JP2007524858A - テーパー付きの光学要素を光ファイバに連結する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】光ファイバ連結器は、金属管２０と、透明な中空シリコーン挿入体１０とを備え、また、第一の組みの把み部１１を有するテーパー付き領域１５と、第二の組みの把み部１２を有する一定領域面積１７とを備えている。標準的な圧着工具を使用する等により金属管及びシリコーン挿入体を第一及び第二の組みの把み部に近接して圧着することにより、テーパー付きの光学要素及び光ファイバが機械的に固定されたとき、テーパー付きの光学要素４０は、光ファイバ５０に連結される。

Description

本発明は、光ファイバ照明の分野に関し、より具体的には、テーパー付きの光学要素を光ファイバに取り付けるのに適した連結器に関する。

光ファイバケーブルを互いに連結する方法が既知であるが、かかる方法は、モーフィングコンセントレータ（ ｍｏｒｐｈｉｎｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）のようなテーパー付きの光学要素を光ファイバに連結するのには不適当であることが判明している。このため、光ファイバを特に非画像光学素子の用途のためのテーパー付きの非画像用光学要素に経済的に連結し得ることが課題とされている。

本発明は、テーパー付きの光学要素を光ファイバに連結するため連結器を使用する装置及び方法について説明する。１つの好ましい実施の形態において、本発明の連結器は、光ファイバ及びテーパー付きの非画像用光学要素を整合させるために使用される、中空のシリコーン挿入体を金属管内に備えている。圧着工具は、光ファイバ及び非画像用光学素子を整合状態に固定するのに十分、金属管及び連結器を変形させる。シリコーン挿入体は、全内部応力を損失せずに、非画像用光学素子と直接接触することを可能にする。本発明によれば、シリコーン挿入体は、部品の周りに締結するため「把み造作部」を有している。好ましくは、屈折率合致媒質が部品の両面と接触し、フレネル反射損失を８％から１％以下に減少させるようにする。

第一の形態に従い、本発明は、テーパー付きの光学要素用の光ファイバ連結器であって、
内周面と、第一の開放した円形端部と、第二の開放した円形端部とを有する金属管と、
該金属管内に配置され且つ、該金属管の内周面と当接する、テーパー付きの光学要素よりも小さい屈折率を有する透明な中空挿入体とを有し、
中空挿入体は、
中心軸線に沿って第一の所定の距離だけ第一の開放した円形の端部から伸びるテーパー付きの入力領域であって、第一の複数の把み部を有し、第一の複数の把み部の各々１つは、金属管の内周面から半径方向に伸び、第一の複数の把み部は、第一の開放した円形の端部から伸びる円錐体の第一の部分を全体的に画成する上記テーパー付きの入力領域と、
第一の開放した円形端部から第一の所定の距離にて開始し且つ、中心軸線に沿って、第二の所定の距離だけ伸びる連結領域であって、その半径方向厚さが第一の開放した円形の端部から伸びる円錐体の第二の部分を画成する上記連結領域と、
第一の開放した円形の端部から第二の所定の距離にて開始し且つ、中心軸線に沿って第二の開放した円形の端部まで伸びる一定面積の領域であって、第二の複数の把み部を有し、該第二の複数の把み部の各々１つは、第三の所定の距離だけ内周面から半径方向に伸びる上記一定面積の領域と、を備える、光ファイバ連結器を提供するものである。

第二の形態によれば、本発明は、テーパー付きの光学要素を光ファイバに連結する方法であって、
第一の開放した円形の端部と、第二の開放した円形の端部とを有する金属管の内周面上に透明なシリコーン挿入体を配置するステップと、
上記金属管の内周面から半径方向に伸びる第一の複数の把み部を有するテーパー付きの入力領域を上記透明なシリコーン挿入体から形成するステップと、
上記第一の開放した円形の端部から第一の所定の距離にて開始し且つ、上記金属管の中心軸線に沿って第二の所定の距離を伸びる連結領域を上記透明なシリコーン挿入体から形成するステップと、
上記金属管の内周面から半径方向に伸びる第二の複数の把み部を有する一定面積の領域を上記透明なシリコーン挿入体から形成するステップと、
上記テーパー付きの光学要素を上記金属管の第一の開放した円形の端部内に挿入し且つ、上記第一の複数の把み部と接触するようにするステップと、
上記光ファイバを上記金属管の第二の開放した円形の端部内に挿入し且つ、上記第二の複数の把み部と接触するようにするステップと、
テーパー付きの光学要素及び光ファイバを機械的に連結し得るように上記金属管を圧着するステップとを備える、上記方法を提供する。

