JP6174878B2 - 光コネクタ及びそれを用いた光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、光コネクタ及びそれを用いた光ファイバケーブルに関する。

ハイパワーのレーザー光を伝送するレーザー光伝送用光ファイバケーブルに用いられる光コネクタでは、レーザー光出射端部を効率的に冷却することが望まれる。

特許文献１には、光コネクタ内における光ファイバの冷却を水で行うことが開示されている。

特表２００９−５２６２６５号公報

ところで、図１６（ａ）に示す光コネクタ１００’では、図１６（ｂ）に示すように、ハウジング１０’、ナット３７’、スリーブチャック３０’、及び押さえリング３６’を順に配置し、それらに押さえリング３６’側から光ファイバ心線９０’を挿通した後、スリーブチャック３０’をナット３７’によってかしめて光ファイバ心線９０’を固定し、そして、それらに接着剤を塗布し、図１６（ｃ）に示すように、押さえリング３６’により後端を押圧してハウジング１０’に収容する。しかしながら、この構造では、ハウジング１０’を冷却して光ファイバ心線９０’を冷却するとき、スリーブチャック３０’及びナット３７’の２つの部材が介在するため、高い冷却効率を得ることが困難である。

本発明の課題は、ハウジングを冷却して光ファイバ心線を冷却するときの冷却効率を高めることである。

本発明の光コネクタは、筒状のハウジングと、筒状のスリーブチャックと、を備え、
前記ハウジングには、前記スリーブチャックを収容するためのチャック収容孔が後端に開口して形成され、且つ前記チャック収容孔の先端側部分は、先端側に行くに従って内径が小さくなるように形成されており、
前記ハウジングの前記チャック収容孔に前記スリーブチャックが収容されて後端側から光ファイバ心線が挿通され、そして、その状態で、前記スリーブチャックの先端側部分が、先端側に移動して前記チャック収容孔の先端側部分に嵌ることによりかしめられて前記光ファイバ心線を保持し、それによって前記ハウジングに前記光ファイバ心線を固定し、
前記ハウジングには前記チャック収容孔まで貫通するようにネジ穴が形成されていると共に、前記スリーブチャックの側面には長さ方向に延びるように溝が形成されており、且つ前記ハウジングの前記ネジ穴に設けられたネジが前記スリーブチャックの前記溝に係合するものである。

本発明の光ファイバケーブルは、光ファイバ心線を有し、本発明の光コネクタが光出射端部に設けられたものである。

本発明によれば、ハウジングとスリーブチャックとが直接接触するので、スリーブチャックをかしめるためのナットが介在する構造に比べ、ハウジングを冷却して光ファイバ心線を冷却するときの冷却効率を高めることができる。

実施形態に係る光コネクタが設けられたレーザー光伝送用光ファイバケーブルのレーザー光出射端部の縦断面図である。 水冷ハウジングの（ａ）正面図、（ｂ）背面図、及び（ｃ）右側面図である。 図２（ａ）における（ａ）IIIA-IIIA断面図、及び（ｂ）IIIA-IIIA断面図である。 図２（ｃ）における（ａ）IVA-IVA断面図、（ｂ）IVB-IVB断面図、及び（ｃ）IVC-IVC断面図である。 水冷カバーの（ａ）正面図、（ｂ）背面図、（ｃ）右側面図、及び（ｄ）矢視Ｘの正面図である。 図５（ｂ）における（ａ）VIA-VIA断面図、並びに図５（ｃ）の（ｂ）VIB-VIB断面図、（ｃ）VIC-VIC断面図、及び（ｄ）VID-VID断面図である。 水冷ユニットの給水口及び排水口のある部分における横断面図である。 図７における（ａ）VIIIA-VIIIA断面図、（ｂ）VIIIB-VIIIB断面図、及び（ｃ）VIIIC-VIIIC断面図である。 スリーブチャックの（ａ）正面図、（ｂ）背面図、及び右側面図である。 図９（ａ）におけるX-X断面図である。 レーザー光伝送用の光ファイバ心線の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は実施形態に係る光コネクタにおける水冷ハウジングの光ファイバ心線への固定方法を示す説明図である。 光ファイバがファイバ冷却部のファイバ挿通孔に挿通された構造を示す縦断面図である。 サファイアブロックの設置構造を示す縦断面図である。 光コネクタが雰囲気温度の変化に伴って縮んだときの石英ブロックの設置構造を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はナット及びスリーブチャックを用いたハウジングの光ファイバ心線への固定方法を示す説明図である。

