JP2020042181A - 光ファイバアッセンブリ、光ケーブル、及びレーザシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの側圧に起因する伝送損失を低減させつつ、光ファイバが損傷を受けたことを迅速に検知可能な技術を提供すること。【解決手段】光ファイバアッセンブリ１０は、光ファイバ心線１１と、光ファイバ心線１１の外側面に沿って配置され、且つ、該光ファイバ心線１１の少なくとも一部区間において、互いに交差せずに各々がらせん状に巻き付けられた検知線１２ａ，１２ｂ、及び引き裂き紐１３と、上記少なくとも一部区間において、検知線１２ａ，１２ｂ、引き裂き紐１３、及び上記外側面を被覆している第１の樹脂層１４と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを備えた光ファイバアッセンブリと、そのような光ファイバアッセンブリを備えた光ケーブル及びレーザシステムとに関する。

高出力なレーザ光を伝搬する光ファイバにおいては、なんらの理由により光ファイバが損傷を受けた場合に、速やかにレーザ光の出力を下げられることが求められる。そこで、光ファイバが損傷を受けたことを検知するための技術が特許文献１及び特許文献２に記載されている。

特許文献１の図２には、光ファイバと、該光ファイバの外側面に巻き付けられた第１の検知線と、上記光ファイバに沿って配置された第２の検知線と、これらを収容する保護管と、を備えたレーザガイドが記載されている。なお、第１の検知線及び第２の検知線は、特許文献１に記載の導電線を読み替えたものである。また、特許文献２の図１及び図２には、光ファイバと、第１の検知線及び第２の検知線と、これらを収容するインナーチューブと、インナーチューブを収容するアウターチューブと、を備えたレーザ光伝送用ファイバケーブルが記載されている。第１の検知線及び第２の検知線は、特許文献２に記載の第１断線検知線及び第２断線検知線を読み替えたものである。

これらのレーザガイド及びレーザ光伝送用ファイバケーブルにおいては、第１の検知線及び第２の検知線の一方の端部同士が導通するように接続されていることによって、他方の端部同士の間における抵抗値をモニターすることができる。

光ファイバが損傷を受けていない場合、上記抵抗値は、変化しない。一方、光ファイバがなんらかの損傷を受けた場合、光ファイバから漏洩したレーザ光のパワーにより、第１の検知線及び第２の検知線の少なくとも一方が溶けて断線することによって、上記抵抗値は、無限大になる。

これらのレーザガイド及びレーザ光伝送用ファイバケーブルにおいては、上記抵抗値の変化を検知することによって、光ファイバが損傷を受けたことをと検知することができる。

特開２００３−２７９４４４号公報 特開２０１４−２２４８９８号公報

しかしながら、特許文献１の図２に記載されたレーザガイドには、光ファイバ及び保護管を屈曲させたときに、第１の検知線と第２の検知線とが交差する箇所に応力が集中しやすいという課題がある。この応力は、光ファイバの側面に作用する圧力（すなわち側圧）の原因となるため、側圧に起因する光ファイバの伝送損失を生じさせる。

また、特許文献２の図１及び図２に記載されたレーザ光伝送用ファイバケーブルには、インナーチューブ内において光ファイバと第１の検知線とが著しく離間しているため、光ファイバが損傷を受けたタイミングと、第１の検知線が断線するタイミングとの間にタイムラグが生じるという課題がある。すなわち、このレーザ光伝送用ファイバケーブルには、光ファイバが損傷を受けたことを迅速に検知できないという課題がある。

本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光ファイバの側圧に起因する伝送損失を低減させつつ、光ファイバが損傷を受けたことを迅速に検知することができる技術を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ファイバアッセンブリは、光ファイバと、該光ファイバの外側面に沿って配置された１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐であって、該光ファイバの少なくとも一部区間において、互いに交差せずに各々がらせん状に巻き付けられた１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐と、上記少なくとも一部区間において、上記１又は複数の検知線、上記１又は複数の引き裂き紐、及び上記外側面を被覆している第１の樹脂層と、を備えている。

このように構成された光ファイバアッセンブリにおいては、１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐の各々が、光ファイバの少なくとも一部区間において、上記外側面に沿って互いに交差せずにらせん状に巻き付けられている。そのため、この光ファイバアッセンブリは、検知線同士が交差したり、検知線と引き裂き紐とが交差したり、引き裂き紐同士が交差したりすることを防ぐことができる。したがって、この光ファイバアッセンブリは、光ファイバを屈曲させた場合であっても、光ファイバの側圧に起因する伝送損失を低減させることができる。

また、このように構成された光ファイバアッセンブリにおいては、光ファイバの少なくとも一部区間において、１又は複数の検知線が光ファイバの外側面に沿って巻き付けられているため、光ファイバと１又は複数の検知線とが離間することを防ぐことができる。したがって、この光ファイバアッセンブリは、光ファイバが損傷を受けたことを迅速に検知することができる。