本発明の新規な特徴は、本発明の以下の詳細な説明を検討することにより当該技術分野の当業者に明らかになり、又は、本発明を実施することにより理解することができる。しかし、当該技術分野の当業者には、本発明の範囲及び精神の範囲内にて色々な変更例及び形態変更例が本発明の以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかになるため、本発明の詳細な説明及び記載した具体的な実施例は、本発明の特定の実施の形態を示す一方にて、単に説明のためにのみ掲げたものであることを理解すべきである。

先ず、図１を参照すると、本発明の１つの実施の形態に従った光ファイバ連結器は、変形可能な管２０内にシリコーンのような材料で出来た透明な中空挿入体１０を備えている。透明な中空挿入体に対して使用した材料は、漏光を防止するため、テーパー付き光学要素よりも小さい屈折率を有するか又は中空挿入体１０とテーパー付き光学要素との間に低屈折率の被覆が提供されることが望ましい。１つの特定の実施の形態において、管２０は、金属製であり、また、５．７ｍｍの外径及び５．２ｍｍの内径を有する。

図２には、連結要素として使用する前における、図１の光ファイバ連結器の内部構造体が示されている。透明な中空挿入体１０は、テーパー付き入力領域１５と、連結領域１６と、一定の面積領域１７とから成っており、また、金属管２０の内面に対して配置された成形部分であることが望ましい。テーパー付き入力領域１５は、次第に互いに接近する第一の組みの把み部により画成される。第一の組みの把み部１１の各々１つは、金属管２０の内周面から半径方向に伸び且つ、全体的に円錐体の第一の部分を画成する。好ましくは、この円錐体のテーパーはテーパー付き光学要素のテーパーと合致するものとする。

一定面積の出力領域１７は、互いに等しく隔てられた第二の組みの把み部１２により画成される。第二の組みの把み部１２の各々１つは、所定の距離に亙って内周面から半径方向に伸びている。望ましくは、この所定の距離は、光ファイバの直径に合致するものとする。

望ましくは、これらの把み部領域は、以下に説明するように、パラディン（Ｐａｌａｄｉｎ）が製造するクリンプオールシリーズ（ＣｒｉｍｐＡｌｌ ｓｅｒｉｅｓ）のような標準的な圧着工具を使用することを許容する圧着領域を提供するものとする。

次に図３を参照すると、金属管２０と透明な中空挿入体１０とを備える、光ファイバ連結器の圧着工程前の状態が示されている。上述したように、透明な中空挿入体は、第一の組みの把み部１１を含むテーパー付き領域１５と、連結領域と、第二の組みの把み部１２を含む一定面積の領域１７とから成っている。テーパー付きの光学要素４０は、本発明の連結器内にて光ファイバケーブル５０に隣接する位置に配置されている。テーパー付きの光学要素４０は、テーパー付きの入力領域１５内に挿入され、光ファイバケーブル５０は、連結器の他端を通じて一定面積の領域１７内に挿入されている。テーパー付きの光学要素４０及びファイバケーブル５０の双方は、連結領域１６内に突き出し、ここで、透明な中空挿入体の材料は、テーパー付きの光学要素４０の一部分を収容するのに十分な可撓性を有する。テーパー付きの光学要素４０と光ファイバ５０の合わさる面の間に屈折率合致媒質６０が配置されている。

１つの好ましい実施の形態において、屈折率合致媒質は、製造中、連結器の中心に射出され、使用前に、硬化し又は乾燥することはないマイクロエンキャップシリコーン６０である。対向する光学素子の面から接触したとき、封入剤は破断し、屈折率合致媒質は光学素子と接触する。この好ましい実施の形態において、屈折率合致媒質６０は、テーパー付き光学要素４０の１つの面と光ファイバ５０の相応する面との間の光学的境界面に挿入される。

別の実施の形態において、屈折率合致媒質は、透明な中空挿入体１０の一部であるシリコーンの薄膜である。圧着したとき、膜が連結媒質を提供するのに十分流れるのを許容し得るように十分なエネルギが膜に付与される。