以下、実施形態について詳細に説明する。

（光コネクタ）
図１は、実施形態に係る光コネクタ１００がレーザー光出射端部に設けられたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣを示す。なお、図１の上半分の断面は、下半分の断面に対して軸回転方向に１２０度回転した部分の断面である。

本実施形態に係る光コネクタ１００は、例えばＳＵＳ等の金属で形成されており、その内部には、水冷式の冷却機構が構成されている。

本実施形態に係る光コネクタ１００は、水冷ハウジング１０と水冷カバー２０とにより水冷ユニットＵが構成されている。また、水冷ユニットＵの水冷ハウジング１０には、光ファイバ心線固定用のスリーブチャック３０が収容されている。

図２〜４は水冷ハウジング１０を示す。図５及び６は水冷カバー２０を示す。図７及び８は水冷ハウジング１０に水冷カバー２０が取り付けられて構成された水冷ユニットＵを示す。

水冷ハウジング１０は、先端側のファイバ冷却部１１と後端側のチャック収容部１２とで構成されている。

ファイバ冷却部１１は、細径の円筒状に形成されており、その内部にファイバ挿通孔１３を有する。ファイバ冷却部１１の先端には鍔部１４が設けられており、その鍔部１４は全周に渡って外向きに広がるように形成されている。ファイバ冷却部１１の側面には一対の仕切部１５がファイバ挿通孔１３を挟むように配設されており、各仕切部１５はファイバ冷却部１１の長さ方向の中間部から後端側のチャック収容部１２まで延びる突条で構成されている。なお、鍔部１４の外径と一対の仕切部１５の頂部間の幅とは同一寸法である。

チャック収容部１２は、ファイバ冷却部１１に連続して後端側に行くに従って外径が不連続に階段状に拡大した略中空円錐とそれに連続した均一外径の円筒とが結合した形状に形成されている。チャック収容部１２には、チャック収容孔１６が後端に開口して形成されている。チャック収容孔１６は、後端側部分１６ａと中間部分１６ｂと先端側部分１６ｃとの３つの部分で構成されている。後端側部分１６ａは、後端の開口に連続して先端側に延びる円筒孔に形成されており、また、内周に雌ネジが構成されている。中間部分１６ｂは、後端側部分１６ａの端に段差を有することで後端側部分１６ａから不連続に縮小した内径を有し、その縮小した内径で先端側に延びる円筒孔に形成されている。先端側部分１６ｃは、中間部分１６ｂに連続して先端側に行くに従ってテーパ状に漸次内径が小さくなった略円錐孔に形成されており、また、ファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３に連通している。

水冷カバー２０は、略円筒状に形成されており、水冷ハウジング１０のファイバ冷却部１１とチャック収容部１２の先端側の一部分を覆うように設けられている。

水冷カバー２０の先端には、水冷ハウジング１０のファイバ冷却部１１の先端の鍔部１４が位置付けられている。水冷カバー２０の内径は鍔部１４の外径と同一寸法であり、そのため、鍔部１４は水冷カバー２０の先端の開口に内嵌めされた状態に設けられている。そして、それらが当接した全周が溶接部２１ａとされ、それによって水冷カバー２０の先端の開口が封じられている。また、水冷カバー２０の後端における水冷ハウジング１０がチャック収容部１２に当接した全周も溶接部２１ｂとされ、それによって水冷カバー２０の後端の開口も封じられている。

水冷カバー２０の内径はファイバ冷却部１１の側面の一対の仕切部１５の頂部間の幅とも同一寸法であり、そのため、水冷カバー２０の内部の後端側の部分がそれらの一対の仕切部１５によって２つの領域に仕切られている。水冷カバー２０の後端側の部分の側面には、これらの２つの領域の一方に連通した給水口２２が形成され、また、他方に連通した排水口２３が形成されている。これらの２つの領域は、水冷カバー２０の内部の先端側の部分において連通している。そして、これらにより水冷ユニットＵの内部には冷却水流路２４が構成されている。つまり、スリーブチャック３０よりも先端側に、光ファイバ心線９０から被覆層９２が除去されて露出した光ファイバ９１が挿通される筒状のファイバ冷却部１１が設けられ、そのファイバ冷却部１１の外側が冷却水流路２４に構成されている。従って、光ファイバ心線９０及び／又はそれに含まれる光ファイバ９１は、冷却水に直接接触せず、そのため、冷却水の水圧によって損傷を受けることもない。なお、この冷却水流路２４は、上記のように水冷ハウジング１０に水冷カバー２０が溶接されていることから気密信頼性が高く、従って、光コネクタ１００の温度が局所的に上昇しても破損を懸念する必要はない。