以上のように、この光ファイバアッセンブリは、光ファイバの側圧に起因する伝送損失を低減させつつ、光ファイバが損傷を受けたことを迅速に検知することができる。

また、本発明の一態様に係る光ファイバアッセンブリにおいて、上記１又は複数の検知線は、複数の検知線である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、単一の検知線を備えた光ファイバアッセンブリであって、検知線のピッチが本光ファイバアッセンブリと等しく構成された光ファイバアッセンブリと比較して、光ファイバの外側面に沿って巻き付けられた検知線の、外側面における密度を高めることができる。したがって、光ファイバが損傷を受けたことをより迅速に検知することができる。

また、本発明の一態様に係る光ファイバアッセンブリにおいて、上記複数の検知線のうち２本の検知線を第１の検知線及び第２の検知線として、上記第１の検知線及び上記第２の検知線の一方の端部同士は、サーミスタを介して導通している、ことが好ましい。

上記の構成によれば、第１の検知線及び第２の検知線の他方の端部同士の間における抵抗値であって、サーミスタの抵抗値を含む抵抗値をモニターすることによって、サーミスタ近傍の温度をモニターすることができる。たとえば、光ファイバアッセンブリを加工のためのレーザシステムが備えているデリバリファイバとして採用する場合であれば、サーミスタをレーザシステムの出力ヘッド内に配置することによって、出力ヘッド内の温度をモニターすることができる。以上のように、この光ファイバアッセンブリは、光ファイバが損傷を受けたことを検知することができることに加えて、サーミスタ近傍の温度をモニターすることができる。

また、本発明の一態様に係る光ファイバアッセンブリにおいて、上記第１の樹脂層は、上記光ファイバの全区間のうち１ピッチ以上の区間に亘って設けられている、ことが好ましい。

樹脂層は、１又は複数の検知線、１又は複数の引き裂き紐、及び光ファイバの外側面を被覆しているので、１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐を上記外側面に対して密着させることができる。この光ファイバアッセンブリにおいては、このような樹脂層が光ファイバの全区間のうち１ピッチ以上の区間に亘って設けられているため、１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐の各々を上記外側面に対して、より強固に固定することができる。したがって、例えば、光ファイバアッセンブリを収容するチューブに光ファイバアッセンブリを挿入するような場合に、この光ファイバアッセンブリは、作業性を高めることができる。

また、本発明の一態様に係る光ファイバアッセンブリにおいて、上記光ファイバは、ベアファイバと、該ベアファイバを被覆する第２の樹脂層と、を含み、上記第２の樹脂層の表層を構成する樹脂の融点は、上記第１の樹脂層を構成する樹脂の融点より高い、ことが好ましい。

この光ファイバアッセンブリを製造する製造方法としては、例えば、（１）ベアファイバを線引きする工程と、（２）第２の樹脂層を形成する工程と、（３）１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐を光ファイバの外側面（第２の樹脂層の表面）に巻き付ける工程と、（４）第１の樹脂層を形成する工程と、を含む製造方法が考えられる。

上記の構成によれば、第２の樹脂層の表層を構成する樹脂の融点が第１の樹脂層を構成する樹脂の融点より高いため、第１の樹脂層を形成する工程において、第１の樹脂層が第２の樹脂層に融着することを防ぐことができる。その結果、この光ファイバアッセンブリは、第１の樹脂層のみを除去する場合に、第１の樹脂層を容易に除去することができる。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ケーブルは、本発明の何れか一態様に係る光ファイバアッセンブリと、上記光ファイバアッセンブリを収容する１又は複数のチューブと、を備えている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザシステムは、本発明の何れか一態様に係る光ケーブルと、上記光ケーブルの一方の端部に対して光学的に結合されたレーザユニットと、上記光ケーブルの他方の端部に対して光学的に結合された出力ヘッドと、を備えている。

上述した光ケーブル及びレーザシステムは、本発明の何れか一態様に係る光ファイバアッセンブリと同様の効果を奏する。

本発明の一態様によれば、光ファイバの側圧に起因する伝送損失を低減させつつ、光ファイバが損傷を受けたことを迅速に検知することができる技術を提供することができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光ファイバアッセンブリの一部区間の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示した光ファイバアッセンブリの横断面図である。 図１に示した光ファイバアッセンブリの除去区間の斜視図であり、（ａ）は、引き裂き紐をほどいた状態の除去区間を示し、（ｂ）は、２本の検知線をほどいた状態の除去区間を示し、（ｃ）は、２本の検知線にサーミスタを接続した状態の除去区間を示す。 本発明の第２の実施形態に係る光ケーブルの横断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザシステムの構成図である。 本発明の第４の実施形態に係るファイバレーザ装置の構成図である。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る光ファイバアッセンブリ１０について、図１及び図２を参照して説明する。図１の（ａ）は、光ファイバアッセンブリ１０の一部区間の斜視図である。図１の（ｂ）は、光ファイバアッセンブリ１０の横断面図である。図２は、光ファイバアッセンブリ１０の除去区間１０ａの斜視図である。より詳しくは、図２の（ａ）は、引き裂き紐１３をほどいた状態の除去区間１０ａを示し、図２の（ｂ）は、検知線１２ａ，１２ｂをほどいた状態の除去区間１０ａを示し、図２の（ｃ）は、検知線１２ａ，１２ｂにサーミスタ１５を接続した状態の除去区間１０ａを示す。

