JP3142955B2 - レーザー加工機用照明光伝送用光ファイバ - Google Patents
レーザー加工機用照明光伝送用光ファイバInfo
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- JP3142955B2 JP3142955B2 JP04156209A JP15620992A JP3142955B2 JP 3142955 B2 JP3142955 B2 JP 3142955B2 JP 04156209 A JP04156209 A JP 04156209A JP 15620992 A JP15620992 A JP 15620992A JP 3142955 B2 JP3142955 B2 JP 3142955B2
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- core
- optical fiber
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザー加工機用照
明光伝送用光ファイバに関するもので、特に出射光の強
度分布が均一なレーザー加工機用照明光伝送用光ファイ
バに関するものである。
明光伝送用光ファイバに関するもので、特に出射光の強
度分布が均一なレーザー加工機用照明光伝送用光ファイ
バに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザー加工機用照明光伝送用光ファイ
バには、コア径の大きないわゆる大口径で、その屈折率
分布がステップ型、もしくはグレーデッド型のものが使
用されている。ところで、光ファイバの出射光の強度分
布は、その長さが数ｋｍと長いときにはその屈折率分布
とほぼ同一をなす。ところが、レーザー加工機用照明光
伝送用光ファイバの出射光の強度分布を見ると、その屈
折率分布が前述のようにステップ型、もしくはグレーデ
ッド型であるにもかかわらず屈折率分布と同一形状をな
さず、また均一であるとも言いがたい。その理由は、使
用されるファイバ長が数十ｍ以下、中には数ｍといった
短いものが多く、このような長さが短いと不要光が減衰
されずにそのまま伝送されるからである。特にステップ
型の場合、サーキュラーモード（コア中を螺旋状に伝搬
するモード）が多く残り、出射パターンがドーナッツ状
になってしまうためである。なお、グレーデッド型の場
合、このようなサーキュラーモードの問題はないが本質
的に伝搬光の出射パターンは分布を有しており均一では
ない。
バには、コア径の大きないわゆる大口径で、その屈折率
分布がステップ型、もしくはグレーデッド型のものが使
用されている。ところで、光ファイバの出射光の強度分
布は、その長さが数ｋｍと長いときにはその屈折率分布
とほぼ同一をなす。ところが、レーザー加工機用照明光
伝送用光ファイバの出射光の強度分布を見ると、その屈
折率分布が前述のようにステップ型、もしくはグレーデ
ッド型であるにもかかわらず屈折率分布と同一形状をな
さず、また均一であるとも言いがたい。その理由は、使
用されるファイバ長が数十ｍ以下、中には数ｍといった
短いものが多く、このような長さが短いと不要光が減衰
されずにそのまま伝送されるからである。特にステップ
型の場合、サーキュラーモード（コア中を螺旋状に伝搬
するモード）が多く残り、出射パターンがドーナッツ状
になってしまうためである。なお、グレーデッド型の場
合、このようなサーキュラーモードの問題はないが本質
的に伝搬光の出射パターンは分布を有しており均一では
ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、レーザ光
で材料に一定の深さの溝を加工するといった観点から、
レーザー加工機用照明光伝送用光ファイバにおいて出射
光の強度分布が一定のものが要求されるようになり、従
来のステップ型、グレーデッド型の屈折率分布のもので
は対応しきれないことから、新たな屈折率分布のファイ
バ構造が検討されていた。この発明者等は、新たな屈折
率分布のファイバ構造を開発するに当たって、従来のス
テップ型、グレーデッド型の屈折率分布の光ファイバの
出射パターンについてさらに解析を行なったところ、ス
テップ型の場合、前述したサーキュラーモードは必ず発
生するが、このモード自身の損失は大きく、光ファイバ
の長さが長いと減衰して問題にならないこと、グレーデ
ッド型の場合、サーキュラモードは外に洩れて減衰する
か、正常モードに変換されてファイバ長が短くても殆ど
問題にならないという知見を得、両者の中間の屈折率分
