JP3839375B2 - 光ファイバのレーザ光による切断方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバのレーザ光による切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等は、先に、ワークにレーザ光を照射して、その照射スポットにより、ワークの当該部位を溶融蒸発させて、ワークを加工する方法及び装置、特に、ワークの一例として、光ファイバの先端部分を任意の形状に加工することのできるレーザ加工方法及び加工装置を提案した。この加工とは、本発明が対象とする切断加工を含むものである。例えば特願２００１−３１３５９９号の明細書及び図面を参照。
【０００３】
上記先の出願においては、図１〜図３に示すように、レーザ光源１からのレーザ光（１点鎖線で示す。）を、拡大コリメートレンズ２、方形透光部３とレンズ４を経て方形状のスポット５として結像させて光ファイバ６に照射し、この方形状のスポット５により、光ファイバ６の当該部分を溶融蒸発させて切断する方法において、光ファイバ６の切断部分を石英ガラスやプラスチックス製等の円筒状キャピラリー７内に固定した構成とすることを提案している。
【０００４】
円筒状キャピラリー７内への光ファイバ６の固定は適宜の接着剤８を用いて固定し、例えばモジュール等の温度特性が厳しく要求される用途に対してはエポキシ系の接着剤等が用いられる。
【０００５】
このように、光ファイバ６を円筒状キャピラリー７内に固定した状態で加工を行うことにより、切断加工の切断端面の形状精度を低下させる原因となる、レーザ光照射時のアブレーションにより起こる光ファイバ６の振動を防止すると共に、面だれの発生を防止することができる。
【０００６】
尚、以上の方法により切断した光ファイバ６の切断端面９は、図１に示すように、光ファイバ６の軸方向に垂直な面に対して角度θ2で傾斜し、この角度θ2は、切断加工において光ファイバ６を支持する角度、即ち迎角を調節することにより調節することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、以上に説明した光ファイバのレーザ光による切断方法を各種の条件で試験した結果、レーザ光の照射側から見た平面図である図４に示すように、円筒状キャピラリー７及び光ファイバ６の切断端面９は、上記角度θ2で傾斜する他、この傾斜方向と直交する方向において、中央側が凸となるように湾曲してしまうとの知見を得た。この湾曲の大きさは、例えば外径0.8mmの石英ガラス製円筒状キャピラリーを用いた場合、約1.4μm程度であった。
【０００８】
そこで、本発明の第１の目的は、このような湾曲の発生を防止することにある。
【０００９】
一方、本発明者等は、上記の試験結果から、光ファイバの切断端面の角度θ2の大きさは、レーザ光の照射条件、例えば照射エネルギーの大きさや、パルス照射におけるデューティ比等の条件によって変わるが、同一の照射条件においては、レーザ光の照射方向と、光ファイバの軸方向に垂直な平面とが成す角度と、光ファイバの切断端面と上記平面とが成す角度、即ち上記角度θ2とは明確な対応関係があり、この対応関係は、ほぼ直線で表現されるとの知見を得た。
そこで本発明の第２の目的は、このような対応関係を利用することにより、光ファイバの切断端面の角度θ2を所望の値に設定できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明では、レーザ光源からのレーザ光を、方形透光部とレンズを経て方形状のスポットとして結像させて光ファイバに照射し、この方形状のスポットにより、光ファイバの当該部分を溶融蒸発させて切断する方法において、光ファイバの切断部分は円筒状キャピラリー内に固定した構成とし、この円筒状キャピラリーは、レーザ光の照射側を平坦に形成した光ファイバのレーザ光による切断方法を提案する。
【００１１】
また請求項２の発明では、レーザ光源からのレーザ光を、方形透光部とレンズを経て方形状のスポットとして結像させて光ファイバに照射し、この方形状のスポットにより、光ファイバの当該部分を溶融蒸発させて切断する方法において、レーザ光の照射条件をパラメータとして、レーザ光の照射方向と、光ファイバの軸方向に垂直な平面とが成す第１の角度と、光ファイバの切断端面と上記平面とが成す第２の角度との対応関係を予め求めて記憶し、所望のレーザ光の照射条件における上記対応関係により、所望の第２の角度に対する第１の角度を求め、この第１の角度となるように光ファイバを支持して上記切断を行う光ファイバのレーザ光による切断方法を提案する。
【００１２】