光ファイバアッセンブリ１０の長さは、特に限定されるものではないが、長いものの一例では、数１００ｍ〜数ｋｍに達する。このように長尺な光ファイバアッセンブリ１０から用途に応じた長さを切り出したうえで光ケーブル１００（図２を参照）を構成し、一方の端部に対してレーザユニットＬＵを光学的に結合させ、他方の端部に対して出力ヘッドＯＨを光学的に結合させることによってレーザシステムＬＳ（図３を参照）を構成することができる。光ケーブル１００及びレーザシステムＬＳの各々については、それぞれ、図２及び図３を参照して後述する。

図１に示すように、光ファイバアッセンブリ１０は、光ファイバ心線１１と、検知線１２ａと、検知線１２ｂと、引き裂き紐１３と、樹脂層１４とを備えている。

（光ファイバ心線１１）
光ファイバ心線１１は、ベアファイバ１１ａと、樹脂層１１ｂとにより構成されている。光ファイバ心線１１及び樹脂層１１ｂの各々は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の光ファイバ及び第２の樹脂層の一例である。図１において、ベアファイバ１１ａが備えているコア及びクラッドは、図示を省略している。なお、ベアファイバ１１ａとしては、如何なる態様の光ファイバを採用することもできる。例えば、クラッドの層数に着目すれば、ベアファイバ１１ａは、シングルクラッドファイバでもよいし、ダブルクラッドファイバでもよいし、トリプルクラッドファイバでもよい。例えば、ベアファイバ１１ａが伝搬する光のモード数に着目すれば、ベアファイバ１１ａは、シングルモードファイバでもよいし、フューモードファイバを含むマルチモードファイバでもよい。

本実施形態において、樹脂層１１ｂは、内側層１１ｂ１と、外側層１１ｂ２とにより構成されている。内側層１１ｂ１は、外部からベアファイバ１１ａにかかる外力を緩衝するための緩衝層として機能する。内側層１１ｂ１を構成する樹脂としては、弾性が高い樹脂（例えばシリコーン樹脂又は紫外線硬化型樹脂）が好適である。外側層１１ｂ２は、ベアファイバ１１ａにかかる外力によりベアファイバ１１ａが損傷を受けにくくするための保護層として機能する。外側層１１ｂ２を構成する樹脂としては、硬度が高い樹脂（例えばポリアミド樹脂又はポリエステル樹脂）が好適である。

なお、樹脂層１１ｂの構成は、上述した構成に限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、樹脂層１１ｂは、１層の樹脂層により構成されていてもよいし、図１に示すように２層の樹脂層により構成されていてもよいし、３層以上の樹脂層により構成されていてもよい。

（検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３）
検知線１２ａ，１２ｂの各々は、特許請求の範囲に記載の１又は複数の検知線の一例である。本実施形態においては、検知線１２ａが第１の検知線であり、検知線１２ｂが第２の検知線であるものとして説明する。本実施形態において、検知線１２ａ，１２ｂの各々は、何れも金属製（本実施形態においては銅製）である。しかし、検知線１２ａ，１２ｂを構成する金属は、銅に限定されるものではなく、適宜選択することができる。また、検知線１２ａ，１２ｂの表面は、樹脂層により被覆されていてもよい。

引き裂き紐１３は、特許請求の範囲に記載の１又は複数の引き裂き紐の一例である。本実施形態において、引き裂き紐１３は、引っ張り強度が高い繊維により構成されていることが好ましい。引っ張り強度が高い繊維の一例としては、アラミド繊維、カーボン繊維、及びガラス繊維などが挙げられる。

検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３の各々は、光ファイバ心線１１の外側面（樹脂層１１ｂの表面）に沿って、且つ、互いに交差せずに各々がらせん状に、光ファイバ心線１１に巻き付けられている。すなわち、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３の各々は、光ファイバ心線１１の中心軸に沿った方向を進行方向（例えば、図１の（ａ）に図示した斜視図の左側から右側へ向かう方向）として、進行方向に進むにしたがって時計方向に回転するように、光ファイバ心線１１に巻き付けられている。

図１の（ａ）に示すように、上記進行方向に沿った区間の長さであって、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３の各々が光ファイバ心線１１の中心軸周りに３６０°回転するために要する区間の長さを１ピッチと呼ぶ。

検知線１２ａのピッチ、検知線１２ｂのピッチ、及び引き裂き紐１３のピッチの各々は、これらが光ファイバ心線１１に巻き付けられている全区間に亘って均一であることが好ましい。

また、検知線１２ａのピッチ、検知線１２ｂのピッチ、及び引き裂き紐１３のピッチの各々は、光ファイバ心線１１の全区間を平均した場合に等しいことが好ましく、光ファイバ心線１１の全区間に亘って等しいことがより好ましい。

また、光ファイバ心線１１を側方から平面視した場合に、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３の各々は、等間隔に配置されていることが好ましい。具体的には、図１の（ａ）に示した斜視図において、引き裂き紐１３と検知線１２ａとの間隔と、検知線１２ａと検知線１２ｂとの間隔と、検知線１２ａと次のターンの引き裂き紐１３との間隔とは、等間隔であることが好ましい。