布であれば出射強度のパターンが均一になるのではない
かとの推論に達した。
で材料に一定の深さの溝を加工するといった観点から、
レーザー加工機用照明光伝送用光ファイバにおいて出射
光の強度分布が一定のものが要求されるようになり、従
来のステップ型、グレーデッド型の屈折率分布のもので
は対応しきれないことから、新たな屈折率分布のファイ
バ構造が検討されていた。この発明者等は、新たな屈折
率分布のファイバ構造を開発するに当たって、従来のス
テップ型、グレーデッド型の屈折率分布の光ファイバの
出射パターンについてさらに解析を行なったところ、ス
テップ型の場合、前述したサーキュラーモードは必ず発
生するが、このモード自身の損失は大きく、光ファイバ
の長さが長いと減衰して問題にならないこと、グレーデ
ッド型の場合、サーキュラモードは外に洩れて減衰する
か、正常モードに変換されてファイバ長が短くても殆ど
問題にならないという知見を得、両者の中間の屈折率分
布であれば出射強度のパターンが均一になるのではない
かとの推論に達した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、以上の観点
からなされたもので、一定の屈折率ｎ１を有する第１の
部分と、この第１の部分の周りに形成された、その屈折
率が屈折率ｎ１からそれよりも小さな屈折率ｎ２に漸減
する第２の部分とからなるコアと、このコアの周りに形
成された、屈折率が前記屈折率ｎ２よりも小さな屈折率
ｎ３を有するクラッドとからなり、かつコアをなす第１
の部分の直径がコア径の５０〜９０％であり、かつ第１
の部分の屈折率ｎ１と第２の部分の屈折率ｎ２との比屈
折率差Δが０．２〜０．６％であり、さらにコアの第１
の部分の屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ３との比屈折
率差Δが少なくとも０．５％であるレーザー加工機用照
明光伝送用光ファイバにある。
からなされたもので、一定の屈折率ｎ１を有する第１の
部分と、この第１の部分の周りに形成された、その屈折
率が屈折率ｎ１からそれよりも小さな屈折率ｎ２に漸減
する第２の部分とからなるコアと、このコアの周りに形
成された、屈折率が前記屈折率ｎ２よりも小さな屈折率
ｎ３を有するクラッドとからなり、かつコアをなす第１
の部分の直径がコア径の５０〜９０％であり、かつ第１
の部分の屈折率ｎ１と第２の部分の屈折率ｎ２との比屈
折率差Δが０．２〜０．６％であり、さらにコアの第１
の部分の屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ３との比屈折
率差Δが少なくとも０．５％であるレーザー加工機用照
明光伝送用光ファイバにある。
【０００５】
【作用】コアの屈折率分布を、中心の第１の部分をステ
ップ型として、その周りの第２の部分をグレーテッド型
とすることにより、中心の第１の部分で出射強度のパタ
ーンを本質的に均一なステップ型とするとともに、ステ
ップ型故に生じるサーキュラーモードを第２の部分で正
常モードに変換し、全体として均一な出射強度パターン
とする。
ップ型として、その周りの第２の部分をグレーテッド型
とすることにより、中心の第１の部分で出射強度のパタ
ーンを本質的に均一なステップ型とするとともに、ステ
ップ型故に生じるサーキュラーモードを第２の部分で正
常モードに変換し、全体として均一な出射強度パターン
とする。
【０００６】
【実施例１】図１は、この発明のレーザー加工機用照明
光伝送用石英系ファイバの断面図、図２はその屈折率分
布図である。図において、１はコアの中心をなす第１の
部分で、例えばＧｅＯ２ーＳｉＯ２からなる一定の屈折
率ｎ１を有している。２は第１の部分の周りに形成され
た、コアの一部をなす第２の部分で、第１の部分１と同
様にＧｅＯ２ーＳｉＯ２からなり、その屈折率はＧｅ量
の調整により屈折率ｎ１から次第に漸減して屈折率ｎ２
に至っている。なお、コアの一部をなす第１の部分の直
径のコア径に対する比率は５０〜９０％、好ましくは６
０〜８０％とされる。さらに、屈折率ｎ１と屈折率ｎ２
との比屈折率差は０．２〜０．６％とされる。３はクラ
ッドで、例えばＦーＳｉＯ２からなり、その屈折率は屈
折率ｎ２よりも小さいｎ３であって、その純粋石英ガラ
スとの比屈折率差Δ＝−０．３〜−１．３％、コアの第
１の部分の屈折率ｎ１との比屈折率差Δ＝０．５〜１．
９％とされている。
光伝送用石英系ファイバの断面図、図２はその屈折率分
布図である。図において、１はコアの中心をなす第１の
部分で、例えばＧｅＯ２ーＳｉＯ２からなる一定の屈折
