JP5436127B2 - レーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法及びそれに用いるファイバ端面処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法及びそれに用いるファイバ端面処理装置に関する。
光ファイバのファイバ端面を処理する技術が知られている。
特許文献１には、光ファイバの被覆を除去して露出した端部を所定長さに切断し、先端面を溶融させて滑らかにする処理が開示されている。
特許文献２には、コネクタのフェルールに光ファイバを挿入してコネクタを製造する際に、光ファイバの先端部における角部を加熱処理手段により処理して丸味を与えた後、フェルールに光ファイバを挿入することが開示されている。
ところで、一般に、レーザーガイド用光ファイバでは、ファイバ端面に研磨処理を施して平滑化加工している。具体的には、粗研磨、中研磨、及び仕上げ研磨等の複数段階の研磨が施され、１つのファイバ端面を処理するのに１５〜２５分の時間を要する。また、ファイバ端面を含む部分に研磨剤が残ってしまう場合があり、そのような場合、それが原因となってレーザー光の損失を生じてしまうという問題もある。
本発明は、短時間でファイバ端面の平滑化加工を行うことができるレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法及びそれに用いるファイバ端面処理装置を提供することを目的とする。
本発明のファイバ端面処理方法は、コアと該コアを被覆するクラッドとを備えたレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法であって、
端面処理前のレーザーガイド用光ファイバの切断予定部を含んだ所定長の樹脂被覆層を剥離した後、該レーザーガイド用光ファイバの該樹脂被覆層を剥離した部分の両側のそれぞれの該樹脂被覆層で被覆された部分を把持するのに続いて、該レーザーガイド用光ファイバの該樹脂被覆層を剥離した部分における切断予定部を切断し、そして、それによって形成された一対のファイバ端面間の距離を３００〜１０００μｍに調製し、その状態で該一対のファイバ端面の両方を同時に加熱溶融させることを特徴とする。
端面処理前のレーザーガイド用光ファイバの切断予定部を含んだ所定長の樹脂被覆層を剥離した後、該レーザーガイド用光ファイバの該樹脂被覆層を剥離した部分の両側のそれぞれの該樹脂被覆層で被覆された部分を把持するのに続いて、該レーザーガイド用光ファイバの該樹脂被覆層を剥離した部分における切断予定部を切断し、そして、それによって形成された一対のファイバ端面間の距離を３００〜１０００μｍに調製し、その状態で該一対のファイバ端面の両方を同時に加熱溶融させることを特徴とする。
本発明のファイバ端面処理装置は、
切断予定部を含んだ所定長の樹脂被覆層が剥離された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバにおける樹脂被覆層が剥離された部分の両側の樹脂被覆層で被覆された部分を、レーザーガイド用光ファイバに張力を付与して把持する一対のファイバ把持手段と、
上記一対のファイバ把持手段に両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバの樹脂被覆層が剥離された部分における切断予定部に対して軸直方向から切断用傷を加える加傷手段と、
上記加傷手段によって切断用傷が加えられて切断した上記一対のファイバ把持手段に把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバに形成された一対のファイバ端面の両方を同時に加熱溶融させる加熱処理手段と、
を備えたことを特徴とする。
切断予定部を含んだ所定長の樹脂被覆層が剥離された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバにおける樹脂被覆層が剥離された部分の両側の樹脂被覆層で被覆された部分を、レーザーガイド用光ファイバに張力を付与して把持する一対のファイバ把持手段と、
上記一対のファイバ把持手段に両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバの樹脂被覆層が剥離された部分における切断予定部に対して軸直方向から切断用傷を加える加傷手段と、
上記加傷手段によって切断用傷が加えられて切断した上記一対のファイバ把持手段に把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバに形成された一対のファイバ端面の両方を同時に加熱溶融させる加熱処理手段と、
を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバを切断し、それによって露出したファイバ端面を加熱溶融させることにより短時間でファイバ端面の平滑化加工を行うことができる。
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、図１は本実施形態に係るファイバ端面処理装置１０を、図２はレーザーガイド用光ファイバ２０を、そして、図３は実施形態に係るファイバ端面処理方法をそれぞれ示す。
（ファイバ端面処理装置）
本実施形態に係るファイバ端面処理装置１０は、間隔をおいて設けられた一対のファイバ把持部１１を備えている。これにより、一対のファイバ把持部１１は、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の切断予定部の両側を把持するように構成されている。また、一対のファイバ把持部１１は、それらの一方に張力印加ノブ１２が取り付けられており、それによって一対のファイバ把持部１１の配設方向に可動に設けられている。これにより、一対のファイバ把持部１１は、張力印加ノブ１２を回して一方を他方から遠ざけるように移動した際に、一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に張力を付与するように構成されている。