図９及び１０はスリーブチャック３０を示す。

スリーブチャック３０は、先端側部分３１と後端側部分３２とで構成されている。先端側部分３１は、先端側の円筒とそれに連続して後端側に行くに従ってテーパ状に漸次外径が大きくなった中空円錐とが結合した形状に形成されている。先端側部分３１は、先端から長さ方向に延びるスリワリ３４が周方向に９０度間隔をおいて４本形成され、正面視において十字状に分割されている。後端側部分３２は円筒状に形成されている。後端側部分３２の側面には長さ方向に延びる一対のコの字溝３５が対称に形成されている。

先端側部分３１と後端側部分３２とには連通した心線挿通孔３３が形成されている。心線挿通孔３３の先端側部分３１の先端側から半分程までの部分は、相対的に小さい内径で、また、内周に雌ネジが構成されている。心線挿通孔３３のそれに続く部分は、テーパ状に内径が拡大した後、相対的に大きい内径で後端まで延びている。

そして、本実施形態に係る光コネクタ１００では、スリーブチャック３０が水冷ハウジング１０のチャック収容部１２におけるチャック収容孔１６に収容され、外周に雄ネジが形成された押さえリング３６がチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに締め込まれたとき、押さえリング３６がスリーブチャック３０の後端に当接してスリーブチャック３０を先端側に移動させ、それによってスリーブチャック３０の先端側部分３１がチャック収容孔１６の先端側部分１６ｃに嵌まって心線挿通孔３３が縮小するようにかしめられる。

水冷ユニットＵには、外側面にサーモスタット４２が接着固定された筒状のサーモスタットマウンタ４１が設けられている。サーモスタットマウンタ４１は、水冷カバー２０の後端に当接するように配置され、また、水冷ハウジング１０に外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されている。さらに、このネジとは別の一対の回転防止用ネジＳがサーモスタットマウンタ４１の外側から水冷ハウジング１０のチャック収容部１２のチャック収容孔１６まで貫通したネジ孔１７に設けられ、図８（ｃ）に示すように、これらがスリーブチャック３０の後端側部分３２に形成されたコの字溝３５に係合し、それによってスリーブチャック３０の回転が防止される。

水冷ユニットＵには筒状のＰＤマウンタ４３が設けられている。ＰＤマウンタ４３の先端部は、水冷ハウジング１０の後端部に外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されている。そして、ＰＤマウンタ４３の側面には、後端側から先端側に斜めに延びて内部に通じた貫通孔４４が形成されており、その貫通孔４４にフォトダイオード４５（ＰＤ）が内嵌めされて接着固定されている。

水冷ユニットＵには、筒状の第１及び第２スカート５１，５２が設けられている。第１スカート５１は、その先端部が水冷カバー２０の後端部に外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されており、後端側に延びて水冷ハウジング１０、サーモスタットマウンタ４１、及びＰＤマウンタ４３を収容している。第２スカート５２の先端側の部分は、第１スカート５１の後端部に内嵌めするように設けられて第１スカート５１の外側からネジで固定されている。

水冷ユニットＵには筒状のガイドスリーブ６１が設けられている。ガイドスリーブ６１の後端側の部分は、その内周に構成された雌ネジが水冷カバー２０の先端部に構成された雄ネジに螺合して外嵌めするように設けられて外側からネジで固定されている。ガイドスリーブ６１の内部の中央部には、サファイアブロック６５が取り付けられたアパーチャー６４が内嵌め固定されている。ガイドスリーブ６１の内部のアパーチャー６４の先端側には、内周の全周に渡ってストッパー６２が突設され、また、その先端側には、円筒孔のブロック収容部６３が構成されている。ガイドスリーブ６１には、外側にビニルキャップが取り付けられた筒状の保護チューブ６６が設けられている。保護チューブ６６の後端側の部分はガイドスリーブ６１の先端部に外嵌めされている。

水冷ユニットＵには、一対の接点６８が取り付けられた絶縁性の接点マウンタ６７が設けられている。接点マウンタ６７は、水冷カバー２０に形成された凹部２５に収容されて接着固定されている。水冷カバー２０には、凹部２５から後端に連通した通線孔２６が形成されており、その通線孔２６に各接点６８に接続された接点用電線が通線されている。一方の接点用電線はサーモスタット４２の一方のリード線に電気的に接続されており、また、他方の接点用電線は断線検知用電線に電気的に接続されている。