次に、圧着工程後の本発明の連結器を示す図４について説明する。テーパー付き光学要素４０及び光ファイバケーブル５０が連結器内に挿入された後、これらは、第一の圧着領域３１及び第二の圧着領域３２にて金属管２０及び連結器１０を圧着することにより、機械的に連結される。

図５には、マイクロエンキャップシリコーン６１が透明な中空挿入体の連結器領域１６内に埋め込まれ又は射出される、本発明の第二の実施の形態が示されている。圧着工程中、マイクロカプセルの一部は、図６に示すように、破断し、屈折率合致シリコーン６０を解放する。この屈折率合致シリコーン６０は、テーパー付き光学要素４０及び光ファイバ５０の対向する面を光学的に接続する。

テーパー付きの光学要素は、次のステップを使用し本発明の連結器を用いて光ファイバに連結される。第一に、テーパー付きの光学要素４０を連結器の第一の開放した円形端部内に挿入し且つ、第一の組みの把み部１１と接触するようにする。次に、光ファイバ５０を連結器の第二の開放した円形端部内に挿入し且つ、第二の組みの把み部１２と接触させる。最後に、連結器の外部を構成する金属管２０を圧着してテーパー付きの光学要素４０及び光ファイバ５０を機械的に連結する。

代替的な実施の形態
発明の精神又は範囲から逸脱せずに代替的な実施の形態が案出可能である。

本発明の特定の一例としての実施の形態に従った光ファイバ連結器を示す図である。 使用する前の、本発明に従った図１の光ファイバ連結器の内部構造を示す図である。 圧着する前の、本発明の光ファイバ連結器の第一の実施の形態を使用して光ファイバに光学的に接続されるテーパー付きの光学要素を示す図である。 圧着後の、図３の光ファイバ連結器を示す図である。 圧着前の、本発明の光ファイバ連結器の第二の実施の形態を使用して光ファイバに光学的に接続されるテーパー付きの光学要素を示す図である。 圧着後の、図５の光ファイバ連結器を示す図である。

Claims (15)