これらの構成によれば、光ファイバアッセンブリ１０の全区間において、検知線１２ａのピッチ、検知線１２ｂのピッチ、及び引き裂き紐１３のピッチのうち何れか２つが互いに交差することを防ぐことができる。したがって、光ファイバアッセンブリ１０を屈曲させた場合であっても、光ファイバ心線１１の側面のいずれかの箇所に応力が集中することを防ぐことができる。

（樹脂層１４）
図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、樹脂層１４は、ベアファイバ１１ａの少なくとも一部区間において、検知線１２ａ，１２ｂと、引き裂き紐１３と、光ファイバ心線１１の外側面とを被覆している。樹脂層１４は、特許請求の範囲に記載の第１の樹脂層の一例である。

樹脂層１４は、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３を光ファイバ心線１１の外側面に対して接着する機能を有する。

光ファイバアッセンブリ１０において、樹脂層１４は、光ファイバ心線１１の全区間のうち１ピッチ以上の区間に亘って設けられていることが好ましい。また、両端部がそれぞれ後述するレーザユニットＬＵ及び出力ヘッドＯＨに結合される前の状態の光ファイバアッセンブリ１０において、樹脂層１４は、光ファイバ心線１１の全区間に亘って設けられていることが好ましい。

樹脂層１４を構成する材料は、特に限定されるものではなく、適宜選択することができる。しかし、図２を参照して後述するように、引き裂き紐１３をほどくことによって、樹脂層１４を光ファイバ心線１１の外側面から除去すること、換言すれば、検知線１２ａ，１２ｂを光ファイバ心線１１の外側面から離間させることを想定している場合には、樹脂層１１ｂの表層（本実施形態においては外側層１１ｂ２）を構成する樹脂の融点が樹脂層１４を構成する樹脂の融点より高いことが好ましい。

このような構成の一例としては、外側層１１ｂ２を構成する樹脂として融点が２３０℃であるポリエステル樹脂を採用し、樹脂層１４を構成する樹脂として融点が１９０℃であるポリアミド樹脂を採用する構成が挙げられる。

（サーミスタ１５）
上述したように、光ファイバアッセンブリ１０においては、引っ張り強度が高い繊維からなる引き裂き紐１３を採用することが好ましい。この場合、図２の（ａ）に示すように、その任意の一部区間において引き裂き紐１３を引っ張ることにより、引き裂き紐１３を光ファイバ心線１１からほどくことができる。図２の（ａ）に示した例では、光ファイバアッセンブリ１０の一方の端部から凡そ２ターン分の区間に亘って、光ファイバ心線１１をほどいている。以下においては、図２の（ａ）に示した光ファイバ心線１１をほどいた区間を除去区間１０ａと呼ぶ。

引き裂き紐１３のほどいた部分は、邪魔であるため、適宜切り取ることが好ましい。本実施形態では、図２の（ａ）に示したＡ−Ａ’線の位置において引き裂き紐１３を切断している。

除去区間１０ａにおいては、引き裂き紐１３をほどくことによって、樹脂層１４にらせん状の破断領域ができる。なお、図２の（ａ）に示した仮想線（二点鎖線）は、ほどく前の引き裂き紐１３が巻き付けられていた位置を示す。

この破断領域をきっかけとして、除去区間１０ａに設けられている樹脂層１４は、光ファイバ心線１１の外側面から除去することができる。特に、樹脂層１１ｂの表層（本実施形態においては外側層１１ｂ２）を構成する樹脂として、その融点が樹脂層１４を構成する樹脂の融点より高い樹脂を採用している場合には、樹脂層１４が樹脂層１１ｂの表層に結合する力を適度に抑制することができるため、除去区間１０ａに設けられている樹脂層１４を光ファイバ心線１１の外側面から容易に除去することができる。

その結果、図２の（ｂ）に示すように、除去区間１０ａに巻き付けられていた検知線１２ａ，１２ｂを光ファイバ心線１１からほどくことができる。なお、図２の（ｂ）に示した仮想線は、ほどく前の検知線１２ａ，１２ｂが巻き付けられていた位置を示す。

光ファイバ心線１１からほどかれることによって光ファイバ心線１１の外側面から離間した検知線１２ａ，１２ｂの端部の各々には、それぞれ、サーミスタ１５の各端子を接続（本実施形態においては半田付け）することができる（図３の（ｃ）参照）。すなわち、図３の（ｃ）に示した光ファイバアッセンブリ１０において、検知線１２ａ，１２ｂの一方の端部同士は、サーミスタ１５を介して導通している。

（光ファイバアッセンブリ１０の効果）
光ファイバアッセンブリ１０は、光ファイバ心線１１と、光ファイバ心線１１の外側面に沿って配置された検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３であって、光ファイバ心線１１の少なくとも一部区間において、互いに交差せずに各々がらせん状に巻き付けられた検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３と、上記少なくとも一部区間において、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３を被覆している樹脂層１４と、を備えている。