率ｎ１を有している。２は第１の部分の周りに形成され
た、コアの一部をなす第２の部分で、第１の部分１と同
様にＧｅＯ２ーＳｉＯ２からなり、その屈折率はＧｅ量
の調整により屈折率ｎ１から次第に漸減して屈折率ｎ２
に至っている。なお、コアの一部をなす第１の部分の直
径のコア径に対する比率は５０〜９０％、好ましくは６
０〜８０％とされる。さらに、屈折率ｎ１と屈折率ｎ２
との比屈折率差は０．２〜０．６％とされる。３はクラ
ッドで、例えばＦーＳｉＯ２からなり、その屈折率は屈
折率ｎ２よりも小さいｎ３であって、その純粋石英ガラ
スとの比屈折率差Δ＝−０．３〜−１．３％、コアの第
１の部分の屈折率ｎ１との比屈折率差Δ＝０．５〜１．
９％とされている。
【０００７】
【具体例】先ず、ＶＡＤ法により直径φ２０ｍｍ，長さ
ｌ７００ｍｍのコア母材を作製した。第１の部分はＧｅ
Ｏ２ーＳｉＯ２ガラスで構成し、その直径は１２ｍｍで
コア径の６０％、屈折率は純粋石英のそれとの比較で比
屈折率差Δ＝約０．５％で一定とした。第２の部分は第
１の部分同様にＧｅＯ２ーＳｉＯ２ガラスとしたが、そ
の直径は２０ｍｍとし、コア径の６０％から最外周の１
００％に向かってＧｅ量を漸減して、屈折率を純粋石英
のそれとの比較で比屈折率差Δ＝約０．５〜０．１％に
直線的に変化させた。このコア部材の周りにプラズマ外
付け法によりＦ−ＳｉＯ２ガラスを堆積して純粋石英ガ
ラスとの比屈折率差Δ＝約−１％のクラッド部を形成し
た。仕上がり寸法は、外径φ：２５ｍｍ、長さｌ：約６
００ｍｍとした。この母材をコア径４００μｍ、ファイ
バ径５００μｍに線引きし、その上に被覆材としてシリ
コーン樹脂をコーティングして外径７００μｍとした。
このファイバにＹＡＧレーザを伝送させたところ、出射
パターンは図３に示すようにほぼ一定強度のパターンで
あった。
ｌ７００ｍｍのコア母材を作製した。第１の部分はＧｅ
Ｏ２ーＳｉＯ２ガラスで構成し、その直径は１２ｍｍで
コア径の６０％、屈折率は純粋石英のそれとの比較で比
屈折率差Δ＝約０．５％で一定とした。第２の部分は第
１の部分同様にＧｅＯ２ーＳｉＯ２ガラスとしたが、そ
の直径は２０ｍｍとし、コア径の６０％から最外周の１
００％に向かってＧｅ量を漸減して、屈折率を純粋石英
のそれとの比較で比屈折率差Δ＝約０．５〜０．１％に
直線的に変化させた。このコア部材の周りにプラズマ外
付け法によりＦ−ＳｉＯ２ガラスを堆積して純粋石英ガ
ラスとの比屈折率差Δ＝約−１％のクラッド部を形成し
た。仕上がり寸法は、外径φ：２５ｍｍ、長さｌ：約６
００ｍｍとした。この母材をコア径４００μｍ、ファイ
バ径５００μｍに線引きし、その上に被覆材としてシリ
コーン樹脂をコーティングして外径７００μｍとした。
このファイバにＹＡＧレーザを伝送させたところ、出射
パターンは図３に示すようにほぼ一定強度のパターンで
あった。
【０００８】
【発明の効果】この発明によるレーザー加工機用照明伝
送用光ファイバは、コアが中心をなす第１の部分とその
周囲の第２の部分からなり、しかも第１の部分の屈折率
は一定で、第２の部分の屈折率はこの第１の部分の屈折
率と等しい屈折率からそれよりも小さい屈折率に向かっ
て次第に減少する屈折率分布を有し、さらにその外側に
屈折率分布が第２の部分の最小屈折率よりも小さな屈折
率のクラッドを設けた構造であるので、伝送光の出射強
度のパターンを均一にできるという効果を奏する。
送用光ファイバは、コアが中心をなす第１の部分とその
周囲の第２の部分からなり、しかも第１の部分の屈折率
は一定で、第２の部分の屈折率はこの第１の部分の屈折
率と等しい屈折率からそれよりも小さい屈折率に向かっ
て次第に減少する屈折率分布を有し、さらにその外側に
屈折率分布が第２の部分の最小屈折率よりも小さな屈折
率のクラッドを設けた構造であるので、伝送光の出射強
度のパターンを均一にできるという効果を奏する。
【図１】この発明によるレーザー加工機用照明光伝送用
光ファイバの断面図。
光ファイバの断面図。
【図２】図１のレーザー加工機用照明光伝送用光ファイ
バの屈折率分布図。
バの屈折率分布図。
【図３】図１のレーザー加工機用照明光伝送用光ファイ
バの出射強度分布図。
バの出射強度分布図。
１ コアの中心をなす第１の部分 ２ 第１の部分の周りに形成された、コアの一部をなす
第２の部分 ３ クラッド