本実施形態に係るファイバ端面処理装置１０は、間隔をおいて設けられた一対のファイバ把持部１１を備えている。これにより、一対のファイバ把持部１１は、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の切断予定部の両側を把持するように構成されている。また、一対のファイバ把持部１１は、それらの一方に張力印加ノブ１２が取り付けられており、それによって一対のファイバ把持部１１の配設方向に可動に設けられている。これにより、一対のファイバ把持部１１は、張力印加ノブ１２を回して一方を他方から遠ざけるように移動した際に、一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に張力を付与するように構成されている。
本実施形態に係るファイバ端面処理装置１０は、待機位置において、一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分の上方に配置される加傷刃１３（加傷手段）を備えている。加傷刃１３は、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の軸方向に直交する方向に延びる刃先を有し、また、上下動可能に設けられている。これにより、加傷刃１３は、待機位置から下方に移動して端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に当接する当接位置に位置付けられた際に、一対のファイバ把持部１１に両側が把持されて張力が付与された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に対して軸直方向である上側から横方向に延びる切断用傷２３を加え、所定時間の後に待機位置に戻るように構成されている。なお、加傷刃１３の取付基端部には、レーザーガイド用光ファイバ２０に作用する力を緩和させるための弾性材が設けられていてもよい。
本実施形態に係るファイバ端面処理装置１０は、待機位置において、一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分の下方に配置される例えばゴム等の弾性材で構成された曲率付与枕１４（ファイバ曲げ手段）を備えている。曲率付与枕１４もまた上下動可能に設けられている。これにより、曲率付与枕１４は、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に切断用傷２３を加えただけでは切断しないとき、待機位置から上方に移動して端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に当接する当接位置に位置付けられた際に、一対のファイバ把持部１１に両側が把持されて張力が付与され、さらに加傷刃１３によって切断用傷２３が加えられた端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に対し、その切断用傷２３が加えられた部分の反対側、つまり、下側から曲げ変形を加え、所定時間の後に待機位置に戻るように構成されている。
なお、本実施形態に係るファイバ端面処理装置１０は、加傷刃１３が一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分の下方に配置され、待機位置から上方に移動してレーザーガイド用光ファイバ２０に切断用傷２３を加える構成であってもよく、また、曲率付与枕１４が一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分の上方に配置され、待機位置から下方に移動して切断用傷２３が加えられた端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に上側から曲げ変形を加える構成であってもよい。
本実施形態に係るファイバ端面処理装置１０は、待機位置において、一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分を挟む両側方に配置される一対の放電用電極１５（加熱処理手段）を備えている。これにより、一対の放電用電極１５は、一対のファイバ把持部１１の少なくとも一方に把持された切断後の端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面をそれらの間のアーク放電により加熱して溶融させるように構成されている。また、一対の放電用電極１５もまた上下動可能に設けられている。これにより、一対の放電用電極１５は、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面を上下方向に走査するようにアーク放電を行うことができるように構成されている。
（ファイバ端面処理方法）
本実施形態に係るレーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面処理方法は、上記のファイバ端面処理装置１０を用い、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０を切断し、それによって露出したファイバ端面を加熱溶融させるものである。
本実施形態に係るレーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面処理方法は、上記のファイバ端面処理装置１０を用い、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０を切断し、それによって露出したファイバ端面を加熱溶融させるものである。
ここで、図２に示すように、レーザーガイド用光ファイバ２０は、コア２１ａとそれを被覆するクラッド２１ｂとそれを被覆するサポート層２１ｃとが一体となった光ファイバ部２１とそれをさらに被覆する樹脂被覆層２２とで構成された光ファイバ心線構造を有する。光ファイバ部２１は、サポート層２１ｃを有さず、コア２１ａ及びクラッド２１ｂのみで構成されていてもよい。端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の光ファイバ部２１のファイバ径は例えば１２５〜１５００μｍであり、心線径は例えば２００〜２３００μｍである。