光ファイバアッセンブリ１０においては、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３の各々が、光ファイバ心線１１の外側面に沿って互いに交差せずにらせん状に巻き付けられている。そのため、光ファイバアッセンブリ１０は、検知線１２ａ，１２ｂ同士が交差したり、検知線１２ａ，１２ｂの何れかと引き裂き紐１３とが交差したりすることを防ぐことができる。また、光ファイバアッセンブリ１０が複数の引き裂き紐を備えている場合には、引き裂き紐同士が交差することを防ぐことができる。したがって、光ファイバアッセンブリ１０は、光ファイバ心線１１を屈曲させた場合であっても、光ファイバ心線１１の側圧に起因する伝送損失を低減させることができる。

また、光ファイバアッセンブリ１０においては、検知線１２ａ，１２ｂが光ファイバ心線１１の外側面に沿って巻き付けられているため、光ファイバ心線１１と検知線１２ａ，１２ｂとが著しく離間することを防ぐことができる。したがって、光ファイバアッセンブリ１０は、光ファイバ心線１１が損傷を受けたことを迅速に検知することができる。

以上のように、光ファイバアッセンブリ１０は、光ファイバ心線１１の側圧に起因する伝送損失を低減させつつ、光ファイバ心線１１が損傷を受けたことを迅速に検知することができる。

なお、本実施形態においては、特許請求の範囲に記載の光ファイバの一例として、光ファイバ心線１１を採用して説明した。しかし、特許請求の範囲に記載の光ファイバの一例として、樹脂層１１ｂを省略したベアファイバ１１ａを採用することもできる。

また、光ファイバアッセンブリ１０において、特許請求の範囲に記載の１又は複数の検知線は、複数の検知線（本実施形態においては２本の検知線１２ａ，１２ｂ）であることが好ましい。

上記の構成によれば、単一の検知線を備えた光ファイバアッセンブリであって、検知線のピッチが光ファイバアッセンブリ１０と等しく構成された光ファイバアッセンブリと比較して、光ファイバ心線１１の外側面に沿って巻き付けられた検知線の、外側面における密度を高めることができる。したがって、光ファイバ心線１１が損傷を受けたことをより迅速に検知することができる。

また、光ファイバアッセンブリ１０において、上記複数の検知線のうち２本の検知線を第１の検知線（図１に示した検知線１２ａ）及び第２の検知線（図１に示した検知線１２ｂ）として、上記第１の検知線及び上記第２の検知線の一方の端部同士は、サーミスタ１５を介して導通している、ことが好ましい。

上記の構成によれば、第１の検知線及び第２の検知線の他方の端部同士の間における抵抗値であって、サーミスタの抵抗値を含む抵抗値をモニターすることによって、サーミスタ近傍の温度をモニターすることができる。たとえば、光ファイバアッセンブリ１０を加工のためのレーザシステムＬＳが備えているデリバリファイバとして採用する場合であれば、サーミスタ１５をレーザシステムＬＳの出力ヘッドＯＨ内に配置することによって、出力ヘッドＯＨ内の温度をモニターすることができる。以上のように、光ファイバアッセンブリ１０は、光ファイバ心線１１が損傷を受けたことを検知することができることに加えて、サーミスタ１５近傍の温度をモニターすることができる。

また、光ファイバアッセンブリ１０において、樹脂層１４は、光ファイバ心線１１の全区間のうち１ピッチ以上の区間に亘って設けられている、ことが好ましい。

樹脂層１４は、検知線１２ａ，１２ｂ、引き裂き紐１３、及び光ファイバ心線１１の外側面を被覆しているので、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３を上記外側面に対して密着させることができる。光ファイバアッセンブリ１０においては、このような樹脂層１４が光ファイバ心線１１の全区間のうち１ピッチ以上の区間に亘って設けられているため、検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３の各々を上記外側面に対して、十分な強度で固定することができる。したがって、例えば、光ファイバアッセンブリ１０を収容するチューブ（図３参照）に光ファイバアッセンブリ１０を挿入するような場合に、光ファイバアッセンブリ１０は、作業性を高めることができる。

また、光ファイバアッセンブリ１０において、光ファイバ心線１１は、ベアファイバ１１ａと、ベアファイバ１１ａを被覆する樹脂層１１ｂと、を含み、樹脂層１１ｂの表層を構成する樹脂の融点は、樹脂層１４を構成する樹脂の融点より高い、ことが好ましい。

光ファイバアッセンブリ１０を製造する製造方法としては、例えば、（１）ベアファイバ１１ａを線引きする工程と、（２）樹脂層１１ｂを形成する工程と、（３）検知線１２ａ，１２ｂ及び引き裂き紐１３を光ファイバ心線１１の外側面（樹脂層１１ｂの表面）に巻き付ける工程と、（４）樹脂層１４を形成する工程と、を含む製造方法が考えられる。

上記の構成によれば、樹脂層１１ｂの表層を構成する樹脂の融点が樹脂層１４を構成する樹脂の融点より高いため、樹脂層１４を形成する工程において、樹脂層１４が樹脂層１１ｂに融着することを防ぐことができる。その結果、光ファイバアッセンブリ１０は、樹脂層１４のみを光ファイバ心線１１の外側面から除去する場合に、樹脂層１４を容易に除去することができる。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る光ケーブル１００について、図３を参照して説明する。図３は、光ケーブル１００の横断面図である。なお、第１の実施形態にて説明した光ファイバアッセンブリ１０（図１及び図２参照）に関する説明は、本実施形態において省略する。