水冷ユニットＵの接点マウンタ６７が設けられた部分の後端側にはコの字溝２７が全周に渡って形成されており、そのコの字溝２７にはＯリング６９が嵌め込まれている。

本実施形態に係る光コネクタ１００はケーブル本体チューブ７０の先端部に取り付けられる。

ケーブル本体チューブ７０は、ポリ塩化ビニル樹脂の樹脂層７１で被覆されたＳＵＳ可撓管７２で構成されており、第２スカート５２に内嵌めされて外側からネジで固定される。ケーブル本体チューブ７０には、光ファイバ心線９０が、断線検知用エナメル線が螺旋状に巻き付けられ、断線検知用電線と共にナイロンネットチューブが被せられた状態で挿通される。

図１１はレーザー光伝送用の光ファイバ心線９０を示す。

光ファイバ心線９０は、光ファイバ９１とそれを被覆する被覆層９２とを有する。

光ファイバ９１は、相対的に高屈折率なコア９１ａとそれを被覆する相対的に低屈折率のクラッド９１ｂとを有する。コア９１ａは純粋石英で形成されており、クラッド９１ｂは屈折率を低下させるドーパントがドープされた石英で形成されている。

被覆層９２は、内側のバッファ層９２ａとそれを被覆する外側のジャケット層９２ｂとを有する。バッファ層９２ａはシリコーン樹脂で形成されており、ジャケット層９２ｂはナイロン樹脂で形成されている。

光ファイバ心線９０は、例えば、心線径１．３ｍｍ、ファイバ径５００μｍ、コア径１００μｍ、及びコア９１ａの開口数０．２０である。

光ファイバ心線９０のケーブル本体チューブ７０から突出した部分は、図１２（ａ）に示すように、光コネクタ１００内に導かれ、押さえリング３６、チャック収容部１２のチャック収容孔１６内のスリーブチャック３０に順に挿通される。そして、図１２（ｂ）に示すように、押さえリング３６がチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに締め込まれ、押さえリング３６がスリーブチャック３０の後端に当接してスリーブチャック３０を先端側に移動させると、スリーブチャック３０の先端側部分３１がチャック収容孔１６の先端側部分１６ｃに嵌まり、矢印で示すように心線挿通孔３３が縮小するようにかしめられ、それによって光ファイバ心線９０がスリーブチャック３０の先端側部分３１に保持されて水冷ハウジング１０に固定される。このとき、スリーブチャック３０の先端側部分３１に形成したスリワリ３４により上記かしめが容易化される。また、心線挿通孔３３の内周の雌ネジにより光ファイバ心線９０の固定強度が高められる。

本実施形態に係る光コネクタ１００によれば、このように水冷ハウジング１０とスリーブチャック３０とが直接接触する構造となるので、図１６（ａ）に示すスリーブチャック３０’をかしめるためのナット３７’が介在する構造に比べて、水冷ハウジング１０を冷却して光ファイバ心線９０を冷却するときの冷却効率を高めることができる。また、水冷ハウジングにスリーブチャックを接着剤で固定したのでは、焼損等の損傷が発生した場合の修理を行うことができないが、本実施形態に係る光コネクタ１００を用いたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣによれば、水冷ハウジング１０とスリーブチャック３０との間に接着剤が介在していないので、かかる場合の修理が可能である。

光ファイバ心線９０は、スリーブチャック３０よりも先端側の部分において光ファイバ９１が露出するように被覆層９２が剥離されて除去される。そして、露出した光ファイバ９１は、水冷ハウジング１０のファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３に挿通された後、アパーチャー６４に取り付けられたサファイアブロック６５に挿通され、ストッパー６２によって形成されたエアギャップを経由して、ガイドスリーブ６１のブロック収容部６３に収容された円柱状の石英ブロック９３に融着により接合された構造が構成される。

露出した光ファイバ９１におけるファイバ挿通孔１３に挿通された部分のうち、スリーブチャック３０から所定長の位置よりも先端側の部分には、図１３に示すように、外周面がエッチングやレーザー加工により粗面化されることによりモードストリッパ９４が形成されている。このモードストリッパ９４により、光ファイバ９１を伝搬するレーザー光のうちクラッド９１ｂを伝搬するクラッドモードを、光ファイバ９１から外部に効率的に放射させ、そして、その照射による熱を光コネクタ１００に吸収させて内蔵した水冷式の冷却機構により冷却することができる。また、この効果を高める観点からは、図１３に示すように、外周面にモードストリッパ９４が設けられた光ファイバ９１が挿通されたファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３において、光ファイバ９１の外周面と対向する内壁１３ａも粗面化されて表面積が増やされていることが好ましい。