そして請求項２の発明においては、各対応関係は関数式の形で記憶して利用したリ、又は各対応関係はテーブルの形で記憶して利用することができる。
【００１３】
上述したとおり、円筒状キャピラリー及び光ファイバの切断端面の中央側が凸となることと、レーザ光の照射側における円筒状キャピラリーの凸形状が対応しているため、円筒状キャピラリーは、レーザ光の照射側を平坦に形成することにより、円筒状キャピラリー及び光ファイバの切断端面の中央側が凸となることを防止することができる。
【００１４】
一方、請求項２の発明では、レーザ光の照射条件をパラメータとして、レーザ光の照射方向と、光ファイバの軸方向に垂直な平面とが成す第１の角度と、光ファイバの切断端面と上記平面とが成す第２の角度との対応関係を予め求めて記憶し、所望のレーザ光の照射条件における上記対応関係により、所望の第２の角度に対する第１の角度を求め、この第１の角度となるように光ファイバを支持して上記切断を行うことにより、光ファイバの切断端面の傾斜角度を適宜に調節することができる。
【００１５】
尚、上記請求項１の発明と請求項２の発明は、同時に適用が可能であり、この場合には、中央側が凸とならない光ファイバの切断端面を、適宜の傾斜角度で得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
まず図６〜図９は請求項１の発明に対する実施の形態を示すもので、上記図１〜図５のものと同様な構成要素には同一の符号を付している。図６，図７は夫々縦断面説明図、横断面説明図であり、いずれの図においても図中上方から下方に向かってレーザ光が照射される構成である。これらの図に示されるように、内部に光ファイバ６を固定している円筒状キャピラリー７は、レーザ光の照射側である上部を平坦（平坦部１０）に形成している。この平坦部１０は、研磨や研削等の方法で形成することができる。尚、この平坦部１０は平面であっても良いし、曲面であっても良い。
【００１７】
以上の構成において、従来と同様、図１に示すように、レーザ光源１からのレーザ光を、方形透光部３とレンズ４を経て方形状のスポット５として結像させて、上側を平坦部１０とした円筒状キャピラリー７の上方からレーザ光を照射して、この方形状のスポット５により、光ファイバ６の当該部分を溶融蒸発させて切断すると、円筒状キャピラリー７及び光ファイバ６の切断端面９は、図９に示すように、角度θ2をもって傾斜するが、この傾斜方向と直交する方向において、中央側が凸となることが抑制される。
【００１８】
次に図１０〜図１２は、図１に示すような構成により、内部に光ファイバ６を固定している円筒状キャピラリー７の上方からレーザ光を照射して切断した状態を示すもので、レーザ光の照射方向を１点鎖線Ｌ1で示し、光ファイバ６の軸方向を１点鎖線Ｌ2で示している。
【００１９】
図１０は、切断に際して、レーザ光の照射方向Ｌ1と、光ファイバ６の軸方向Ｌ2に垂直な平面とが成す第１の角度θ1が０度となるように光ファイバ６を配置して支持している。尚、この状態は、光ファイバ６の軸方向Ｌ2がレーザ光の照射方向Ｌ1と直交するように光ファイバ６を支持しているというように表現することもできる。以下の配置の場合も同様である。
【００２０】
次に図１１は、切断に際して、レーザ光の照射方向Ｌ1と、光ファイバ６の軸方向Ｌ2に垂直な平面とが成す第１の角度θ1が正の値となるように光ファイバ６を配置して支持している。即ち、この第１の角度θ1は時計回りが正方向で、反時計回りが負方向である。
【００２１】
更に図１２では、切断に際して、レーザ光の照射方向Ｌ1と、光ファイバ６の軸方向Ｌ2に垂直な平面とが成す第１の角度θ1が負の値となるように光ファイバ６を配置して支持している。
【００２２】
これらの図から分かるように、切断に際して、図１０に示すように、レーザ光の照射方向Ｌ1と、光ファイバ６の軸方向Ｌ2に垂直な平面とが成す第１の角度θ1が０度となるように光ファイバ６を配置して支持した場合には、上記第２の角度θ2、即ち光ファイバ６の軸方向Ｌ2に垂直な平面が、光ファイバの切断端面と成す角度は正の、ある値となり、図１１に示すように第１の角度θ1が正の、ある値となるように光ファイバ６を配置し、支持して切断した場合には、第２の角度θ2は略０度となる。更に図１２に示すように第１の角度θ1が負の、ある値となるように光ファイバ６を配置し、支持して切断した場合には、第２の角度θ2は図１０の状態より更に正方向に大きくなる。
【００２３】