コア２１ａは、例えば純粋石英（ＳｉＯ２）で形成されており、コア径が例えば２５〜１２００μｍである。クラッド２１ｂは、例えばフッ素（Ｆ）やホウ素（Ｂ）といった屈折率を下げるドーパントがドープされた石英（ＳｉＯ２）で形成されており、層厚さが例えば２０〜１００μｍである。サポート層２１ｃは、例えば純粋石英（ＳｉＯ２）で形成されており、層厚さが例えば５〜９０μｍである。樹脂被覆層２２は、例えばポリアミド樹脂等で形成されており、層厚さが例えば２００〜２５０μｍである。
＜セッティングステップ＞
まず、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の切断予定部を含んだ所定長（例えば２０〜４０ｍｍ）の樹脂被覆層２２を剥離する。
まず、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の切断予定部を含んだ所定長（例えば２０〜４０ｍｍ）の樹脂被覆層２２を剥離する。
次いで、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の樹脂被覆層２２を剥離した部分をファイバ端面処理装置１０の一対のファイバ把持部１１間に位置付け、その両側のそれぞれの樹脂被覆層２２で被覆された部分を対応するファイバ把持部１１で把持固定する。
続いて、一対のファイバ把持部１１の一方に取り付けられた張力印加ノブ１２を回してその一方を他方から遠ざけるように移動させ、図３（ａ）に示すように、一対のファイバ把持部１１で両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に張力を付与する。このとき、レーザーガイド用光ファイバ２０に付与する張力は例えば０．９８〜６８．６Ｎである。
＜加傷・切断ステップ＞
図３（ｂ）に示すように、加傷刃１３を待機位置から下方に移動させて当接位置に位置付けて端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に当接させる。このとき、一対のファイバ把持部１１に両側が把持されて張力が付与された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に対して、加傷刃１３によって軸直方向である上側から横方向に延びる切断用傷２３が加えられる。切断用傷２３の深さは例えば５〜１０μｍである。そして、その切断用傷２３を起点として端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０が切断し、一対の鏡面のファイバ端面が露出する。
図３（ｂ）に示すように、加傷刃１３を待機位置から下方に移動させて当接位置に位置付けて端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に当接させる。このとき、一対のファイバ把持部１１に両側が把持されて張力が付与された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に対して、加傷刃１３によって軸直方向である上側から横方向に延びる切断用傷２３が加えられる。切断用傷２３の深さは例えば５〜１０μｍである。そして、その切断用傷２３を起点として端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０が切断し、一対の鏡面のファイバ端面が露出する。
端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に切断用傷２３を加えただけでは切断しない場合には、図３（ｃ）に示すように、曲率付与枕１４を待機位置から上方に移動させて当接位置に位置付けて端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０に当接させる。このとき、一対のファイバ把持部１１に両側が把持されて張力が付与され、さらに切断用傷２３が加えられた端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の部分に対して、曲率付与枕１４によってその切断用傷２３が加えられた部分の反対側、つまり、下側から曲げ変形が加えられる。そして、図３（ｄ）に示すように、切断用傷２３を起点として破壊が進展して確実に端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０が切断する。
＜加熱溶融ステップ＞
図３（ｅ）に示すように、一対のファイバ把持部１１の一方に取り付けられた張力印加ノブ１２を回してファイバ把持部１１に把持された切断後の一対の端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面間の距離を、ファイバ外径にもよるが、例えば３００〜１０００μｍに調整する。
図３（ｅ）に示すように、一対のファイバ把持部１１の一方に取り付けられた張力印加ノブ１２を回してファイバ把持部１１に把持された切断後の一対の端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面間の距離を、ファイバ外径にもよるが、例えば３００〜１０００μｍに調整する。
図３（ｆ）に示すように、一対の放電用電極１５間でアーク放電させる。このとき、ファイバ把持部１１に把持された切断後の一対の端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０のそれぞれの鏡面のファイバ端面が加熱されて溶融してファイバ端面処理が施される。具体的には、端面処理された各レーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面は、切断用傷２３や劈開部分（ハックル）等の微細な凹凸がなまされて平滑化加工される。また、ファイバ端面外周部がＲ面取りされた形状に形成される。
以上のように端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０を切断し、それによって露出したファイバ端面を加熱溶融させることにより、研磨処理に比べて短時間で（切断及び加熱に２分程度）ファイバ端面の平滑化加工を行うことができる。また、ファイバ端面外周部がＲ面取りされた形状に形成されることにより、コネクタ挿入時におけるファイバ端面外周部の欠けを抑制することができる。さらに、研磨処理の場合のようにファイバ端面を含む部分に研磨剤が残留し、それによってレーザー光の損失を生じることもない。