サファイアブロック６５は、スリーブチャック３０よりも先端側に設けられた、光ファイバ心線９０から被覆層９２が除去されて露出した光ファイバ９１が挿通された透明な環状部材を構成する。このサファイアブロック６５によりレーザー光のミスアライメント成分や加工対象物からの反射光を効果的に散乱させ、それによって光コネクタ１００の破壊を防止することができる。この効果を高める観点からは、図１４に示すように、サファイアブロック６５の先端側の面６５ａが平滑面であり、且つそれ以外の面、つまり、後端側の面６５ｂ、外周面６５ｃ、及び内周面６５ｄのうち少なくとも１つが磨り加工により粗面化されていることが好ましく、少なくとも後端側の面６５ｂが磨り加工により粗面化されていることが好ましく、後端側の面６５ｂ、外周面６５ｃ、及び内周面６５ｄのいずれもが磨り加工により粗面化されていることが更に好ましい。なお、サファイアブロック６５における光ファイバ９１の挿通孔の後端側の開口部は、光ファイバ９１の挿通が容易なように、後端側に行くに従って孔径が拡大した形状に形成されていてもよい。

石英ブロック９３は、光ファイバ心線９０に含まれる光ファイバ９１の先端に接合されるブロック部材を構成する。石英ブロック９３の先端側の面には、反射防止のためのＡＲコートが設けられていてもよい。この石英ブロック９３により、光ファイバ９１の先端面のレーザー光に対する耐性が向上し、また、レーザー光のエネルギー密度を低下させ、それによってレーザー光出射端部における損傷を防止することができる。ブロック収容部６３は、石英ブロック９３を、その長さ方向に案内するように収容する。ストッパー６２は、ブロック収容部６３に収容されたブロック部材９３を、固定位置において、先端側に可動で且つ後端側に不動となるように係止固定する。従って、このストッパー６２が係止固定手段を構成する。

このレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、このように石英ブロック９３が接着剤により接着固定されないので、レーザー光のミスアライメント成分や加工対象物からの反射光により接着剤が焼損して光コネクタ１００が破損に至るということがない。

また、石英ブロック９３が光コネクタ１００に接着剤やネジ留めやかしめにより固定されていると、光コネクタ１００が雰囲気温度の変化に伴って縮んだときに、光ファイバ９１に圧縮力が作用する。そして、光ファイバ９１は、その構造上、引張り歪には強いものの、圧縮歪には弱いため、圧縮歪が加わると、容易に座屈或いは破断に至ることとなる。しかしながら、このレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、石英ブロック９３が光コネクタ１００に接着剤やネジ留めやかしめにより固定されておらず、しかも、図１５に仮想線で示すように、固定位置において、ストッパー６２の先端側の面６２ａの縦壁が石英ブロック９３の後端側の面９３ａに当接することにより、先端側に可動で且つ後端側に不動となるように係止固定されているので、仮に光コネクタ１００が雰囲気温度の変化に伴って縮んでも、石英ブロック９３はブロック収容部６３を先端側に可動であるため、図１５に示すように、石英ブロック９３がブロック収容部６３に対して相対的に先端側に移動し、そのため光ファイバ９１に圧縮歪が加わって座屈或いは破断するのを抑制することができる。

断線検知用エナメル線はサーモスタット４２の他方のリード線と電気的に接続され、断線検知用電線は他方の接点用電線と電気的に接続される。

本実施形態に係る光コネクタ１００には、水冷カバー２０の給水口２２に給水管の先端部に取り付けられた給水管継手８１が接続されると共に、排水口２３に排水管の先端部に取り付けられた排水管継手８２が接続される。

以上の構成の本実施形態に係る光コネクタ１００では、光ファイバ心線９０及び／又はそれに含まれる光ファイバ９１が冷却水に直接接触しないように構成されているので、それらが水圧によって損傷を受けるのを防止することができる。

（レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの組み付け方法）
本実施形態に係る光コネクタ１００を用いたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの組み付け方法について説明する。