図１３は、あるレーザ光の照射条件における第１の角度θ1と第２の角度θ2を測定した結果を示すものであり、図中黒点が第２の角度θ2に対応するもので、この結果から、第１の角度θ1と第２の角度θ2は、略直線状の対応関係があることがわかる。従ってレーザ光の照射条件をパラメータとし、上記第１の角度θ1と第２の角度θ2との対応関係を予め求めて記憶し、所望のレーザ光の照射条件における上記記憶した対応関係により、所望の第２の角度θ2に対する第１の角度θ1を求め、この第１の角度θ1となるように光ファイバ６を配置し、支持して上記切断を行うことにより、光ファイバ６の切断端面９の傾斜角度、即ち第２の角度θ2を適宜に調節することができる。
【００２４】
尚、図１３において、図中白点は、第２の角度θ2の傾斜方向と直交する方向の傾斜角度を示すもので、これらの角度は、上記第１の角度θ1に関わらず一定、即ち殆ど０度である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりであるので、次のような効果がある。
ａ．光ファイバを円筒状キャピラリーの内部に固定して切断する場合において、光ファイバの切断端面は、ある角度で傾斜するが、その傾斜方向と直交する方向において、中央側が凸となる湾曲の発生を防止することができる。
ｂ．光ファイバの切断端面の傾斜角度を適宜に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法を実施するレーザ光による光ファイバの切断加工装置の構成を示す模式図である。
【図２】 従来の円筒状キャピラリー内に固定した光ファイバの状態を示す縦断面図である。
【図３】 従来の円筒状キャピラリー内に固定した光ファイバの状態を示す横断面図である。
【図４】 従来の図１〜図３の構成により切断加工した光ファイバの切断面の状態を示す平面図である。
【図５】 従来の図１〜図３の構成により切断加工した光ファイバの切断面の状態を示す縦断面図である。
【図６】 本発明による円筒状キャピラリー内に固定した光ファイバの状態を示す縦断面図である。
【図７】 本発明による円筒状キャピラリー内に固定した光ファイバの状態を示す横断面図である。
【図８】 図１、図６、図７の構成により切断加工した光ファイバの切断面の状態を示す平面図である。
【図９】 図１、図６、図７の構成により切断加工した光ファイバの切断面の状態を示す縦断面図である。
【図１０】 図１に示すような構成により、内部に光ファイバを固定している円筒状キャピラリーの上方からレーザ光を照射して切断した状態を示す縦断面図である。
【図１１】 図１に示すような構成により、内部に光ファイバを固定している円筒状キャピラリーの上方からレーザ光を照射して切断した、他の状態を示す縦断面図である。
【図１２】 図１に示すような構成により、内部に光ファイバを固定している円筒状キャピラリーの上方からレーザ光を照射して切断した、更に他の状態を示す縦断面図である。
【図１３】 あるレーザ光の照射条件における第１の角度θ1と第２の角度θ2を測定した結果を示すものである。
【符号の説明】
１ レーザ光源
２ 拡大コリメートレンズ
３ 方形透光部
４ レンズ
５ スポット
６ 光ファイバ
７ 円筒状キャピラリー
８ 接着剤
９ 切断端面
１０ 平坦部

Claims (4)

  1. レーザ光源からのレーザ光を、方形透光部とレンズを経て方形状のスポットとして結像させて光ファイバに照射し、この方形状のスポットにより、光ファイバの当該部分を溶融蒸発させて切断する方法において、光ファイバの切断部分は円筒状キャピラリー内に固定した構成とし、この円筒状キャピラリーは、レーザ光の照射側を平坦に形成したことを特徴とする光ファイバのレーザ光による切断方法
  2. レーザ光源からのレーザ光を、方形透光部とレンズを経て方形状のスポットとして結像させて光ファイバに照射し、この方形状のスポットにより、光ファイバの当該部分を溶融蒸発させて切断する方法において、レーザ光の照射条件をパラメータとして、レーザ光の照射方向と、光ファイバの軸方向に垂直な平面とが成す第１の角度と、光ファイバの切断端面と上記平面とが成す第２の角度との対応関係を予め求めて記憶し、所望のレーザ光の照射条件における上記対応関係により、所望の第２の角度に対する第１の角度を求め、この第１の角度となるように光ファイバを支持して上記切断を行うことを特徴とする光ファイバのレーザ光による切断方法
  3. 各対応関係は関数式の形で記憶することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバのレーザ光による切断方法
  4. 各対応関係はテーブルの形で記憶することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバのレーザ光による切断方法
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