図３に示すように、光ケーブル１００は、光ファイバアッセンブリ１０と、インナーチューブ２０と、アウターチューブ３０とを備えている。

インナーチューブ２０は、光ファイバアッセンブリ１０を収容する。本実施形態では、インナーチューブ２０として、樹脂製（本実施形態においてはテトラフルオロエチレン樹脂製）の樹脂チューブと、導線（例えば銅線）を編み上げることにより構成された編組線とにより構成されている。

製造時にロールに巻き取られた光ファイバアッセンブリ１０は、用途に応じた長さに切り出されたうえ、インナーチューブ２０に挿入される。

アウターチューブ３０は、ベローズ３１と、保護層３２とからなる。ベローズ３１は、金属製（本実施形態においてはステンレス鋼製）のチューブであり、側壁が蛇腹形状に成型されたチューブである。保護層３２は、ベローズ３１の外側面にコーティングされた樹脂層である。アウターチューブ３０は、光ファイバアッセンブリ１０と、インナーチューブ２０とを収容する。

光ケーブル１００は、光ファイバアッセンブリ１０と同様の効果を奏する。また、光ケーブル１００は、インナーチューブ２０及びアウターチューブ３０を備えていることにより、光ファイバアッセンブリ１０を外部から受けうる様々な衝撃から守ることができる。

なお、本実施形態において、光ケーブル１００は、インナーチューブ２０及びアウターチューブ３０を備えているものとして説明した。しかし、光ケーブル１００においては、求められる耐衝撃性や、取り回しのしやすさ等に応じて、適宜、インナーチューブ２０及びアウターチューブ３０の何れかを省略することもできし、インナーチューブ２０及びアウターチューブ３０に加えて更なるチューブを追加することもできる。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザシステムＦＬＳついて、図４を参照して説明する。図４は、ファイバレーザシステムＦＬＳの構成図である。

ファイバレーザシステムＦＬＳは、出力デリバリファイバＯＤＦとして、第２の実施形態において説明した光ケーブル１００を採用している。なお、第１の実施形態において説明した光ファイバアッセンブリ１０（図１及び図２参照）に関する説明と、第２の実施形態において説明した光ケーブル１００（図３参照）に関する説明とは、本実施形態において省略する。ファイバレーザシステムＦＬＳは、特許請求の範囲に記載のレーザシステムの一例である。

また、本実施形態において用いられている接続との表現は、２つの部材が光学的に結合されていることを意味する。

ファイバレーザシステムＦＬＳは、加工対象物であるワークＷを加工するためのレーザ装置であり、図４に示すように、ｎ個のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ、ｎ個のレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎ、出力コンバイナＯＣ、出力デリバリファイバＯＤＦ、及び出力ヘッドＯＨを備えている。ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｎは、１以上の任意の自然数であり、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎ及びレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの個数を表す。なお、図４においては、ｎ＝７の場合のファイバレーザシステムＦＬＳの構成例を示している。また、出力コンバイナＯＣは、請求の範囲に記載の合波部の一態様であり、ｎ個の入力ポートと１つの出力ポートを備えている。出力コンバイナＯＣは、各入力ポートに入力されたｎ個のレーザ光を１つのレーザ光に合波し、合波したレーザ光を出力ポートから出力する。

ファイバレーザユニットＦＬＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、レーザ光を生成する。本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉは、対応するレーザデリバリファイバＬＤＦｉの入力端に接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光は、このレーザデリバリファイバＬＤＦｉに入力される。

レーザデリバリファイバＬＤＦｉは、対応するファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成されたレーザ光を導波する。レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎは、シングルモードファイバであってもよいし、モード数が１０以下のフューモードファイバであってもよい。

本実施形態においては、フューモードファイバをレーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎとして用いている。レーザデリバリファイバＬＤＦｉの出力端は、出力コンバイナＯＣの入力ポートに接続されている。ファイバレーザユニットＦＬＵｉにて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦｉを導波されたレーザ光は、この入力ポートを介して出力コンバイナＯＣに入力される。

出力コンバイナＯＣは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎの各々にて生成され、レーザデリバリファイバＬＤＦ１〜ＬＤＦｎの各々を導波されたレーザ光を合波する。出力コンバイナＯＣの出力ポートは、出力デリバリファイバＯＤＦの入力端に接続されている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力デリバリファイバＯＤＦに入力される。すなわち、出力デリバリファイバＯＤＦの入射面は、出力コンバイナＯＣを介して複数のファイバレーザユニットＦＬＵｉに結合されている。

出力デリバリファイバＯＤＦは、出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光を導波する。本実施形態においては、マルチモードファイバを出力デリバリファイバＯＤＦとして用いている。出力デリバリファイバＯＤＦの出力端（図２の（ｃ）に示した光ファイバ心線１１の端部）は、出力ヘッドＯＨに接続されている。また、出力デリバリファイバＯＤＦの端部に設けられたサーミスタ（図２の（ｃ）に図示したサーミスタ１５）は、出力ヘッドＯＨの筐体に固定されている。この構成によれば、ファイバレーザシステムＦＬＳは、２本の検知線（図２の（ｃ）に図示した検知線１２ａ，１２ｂ）のサーミスタとは逆側の端部同士の間における抵抗値であって、サーミスタの抵抗値を含む抵抗値をモニターすることによって、出力ヘッドＯＨの筐体の温度をモニターすることができる。

