｎ１、Ｎ２によって上限が定められる。
【００１２】以上のようにして、導光ロッド１２の長さ
Ｌを選定すれば光ファイバ１１の実効的な半径をＲ２か
らＲ１に拡大することができる。本発明は以上の実施例
に限定されない。上記実施例ではステップインデックス
の光ファイバを使用した例を示したが、グレードインデ
ックス型の光ファイバを使用した場合についても同様の
ことがいえる。また、導光ロッド１２に使用するガラス
材料は光ファイバのコア部と同一屈折率を有するもので
あればよく、必ずしも同一材料である必要はない。
Ｌを選定すれば光ファイバ１１の実効的な半径をＲ２か
らＲ１に拡大することができる。本発明は以上の実施例
に限定されない。上記実施例ではステップインデックス
の光ファイバを使用した例を示したが、グレードインデ
ックス型の光ファイバを使用した場合についても同様の
ことがいえる。また、導光ロッド１２に使用するガラス
材料は光ファイバのコア部と同一屈折率を有するもので
あればよく、必ずしも同一材料である必要はない。
【００１３】
【発明の効果】以上説明した本発明のレーザ入力用光フ
ァイバは、コア部とクラッド部を有する光ファイバの端
面に、この光ファイバと同一外径でコア部と同一屈折率
の導光ロッドを接続するようにしたので、光ファイバの
外径を一定にしたままその実効的なコア径を拡大するこ
とができる。これによって、被覆や端末処理が容易で、
しかもレーザ光入力効率が高く比較的製造の容易なレー
ザ入力用光ファイバを提供することが可能となる。
ァイバは、コア部とクラッド部を有する光ファイバの端
面に、この光ファイバと同一外径でコア部と同一屈折率
の導光ロッドを接続するようにしたので、光ファイバの
外径を一定にしたままその実効的なコア径を拡大するこ
とができる。これによって、被覆や端末処理が容易で、
しかもレーザ光入力効率が高く比較的製造の容易なレー
ザ入力用光ファイバを提供することが可能となる。
【図１】本発明のレーザ入力用光ファイバ実施例を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】導光ロッドの長さＬを選定するための参考図で
ある。
ある。
【図３】導光ロッドの長さＬ選定のための手順説明図で
ある。
ある。
【図４】従来一般のレーザ入力用光ファイバを説明する
説明図で、（ａ）は高出力レーザ発光装置を使用した機
器の構成図、（ｂ）はレーザ入力用光ファイバの縦断面
図、（ｃ）はその製造方法を示す側面図である。
説明図で、（ａ）は高出力レーザ発光装置を使用した機
器の構成図、（ｂ）はレーザ入力用光ファイバの縦断面
図、（ｃ）はその製造方法を示す側面図である。
５ レーザ光 １１ 光ファイバ １１Ａ コア部 １１Ｂ クラッド部 １２ 導光ロッド Ｌ ロッド長
Claims (1)
- 【請求項１】 コア部とクラッド部を有する光ファイバ
の端面に、その光ファイバと同一外径で前記コア部と同
一屈折率の導光ロッドを接続し、 前記光ファイバの実効的なコア径を拡大したことを特徴
とするレーザ入力用光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11305892A JP3224106B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | レーザ入力用光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11305892A JP3224106B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | レーザ入力用光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288967A true JPH05288967A (ja) | 1993-11-05 |
| JP3224106B2 JP3224106B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=14602437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11305892A Expired - Fee Related JP3224106B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | レーザ入力用光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224106B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07209554A (ja) * | 1994-01-21 | 1995-08-11 | Ogura Houseki Seiki Kogyo Kk | 高エネルギ光ビーム用コネクタ |
| JP2000012933A (ja) * | 1998-06-23 | 2000-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ装置 |
| WO2004097471A1 (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | 光伝送装置 |
| JP2008250184A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Fujifilm Corp | ファイバ光源装置 |
| JP2008276007A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Fujifilm Corp | 光デバイス及び露光装置 |
| JP2008276008A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Fujifilm Corp | 光デバイス及び露光装置 |
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| US8059930B2 (en) | 2008-01-11 | 2011-11-15 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Optical fiber and method for fabricating the same |
| WO2014002715A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバおよび光ケーブル |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP11305892A patent/JP3224106B2/ja not_active Expired - Fee Related
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