JPH059688Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、レーザーを光フアイバーの端部に入
光させる装置に関する。

（従来の技術） レーザーは普通の光と異なり位相が良く揃い収
れん性が良いので狭い面積に極めて高密度の光エ
ネルギーを集中させることができ、機械的加工、
医療等に応用されている。このレーザーは、レー
ザー発生装置から光フアイバーを介して供給され
ることがある。この場合、レーザー発生装置から
のレーザーを集光光学系を介して光フアイバーの
一端部に入光させ、この光フアイバーの他端部か
ら照射するようになつている。

第４図、第５図に、従来のレーザー入光装置を
示す。この入光装置は、金属製の支持具５０を備
えている。支持具５０には、軸芯に沿つて支持孔
５１が形成されており、この支持孔５１は大径部
５１ａとこれより先端側の小径部５１ｂとを有し
ている。

上記支持具５０は光フアイバー１０を支持し
て、その入光端部１０ａを、集光光学系としての
凸レンズ２０の焦点位置に配置するものである。
なお、第１図には構成を明確にするために光フア
イバー１０の径を実際より大きく示している。後
述の第３図でも同様である。

光フアイバー１０はコア部１１とこのコア部１
１を包囲するクラツド層１２とを有している。ま
た、光フアイバー１０は、弾性支持層１３を介し
て外被１４により覆われている。光フアイバー１
０の先端部では、弾性支持層１３および外被１４
が剥ぎ取られており、クラツド層１２が露出して
いる。

そして、上記支持具５０の大径部５１ａには光
フアイバー１０の外被１４が挿入支持され、小径
部５１ｂには、上記光フアイバー１０の露出した
クラツド層１２が挿入支持されている。

上記構成において、凸レンズ２０によつて集光
された高エネルギーのレーザーが光フアイバー１
０の入光端部１０ａからコア部１１に入光し、こ
のコア部１１内を通つて他端部から照射される。

（考案が解決しようとする問題点） 上記のような支持具５０で光フアイバー１０を
支持した場合、次の欠点があつた。光フアイバー
１０のコア部１１が極細であるため、この狭い面
積に全てのレーザーを集光させることが難しく、
レーザーの一部が第５図に示すようにクラツド層
１２に入光することがある。クラツド層１２に入
光したレーザーは屈折しながらコア部１１を通
り、さらに屈折しながら再びクラツド層１２に入
る。支持具５０の先端面よりも突出したクラツド
層１２では、レーザーはその外周面で全反射して
再び上記の屈折を繰り返しながら奥へと伝送され
るが、クラツド層１２が支持具５０の小径部５１
ｂに包囲されている場所では、クラツド層１２か
ら小径部５１ｂの内面に達したレーザーがここで
吸収され、この結果、光エネルギーが熱に変換さ
れる。小径部５１ｂの内面は面積が小さいので、
単位面積当たりの発熱量が大きく、支持具５０が
局部的に高温に加熱されたり、光フアイバー１０
の先端部が焼損する等の不都合が生じる。

また、上記不都合を防止するために、クラツド
層１２へ入光した光を入光端部付近で熱に変換さ
せずに光フアイバー１０内を伝送させるような工
夫も可能性として考えられる。しかし、この場合
には次の不都合が生じることが予想される。すな
わち、光フアイバー１０を急角度に曲げるような
必要が生じた時、クラツド層１２に入光したレー
ザーがその屈曲部から漏れ、屈曲部の外被１４を
加熱軟化させてしまう。この軟化により屈曲部が
さらに曲がり易くなり、レーザーの漏れを促す悪
循環を生じ、この結果、集中応力による機械的折
損あるいは熱による焼損を生じることがある。

本考案では、クラツド層１２へ入光した不要有
害なレーザーを光フアイバー１０の他端方向に伝
送させず、しかも入光端部付近での支持具５０の
局部的な発熱を抑えることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記問題点を解消するためになされた
もので、その要旨は、コア部と、このコア部を包
囲するクラツド層とを備えた光フアイバーを、支
持具で支持し、この光フアイバーの端部に、集光
光学系を介してレーザーを入光させるレーザー入
光装置において、上記支持具は、光フアイバーを
その入光側端部から離れた位置で支持し、この支
持具には光フアイバーのクラツド層より大径の筒
部が上記支持位置から先端に向かつて形成され、
この筒部の先端部には、筒部の先端開口部を閉塞
する閉塞部が形成され、この閉塞部には上記光フ
アイバーが隙間をもつて挿通される挿通孔が形成
され、上記筒部の内部で上記閉塞部から離れた支
持位置側には、筒部の内周面と光フアイバのクラ
ツド層の外周面との間を充填する漏光材料が配置
され、上記筒部の内部で上記閉塞部と漏光材料と
の間には空間が形成されていることを特徴とする
レーザー入光装置にある。