また、レーザーガイド用光ファイバ２０のコア２１ａが純粋石英（ＳｉＯ２）で形成されていると共にクラッド２１ｂが例えばフッ素（Ｆ）やホウ素（Ｂ）といった屈折率を下げるドーパントがドープされた石英（ＳｉＯ２）で形成されている場合には、ファイバ端面の大部分を占めるコア２１ａの方がクラッド２１ｂよりも高融点であり、従って、ファイバ端面を加熱溶融させることによる形態変化を低く抑えることができる。
ここで、放電電流は、ファイバ外径にもよるが、１３〜２６ｍＡとすることが好ましい。放電時間も、ファイバ外径にもよるが、１〜１８秒とすることが好ましい。
また、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０の切断によって形成された一対のファイバ端面の両方を加熱溶融させることにより、それらのファイバ端面処理を同時に行ってもよく、また、いずれかをファイバ把持部１１から外して一方のファイバ端面を加熱溶融させることにより、それらの一方のファイバ端面処理のみを行ってもよい。生産性を高める観点からは、前者のように一対のファイバ端面の両方のファイバ端面処理を同時に行うことが望ましく、その場合、ファイバ端面は、放電域外縁付近に合わせることが好ましい。なお、この間隔は張力印加ノブ１２により調整することができる。
さらに、一対の放電用電極１５を上下動させて、端面処理前のレーザーガイド用光ファイバ２０のファイバ端面を上下方向に走査するようにアーク放電を行ってもよい。このようにすることにより全体に均一なファイバ端面処理を行うことができる。
＜取り外しステップ＞
最後に、冷却されたレーザーガイド用光ファイバ２０をファイバ把持部１１から外す。そして、得られたレーザーガイド用光ファイバ２０は、少なくとも一方のファイバ端部にコネクタが設けられてレーザー加工機やレーザー医療器具のレーザーガイドとして用いられる。
最後に、冷却されたレーザーガイド用光ファイバ２０をファイバ把持部１１から外す。そして、得られたレーザーガイド用光ファイバ２０は、少なくとも一方のファイバ端部にコネクタが設けられてレーザー加工機やレーザー医療器具のレーザーガイドとして用いられる。
本発明は、レーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法及びそれに用いるファイバ端面処理装置について有用である。
１０ ファイバ端面処理装置
１１ ファイバ把持部（ファイバ把持手段）
１２ 張力印加ノブ
１３ 加傷刃（加傷手段）
１４ 曲率付与枕（ファイバ曲げ手段）
１５ 放電用電極（加熱処理手段）
２０ レーザーガイド用光ファイバ
２１ 光ファイバ部
２１ａ コア
２１ｂ クラッド
２１ｃ サポート層
２２ 樹脂被覆層
２３ 切断用傷
１１ ファイバ把持部（ファイバ把持手段）
１２ 張力印加ノブ
１３ 加傷刃（加傷手段）
１４ 曲率付与枕（ファイバ曲げ手段）
１５ 放電用電極（加熱処理手段）
２０ レーザーガイド用光ファイバ
２１ 光ファイバ部
２１ａ コア
２１ｂ クラッド
２１ｃ サポート層
２２ 樹脂被覆層
２３ 切断用傷
Claims (5)
- コアと該コアを被覆するクラッドとを備えたレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法であって、
端面処理前のレーザーガイド用光ファイバの切断予定部を含んだ所定長の樹脂被覆層を剥離した後、該レーザーガイド用光ファイバの該樹脂被覆層を剥離した部分の両側のそれぞれの該樹脂被覆層で被覆された部分を把持するのに続いて、該レーザーガイド用光ファイバの該樹脂被覆層を剥離した部分における切断予定部を切断し、そして、それによって形成された一対のファイバ端面間の距離を３００〜１０００μｍに調製し、その状態で該一対のファイバ端面の両方を同時に加熱溶融させることを特徴とするレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法。 - 請求項１に記載されたファイバ端面処理方法において、
レーザーガイド用光ファイバのコア径が２５〜１２００μｍであることを特徴とするレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法。 - 請求項１又は２に記載されたファイバ端面処理方法において、
レーザーガイド用光ファイバは、コアが純粋石英で形成されていると共にクラッドが屈折率を下げるドーパントがドープされた石英で形成されていることを特徴とするレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理方法。 - 切断予定部を含んだ所定長の樹脂被覆層が剥離された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバにおける樹脂被覆層が剥離された部分の両側の樹脂被覆層で被覆された部分を、レーザーガイド用光ファイバに張力を付与して把持する一対のファイバ把持手段と、
上記一対のファイバ把持手段に両側が把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバの樹脂被覆層が剥離された部分における切断予定部に対して軸直方向から切断用傷を加える加傷手段と、
上記加傷手段によって切断用傷が加えられて切断した上記一対のファイバ把持手段に把持された端面処理前のレーザーガイド用光ファイバに形成された一対のファイバ端面の両方を同時に加熱溶融させる加熱処理手段と、
を備えたことを特徴とするレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理装置。 - 請求項４に記載されたファイバ端面処理装置において、
上記一対のファイバ把持手段に両側が把持されて上記加傷手段によって切断用傷が加えられたレーザーガイド用光ファイバの樹脂被覆層が剥離された部分における切断予定部に対し、その切断用傷が加えられた切断予定部の反対側から曲げ変形を加えるファイバ曲げ手段をさらに備えたことを特徴とするレーザーガイド用光ファイバのファイバ端面処理装置。
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