1. テーパー付きの光学要素を連結する光ファイバ連結器において、
   ａ）内周面と、第一の開放した円形端部と、第二の開放した円形端部と、中央軸線とを有する金属管（２０）と、
   ｂ）前記金属管の内周面内に配置された透明な中空挿入体（１０）とを有し、
   ｉ）前記中空挿入体は、
   前記中心軸線に沿って第一の所定の距離だけ前記第一の開放した円形の端部から伸びるテーパー付きの入力領域（１５）であって、第一の複数の把み部（１１）を有し、前記第一の複数の把み部の各々１つは、前記金属管の内周面から半径方向に伸び、前記第一の複数の把み部は、前記第一の開放した円形の端部から伸びる円錐体の第一の部分を全体的に画成する、上記テーパー付きの入力領域（１５）と、
   ｉｉ）前記第一の開放した円形端部から前記第一の所定の距離にて開始し且つ、前記中心軸線に沿って、第二の所定の距離だけ伸びる連結領域（１６）であって、前記連結領域の半径方向厚さは、前記第一の開放した円形の端部から伸びる前記円錐体の第二の部分を画成する、前記連結領域（１６）と、
   ｉｉｉ）前記軸線に沿って前記第二の開放した円形の端部まで伸びる一定面積の領域（１７）であって、第二の複数の把み部（１２）を有し、前記第二の複数の把み部の各々１つは、第三の所定の距離だけ前記内周面から半径方向に伸びる前記一定面積の領域（１７）と、を備える、テーパー付きの光学要素を連結する光ファイバ連結器。
2. 請求項１の連結器において、前記第一の開放した円形の端部内に挿入された前記テーパー付きの光学要素と、前記第二の開放した円形の端部内に挿入された前記光ファイバとを組み合わせて備え、前記金属管は、テーパー付きの光学要素及び光ファイバを整合状態に固定し得るように変形する、連結器。
3. 請求項２の組み合わせ体において、前記テーパー付きの光学要素及び前記光ファイバの対向する面と光学的に連通する屈折率合致媒質（６０）を更に備える、組み合わせ体。
4. 請求項３の組み合わせ体において、前記屈折率合致媒質がマイクロエンキャップシリコーンである、組み合わせ体。
5. 請求項１の連結器において、前記金属管は、約５．７ｍｍの外径及び約５．２ｍｍの内径を有する、連結器。
6. 請求項１の連結器において、前記透明な中空挿入体はシリコーンで出来ている、連結器。
7. テーパー付きの光学要素（４０）を光ファイバ（５０）に連結する方法において、
   ａ）第一の開放した円形端部及び第二の開放した円形端部を有する変形可能な管（２０）の内周面内にテーパー付きの要素よりも小さい屈折率を有する透明な中空挿入体を配置するステップを備え、
   前記透明な中空挿入体は、
   ｉ）前記変形可能な管の内周面から半径方向に伸びる第一の複数の把み部（１１）を備えるテーパー付きの入力領域（１５）と、
   ｉｉ）前記第一の開放した円形端部から第一の所定の距離にて開始し且つ、前記変形可能な管の中心軸線に沿って、第二の所定の距離だけ伸びる連結領域（１６）と、
   ｉｉｉ）前記変形可能な管の内周面から半径方向に伸びる第二の複数の把み部（１２）を有する一定面積の領域（１７）と、を備え、
   ｂ）前記テーパー付きの光学要素を前記変形可能な管の前記第一の開放した円形の端部内に挿入し且つ、前記第一の複数の把み部と接触するようにするステップと、
   前記光ファイバを前記変形可能な管の前記第二の開放した円形の端部内に挿入し且つ、前記第二の複数の把み部と接触するようにするステップと、
   ｄ）テーパー付きの光学要素及び光ファイバを機械的に固定し得るように前記変形可能な管を前記第一及び第二の複数の把み部にて圧着するステップと、を備える、テーパー付きの光学要素（４０）を光ファイバ（５０）に連結する方法。
8. 請求項７の方法において、
   ａ）前記テーパー付きの光学要素と前記光ファイバの相応する面との間に屈折率合致媒質（６０）を提供するステップを更に備える、方法。
9. 請求項７の方法において、前記変形可能な管を圧着するステップは、
   ａ）前記変形可能な管を前記第一の複数の把み部に接近して第一の圧着領域にて圧着し、これにより前記テーパー付きの光学要素を機械的に固定するステップと、
   ｂ）前記変形可能な管を前記第二の複数の把み部に接近して第二の圧着領域にて圧着し、これにより前記光ファイバを機械的に固定するステップと、を更に備える、方法。
10. 請求項６の方法において、変形可能な管は金属管であり、透明な中空挿入体は成形したシリコーン部分であり、前記配置するステップは、
    ａ）成形した部品を金属管の内周面と接触するように挿入するステップを備える、方法。
11. テーパー付きの光入力部を光ファイバの出力部に連結する光ファイバ連結器において、
    ａ）変形可能な管と、
    ｂ）前記管内に配置され且つ、前記管の内面と当接する中空のシリコーン挿入体とを備え、該シリコーン挿入体は、
    ｉ）半径方向内方に伸びる第一の組みの把み部を有し、その内部にてテーパー付きの光入力部が伸びるテーパー付きの入力領域と、
    ｉｉ）半径方向内方に伸びる第二の組みの把み部を有し、その内部にてテーパー付きの光出力部が伸びる一定半径の出力領域と、
    ｉｉｉ）前記テーパー付きの入力領域と前記一定半径の出力領域との間にあり、その内部にてテーパー付きの光入力部及び光ファイバの出力部の対向する面が互いに合わさる連結領域とを備える、光ファイバ連結器。
12. 請求項１１のファイバ連結器において、シリコーン挿入体のテーパー付きの入力領域におけるテーパーは、テーパー付きの光入力部のテーパーと合致する、ファイバ連結器。
13. 請求項１２のファイバ連結器において、前記第一の組みの把み部は、次第に前記結合領域に向けて接近する、ファイバ連結器。
14. 請求項１３のファイバ連結器において、前記第二の組みの把み部は、前記一定半径の出力領域にて互いから等距離隔てられる、ファイバ連結器。
15. 請求項１１のファイバ連結器において、前記変形可能な管は金属製であり、前記中空のシリコーン挿入体は、前記金属管内に挿入され且つ、該金属管の内面と当接する成形した部品である、ファイバ連結器。

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