（作用） 集光光学系を介して集光させたレーザーを光フ
アイバーの端面に入光させる。この場合、コア部
の直径が小さいため、全レーザーをコア部に入光
させるのが難しく、レーザーの一部はクラツド層
に入光する。クラツド層への入光量については、
光フアイバーと挿通孔との間の各部における隙間
の大きさを確認して光フアイバーの位置を適正な
ものにすることにより、できる限り小さくするこ
とができる。

クラツド層に入光したレーザーは、クラツド層
の外周面において全反射しながら進む。そして、
漏光材料の配置箇所に達すると、レーザーはクラ
ツド層から漏光材料中に入光する。漏光材料中に
入光したレーザーは、支持具の内周面に当たり、
そこで熱エネルギーに変換される。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第１図〜第３図を参
照して説明する。図中符号１０は光フアイバーを
示し、この光フアイバー１０およびこれを包囲す
る弾性支持層１３、外被１４は第４図、第５図で
示すものと同様である。ただし、外被１４の先端
から弾性支持層１３が突出し、この弾性支持層１
３からさらに光フアイバー１０が突出した構成と
なつている。光フアイバー１０のコア部１１は、
例えば石英からなり、クラツド層１２はこのコア
部１１より屈折率の小さい石英からなり、弾性支
持層１３はクラツド層１２より大きい屈折率を有
するとともに透明で耐熱性を有する樹脂例えばシ
リコーン樹脂からなり、外被１４はナイロン、テ
フロン等の樹脂からなる。

入力装置はレーザー発生装置（図示しない）か
らのレーザーを集光する凸レンズ２０（集光光学
系）と、光フアイバー１０を支持してその入光端
部１０ａを凸レンズ２０の焦点位置に配置させる
金属製の支持具３０とを有している。

支持具３０は、その軸芯に支持孔３１を有する
とともに、この支持孔３１の先端側に筒部３２を
有している。筒部３２の内径は、上記支持孔３１
より大きく、上記光フアイバー１０のクラツド層
１２よりはるかに大きく形成されている。筒部３
２の先端は閉塞部３３により閉塞されている。閉
塞部３３の中央には、上記光フアイバー１０のク
ラツド層１２より内径が大きい挿通孔３３ａが形
成されている。

上記支持孔３１に外被１４の先端近傍を挿入支
持することにより、光フアイバー１０の支持がな
されている。光フアイバー１０は上記挿通孔３３
ａを間隙を介して挿通され、支持具３０の先端面
から突出している。筒部３２内には、先端側から
所定長さにわたる部位を除いて漏光材料３５が充
填されている。なお、この漏光材料３５は、筒部
３２に形成された小孔（図示しない）から充填さ
れる。漏光材料３５は、例えばシリコーン樹脂か
らなつており、弾性支持層１３と同程度の屈折率
を有している。筒部３２の先端側の部位は漏光材
料３５が充填されない非充填部（空間）３６とな
つている。なお、この漏光材料３５によつても、
光フアイバー１０の支持がなされている。

上記構成において、凸レンズ２０により集光さ
れたレーザーの大部分はコア部１１に入光され
る。コア部１１の屈折率はクラツド層１２の屈折
率より大きく、しかもレーザーの入光角（コア部
１１の軸芯に対するレーザー光線の角度）が所定
範囲内にあるので、レーザーはコア部１１の外周
面で全反射されながらコア部１１の他端まで伝送
され、ここから照射される。

コア部１１は極細であり、この狭い面積に全て
のレーザーを集光させることが難しく、このレー
ザーの一部が第２図に示すようにクラツド層１２
に入光することがある。この場合、光フアイバー
１０のクラツド層１２の外周面と挿通孔３３ａの
内周面との間における各部の隙間の大きさを確認
して光フアイバー１０の位置を適正なものとする
ことにより、クラツド層１２に入光するレーザー
の入光量をできる限り少なくすることができる。
クラツド層１２に入光したレーザーは屈折しなが
らコア部１１を通過しさらに屈折しながら再びク
ラツド層１２に入る。この光フアイバー１０の先
端部では支持具３０が直接接触しておらず、クラ
ツド層１２を包囲するのは空気であり、この空気
はクラツド層１２に比べて屈折率が小さいため、
クラツド層１２の外周面でレーザーは全反射さ
れ、再びコア部１１、クラツド層１２へと伝送さ
れる。やがて、レーザーは、弾性支持層１３およ
び漏光材料３５で包囲されたクラツド層１２の外
周面に達する。弾性支持層１３および漏光材料３
５の屈折率がクラツド層１２より大きいため、レ
ーザーはクラツド層１２からこの弾性支持層１３
および漏光材料３５へと漏れて支持具３０の筒部
３２の内面に当たり、この部位で吸収される。こ
の結果、光エネルギーが熱に変換される。筒部３
２の内面は面積が大きいので、上記の発熱があつ
ても、単位面積当たりのレーザーの光エネルギー
吸収量換言すれば局部的な発熱量を従来装置に比
べて著しく低くすることができ、支持具３０が高
温に加熱されたり、光フアイバー１０が焼損する
等の不都合は生じない。