また、出力ヘッドＯＨとワークＷとの間には、出力ヘッドＯＨから出射されたレーザ光をワークＷの表面において集束するための空間光学系（例えば凸レンズ、図４には不図示）が設けられている。出力コンバイナＯＣにて合波されたレーザ光は、この出力ヘッドＯＨから出射され、上記空間光学系により集束された状態でワークＷに照射される。

なお、本実施形態では、請求の範囲に記載の合波部の一例として出力コンバイナＯＣを採用している。しかし、本発明の一態様では、請求の範囲に記載の合波部の一例として、複数の凸レンズを含む空間光学系を採用することもできる。この空間光学系がｎ個の凸レンズにより構成されている場合、各凸レンズは、各ファイバレーザユニットＦＬＵｉのレーザデリバリファイバＬＤＦｉから出射されたレーザ光を集束させ、且つ、集束された各レーザ光を出力デリバリファイバＯＤＦのコアに結合するように配置されていればよい。

（ファイバレーザユニットの構成）
ファイバレーザシステムＦＬＳが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成について、引き続き図４を参照して説明する。なお、ファイバレーザユニットＦＬＵ２〜ＦＬＵｎも、ファイバレーザユニットＦＬＵ１と同様に構成されている。

ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、前方向励起型のファイバレーザであり、図４に示すように、ｍ個の励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ、ｍ個の励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍ、励起コンバイナＰＣ、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ、増幅用ファイバＡＦ、及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを備えている。すなわち、ファイバレーザユニットＦＬＵ１は、共振器型のファイバレーザユニットである。励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍと励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍとは、互いに一対一に対応する。ここで、ｍは、２以上の任意の自然数であり、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍ及び励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの個数を表す。なお、図４においては、ｍ＝６の場合のファイバレーザユニットＦＬＵ１の構成例を示している。

励起光源ＰＳｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）は、励起光を生成する。本実施形態においては、レーザダイオードを励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍとして用いている。励起光源ＰＳｊは、対応する励起デリバリファイバＰＤＦｊの入力端に接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成された励起光は、この励起デリバリファイバＰＤＦｉに入力される。

励起デリバリファイバＰＤＦｊは、対応する励起光源ＰＳｊにて生成された励起光を導波する。励起デリバリファイバＰＤＦｊの出力端は、励起コンバイナＰＣの入力ポートに接続されている。励起光源ＰＳｊにて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦｊを導波された励起光は、この入力ポートを介して励起コンバイナＰＣに入力される。

励起コンバイナＰＣは、励起光源ＰＳ１〜ＰＳｍの各々にて生成され、励起デリバリファイバＰＤＦ１〜ＰＤＦｍの各々を導波された励起光を合波する。励起コンバイナＰＣの出力ポートは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを介して増幅用ファイバＡＦの入力端に接続されている。励起コンバイナＰＣにて合波された励起光のうち、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、増幅用ファイバＡＦに入力される。

増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光を用いて、レーザ光を生成する。本実施形態においては、コアに希土類元素（例えばＹｂ）が添加されたダブルクラッドファイバ（ラマンゲイン係数=１×１０^−１３［
１／Ｗ］）を増幅用ファイバＡＦとして用いている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲを透過した励起光は、この希土類元素を反転分布状態に維持するために用いられる。増幅用ファイバＡＦの出力端は、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを介してレーザデリバリファイバＬＤＦ１の入力端に接続されている。高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲは、ある波長λ（例えば、１０６０ｎｍ）においてミラーとして機能し（反射率が例えば９９％となり）、低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲは、その波長λにおいてハーフミラーとして機能する（反射率が例えば１０％となる）。このため、増幅用ファイバＡＦは、高反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＨＲ及び低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲと共に、波長λのレーザ光を発振する共振器を構成する。増幅用ファイバＡＦにて生成されたレーザ光のうち、この低反射ファイバブラッググレーティングＦＢＧ−ＬＲを透過したレーザ光は、レーザデリバリファイバＬＤＦ１に入力される。

なお、本実施形態においては、前方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、本発明においては、後方励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできるし、双方向励起型のファイバレーザをファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして用いることもできる。

このように構成されたファイバレーザシステムＦＬＳは、光ファイバアッセンブリ１０と同様の効果を奏する。

なお、本実施形態において、ファイバレーザシステムＦＬＳは、請求の範囲に記載のレーザユニットである各ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして、共振器型のファイバレーザユニットを採用している。しかし、ファイバレーザシステムＦＬＳは、各ファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎとして、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用することもできる。ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットは、主発振（Master Oscillator：ＭＯ）部と、ＭＯ部の後段に配置されたパワー増幅（Power Amplifier：ＰＡ）部とを備えている。ＭＯ部は、種光を生成し、ＰＡ部は、種光のパワーを増幅することによってレーザ光を生成する。なお、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットにおいて、ＭＯ部は、共振器型のファイバレーザユニットであってもよいし、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかであってもよい。