第２の部分 ３ クラッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 妻沼 孝司 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (72)発明者 真田 和夫 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (72)発明者 鳥谷 智晶 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭59−61802（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−107217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−153327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−273506（ＪＰ，Ａ) 特許2754297（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54 B23K 26/00 - 26/18
Claims (1)
- 【請求項１】 一定の屈折率ｎ１を有する第１の部分
と、この第１の部分の周りに形成された、その屈折率が
屈折率ｎ１からそれよりも小さな屈折率ｎ２に漸減する
第２の部分とからなるコアと、このコアの周りに形成さ
れた、屈折率が前記屈折率ｎ２よりも小さな屈折率ｎ３
を有するクラッドとからなり、かつコアをなす第１の部
分の直径がコア径の５０〜９０％であり、かつ第１の部
分の屈折率ｎ１と第２の部分の屈折率ｎ２との比屈折率
差Δが０．２〜０．６％であり、さらにコアの第１の部
分の屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ３との比屈折率差
Δが少なくとも０．５％であることを特徴とするレーザ
ー加工機用照明光伝送用光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04156209A JP3142955B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | レーザー加工機用照明光伝送用光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04156209A JP3142955B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | レーザー加工機用照明光伝送用光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05323143A JPH05323143A (ja) | 1993-12-07 |
| JP3142955B2 true JP3142955B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=15622753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04156209A Expired - Lifetime JP3142955B2 (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | レーザー加工機用照明光伝送用光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142955B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5940567A (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-17 | Photon-X, Inc. | Optical fibers having an inner core and an outer core |
| CA2533192A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical part, optical part producing method and optical system |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP04156209A patent/JP3142955B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05323143A (ja) | 1993-12-07 |
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