支持具３０の閉塞部３３と漏光材料３５との間
には、非充填部３６が形成されているが、これ
は、次の役割を担う。すなわち、漏光材料３５が
閉塞部３３に至るまで充填されていると、この漏
光材料３５から漏れたレーザー光の一部が挿通孔
３３ａの内側の周縁に当たつて、この部位が高温
に加熱されるおそれがある。また、漏光材料３５
の充填の際に、一部が挿通孔３３ａ内に入り込
み、この漏光材料３５を通過したレーザーによつ
て挿通孔３３ａの内周面が高温に加熱されるおそ
れもある。上記非充填部３６はこのような不都合
を防ぐものである。

クラツド層１２へ入光したレーザーは、上述し
たように、弾性支持層１３および漏光材料３５か
ら漏れるので、殆ど光フアイバー１０内を伝送さ
れない。したがつて、光フアイバー１０の中途部
を急角度で折り曲げてもその屈曲部からレーザー
が漏れることがなく、屈曲部での光フアイバー１
０の機械的折損や熱による焼損を防止できる。

本考案は上記実施例に制約されず種々の態様が
可能である。例えば、前記実施例では、弾性支持
層１３および漏光材料３５の屈折率をクラツド層
１２より大きくしたが、クラツド層１２よりある
程度小さくしてもよい。なお、漏光材料３５およ
び弾性支持層１３の屈折率が大きい方が、クラツ
ド層１２に入光したレーザーをより多く取り除く
ことができる。漏光材料３５および弾性支持層１
３の屈折率がクラツド層１２よりある程度小さく
ても、空気に比べれば充分にクラツド層１２に近
いので、クラツド層１２に入光したレーザーの大
部分を取除くことができる。特にクラツド層１２
に入射するレーザーは、集光されたレーザー光線
の外縁成分が多く、コア部１１に入射するレーザ
ーに比較して入射角度が大きいため、漏れる率が
高い。

前記実施例では、弾性支持層１３がクラツド層
１２と漏光材料３５との間に介在されていて、レ
ーザーの漏れを促す漏光材料としての役割も担つ
ているが、漏光材料３５の屈折率がこの弾性支持
層１３より大きい場合には、弾性支持層１３を介
在せずにクラツド層１２を漏光材料３５で包囲し
た方が効果が高い。

さらに、光フアイバーのクラツド層を弾性材料
により形成し、弾性支持層を省いてもよい。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案にあつては、光フ
アイバーを挿通孔に隙間をもつて挿通しているの
で、光フアイバーと挿通孔との間の各部の隙間の
大きさを確認して光フアイバーを適正な位置に位
置させることにより、クラツド層に入光するレー
ザーの入光量を減少させることができる。しか
も、挿通孔が形成された閉塞部と漏光材料との間
に空間が形成されているから、挿通孔の内周面が
高温に加熱されるのを防止することができる。ま
た、クラツド層に入光したレーザーは、漏光材料
によつて支持具の筒部の内周面に拡散させられ、
そこで熱エネルギーに変換される。この場合、筒
部の内径が光フアイバーの外径より大きいので、
筒部の内周面における単位面積当たりの発熱量が
少ない。したがつて、支持具が高温になるのを防
止し、ひいては光フアイバーが焼損するのを防止
することができる。また、クラツド層に入光した
レーザーが入光端部付近で漏れるため光フアイバ
ーの他端側へ伝送されず、したがつて光フアイバ
ーを中途部で曲げてもここからレーザーが漏れる
ことがなく、光フアイバーの折損、焼損等が生じ
る不都合を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の一実施例を示し、第
１図は、レーザー入光装置の断面図、第２図は同
装置において光フアイバーのクラツド層へ入光し
たレーザーの経路を概略的に示す図、第３図は第
１図中−線に沿う断面図、第４図、第５図は
従来例を示し第１図、第２図にそれぞれ対応する
図である。 １０……光フアイバー、１０ａ……入光端部、
１１……コア部、１２……クラツド層、２０……
凸レンズ（集光光学系）、３０……支持具、３１
……支持孔、３２……筒部、３３……閉塞部、３
３ａ……挿通孔、３５……漏光材料、３６……非
充填部（空間）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コア部と、このコア部を包囲するクラツド層と
   を備えた光フアイバーを、支持具で支持し、この
   光フアイバーの端部に、集光光学系を介してレー
   ザーを入光させるレーザー入光装置において、上
   記支持具は、光フアイバーをその入光側端部から
   離れた位置で支持し、この支持具には光フアイバ
   ーのクラツド層より大径の筒部が上記支持位置か
   ら先端に向かつて形成され、この筒部の先端部に
   は、筒部の先端開口部を閉塞する閉塞部が形成さ
   れ、この閉塞部には上記光フアイバーが隙間をも
   つて挿通される挿通孔が形成され、上記筒部の内
   部で上記閉塞部から離れた支持位置側には、筒部
   の内周面と光フアイバのクラツド層の外周面との
   間を充填する漏光材料が配置され、上記筒部の内
   部で上記閉塞部と漏光材料との間には空間が形成
   されていることを特徴とするレーザー入光装置。