また、ファイバレーザシステムＬＦＳは、請求の範囲に記載のレーザユニットとして、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかを採用してもよい。

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係るファイバレーザ装置ＦＬＡについて、図５を参照して説明する。図５は、ファイバレーザ装置ＦＬＡの構成図である。

ファイバレーザ装置ＦＬＡは、出力デリバリファイバＯＤＦとして、第２の実施形態において説明した光ケーブル１００を採用している。なお、第１の実施形態において説明した光ファイバアッセンブリ１０（図１及び図２参照）に関する説明と、第２の実施形態において説明した光ケーブル１００（図３参照）に関する説明とは、本実施形態において省略する。ファイバレーザ装置ＦＬＡは、特許請求の範囲に記載のレーザシステムの一例である。

また、本実施形態において用いられている接続との表現は、２つの部材が光学的に結合されていることを意味する。

図５に示すように、ファイバレーザ装置ＦＬＡが備えるファイバレーザユニットＦＬＵ１は、ファイバレーザシステムＦＬＳ（図４参照）が備えているファイバレーザユニットＦＬＵ１と同じ構成を有する。したがって、本実施形態は、ファイバレーザユニットＦＬＵ１の説明を省略する。

また、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザシステムＦＬＳと異なり、複数のファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎの各々にて生成されたレーザ光を合波する必要がない。したがって、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザシステムＦＬＳが備えている出力コンバイナＯＣを省略することができる。その結果、ファイバレーザ装置ＦＬＡにおいて、出力デリバリファイバＯＤＦの入射端面は、ファイバレーザユニットＦＬＵ１に対して結合されている。なお、ファイバレーザシステムＦＬＳの場合と同様に、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、ファイバレーザユニットＦＬＵ１として、共振器型のファイバレーザユニットを採用してもよいし、ＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用してもよい。なお、ファイバレーザ装置ＦＬＡがファイバレーザユニットＦＬＵ１としてＭＯＰＡ型のファイバレーザユニットを採用する場合、ＭＯ部は、共振器型のファイバレーザユニットであってもよいし、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかであってもよい。また、ファイバレーザ装置ＦＬＡは、請求の範囲に記載のレーザユニットとして、半導体レーザユニット、固体レーザユニット、液体レーザユニット、及び気体レーザユニットの何れかを採用してもよい。

このように構成されたファイバレーザ装置ＦＬＡは、光ファイバアッセンブリ１０と同様の効果を奏する。

本発明の一態様である出力ヘッド１に含まれる出力デリバリファイバＯＤＦの入射端面は、図４に示したように、少なくとも１つのファイバレーザユニットＦＬＵ１〜ＦＬＵｎに対して、出力コンバイナＯＣを介して接続することもできるし、図５に示したように、１つのファイバレーザユニットＦＬＵ１に対して結合することもできる。

１０ 光ファイバアッセンブリ
１１ 光ファイバ心線（光ファイバ）
１１ａ ベアファイバ
１１ｂ 樹脂層（第２の樹脂層）
１１ｂ１ 内側層
１１ｂ２ 外側層
１２ａ 検知線（第１の検知線）
１２ｂ 検知線（第２の検知線）
１３ 引き裂き紐
１４ 樹脂層（第１の樹脂層）
１５ サーミスタ
２０ インナーチューブ
３０ アウターチューブ
３１ ベローズ
３２ 保護層
１００ 光ケーブル
ＬＵ レーザユニット
ＯＨ 出力ヘッド
ＬＳ レーザシステム

Claims (7)

1. 光ファイバと、
   該光ファイバの外側面に沿って配置された１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐であって、該光ファイバの少なくとも一部区間において、互いに交差せずに各々がらせん状に巻き付けられた１又は複数の検知線及び１又は複数の引き裂き紐と、
   上記少なくとも一部区間において、上記１又は複数の検知線、上記１又は複数の引き裂き紐、及び上記外側面を被覆している第１の樹脂層と、を備えている、
   ことを特徴とする光ファイバアッセンブリ。
2. 上記１又は複数の検知線は、複数の検知線である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバアッセンブリ。
3. 上記複数の検知線のうち２本の検知線を第１の検知線及び第２の検知線として、
   上記第１の検知線及び上記第２の検知線の一方の端部同士は、サーミスタを介して導通している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバアッセンブリ。
4. 上記第１の樹脂層は、上記光ファイバの全区間のうち１ピッチ以上の区間に亘って設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバアッセンブリ。
5. 上記光ファイバは、ベアファイバと、該ベアファイバを被覆する第２の樹脂層と、を含み、
   上記第２の樹脂層の表層を構成する樹脂の融点は、上記第１の樹脂層を構成する樹脂の融点より高い、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバアッセンブリ。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光ファイバアッセンブリと、
   上記光ファイバアッセンブリを収容する１又は複数のチューブと、を備えている、
   ことを特徴とする光ケーブル。
7. 請求項６に記載の光ケーブルと、
   上記光ケーブルの一方の端部に対して光学的に結合されたレーザユニットと、
   上記光ケーブルの他方の端部に対して光学的に結合された出力ヘッドと、を備えている、
   ことを特徴とするレーザシステム。

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