＜工程１＞ガイドスリーブ６１に、サファイアブロック６５を設けたアパーチャー６４を圧入して取り付ける。

＜工程２＞水冷ハウジング１０に水冷カバー２０を被せ、その両端を溶接部２１ａ，２１ｂで溶接して水冷ユニットＵを構成する。

＜工程３＞第１スカート５１の後端部に、第２スカート５２の先端側の部分を内嵌めして第１スカート５１の外側からネジで固定して装着する。

＜工程４＞フォトダイオード４５のリード線にＰＤ用電線を半田付けする。そして、ＰＤマウンタ４３の貫通孔４４に、そのＰＤ用電線を接続したフォトダイオード４５を内嵌めして接着剤で固定して取り付ける。

＜工程５＞水冷ユニットＵの水冷ハウジング１０に、後端側からサーモスタットマウンタ４１を外嵌めし、且つ水冷カバー２０の後端に当接するように配置して外側からネジで固定して装着する。また、水冷ユニットＵの水冷ハウジング１０の後端部に、工程４でフォトダイオード４５を取り付けたＰＤマウンタ４３の先端部を外嵌めして外側からネジで固定して装着する。

＜工程６＞工程５で水冷ユニットＵに装着したサーモスタットマウンタ４１の外側面に、サーモスタット４２を接着剤で固定して取り付ける。

＜工程７＞水冷ハウジング１０に、一対の回転防止用ネジＳを、サーモスタットマウンタ４１の外側からネジ孔１７を介してチャック収容部１２のチャック収容孔１６まで貫通するように設ける。また、チャック収容孔１６にスリーブチャック３０を仮挿入する。この際、チャック収容孔１６に突設された一対の回転防止用ネジＳに、スリーブチャック３０の後端側部分３２に形成されたコの字溝３５を対応させる。さらに、チャック収容孔１６の後端側部分１６ａに、押さえリング３６をスリーブチャック３０に接触する程度に仮締めする。

＜工程８＞一対の接点６８のそれぞれに接点用電線を半田付けする。そして、これらの接点用電線を接続した接点６８を接点マウンタ６７に接着剤で固定して取り付ける。

＜工程９＞水冷カバー２０に形成された凹部２５に連通した通線孔２６に、一対の接点６８から延びる接点用電線を挿通させる。そして、水冷カバー２０に形成された凹部２５に、接点６８を設けた接点マウンタ６７を収容して接着剤で固定して取り付ける。

＜工程１０＞光ファイバ心線９０、ケーブル本体チューブ７０、ナイロンネットチューブ、及び切断検知用電線をそれぞれ所定長に切断する。この際、光ファイバ心線９０及びケーブル本体チューブ７０の長さを、前者を後者に挿通したときに、光コネクタ１００を設けるレーザー光出射端部において、前者が後者から突出するように設定する。

＜工程１１＞光ファイバ心線９０に、断線検知用エナメル線を螺旋状に巻き付け、その上からナイロンネットチューブを被せる。そして、それをケーブル本体チューブ７０に挿通する。

＜工程１２＞レーザー光出射端部において、ケーブル本体チューブ７０から突出した光ファイバ心線９０の先端から所定長だけ被覆層９２を剥離して除去することにより光ファイバ９１を露出させる。続いて、露出した光ファイバ９１の基端部の所定長にグリスを塗布し、エッチング液に光ファイバ９１を所定時間浸して外周面を荒らすことによりモードストリッパを形成する。その後、光ファイバ９１の表面のエッチング液及びグリスをアルコールで拭き取る。そして、先端から不要長さ分の光ファイバ９１を切断して除去する。なお、モードストリッパの形成方法として、上記のようなエッチングによる方法の他、光ファイバ９１の外周面にレーザー光により溝加工を施す方法やサンドブラストによる方法が挙げられる。

＜工程１３＞工程３で第１スカート５１の後端部に装着した第２スカート５２にケーブル本体チューブ７０を挿通する。また、工程７で水冷ハウジング１０におけるチャック収容部１２のチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに仮締めした押さえリング３６、チャック収容孔１６に仮挿入したスリーブチャック３０、及びファイバ冷却部１１のファイバ挿通孔１３の順に、ケーブル本体チューブ７０から突出した光ファイバ心線９０を挿通し、露出した光ファイバ９１全体をファイバ冷却部１１から突出させる。そして、露出した光ファイバ９１をアルコールに浸して超音波洗浄する。

＜工程１４＞水冷ユニットＵの水冷カバー２０の先端部の雄ネジに、工程１でアパーチャー６４を取り付けたガイドスリーブ６１の後端側の部分の雌ネジを螺合させて外嵌めして位置調整した後、外側からネジで固定して装着する。

＜工程１５＞光ファイバ９１の先端に石英ブロック９３を融着により接合する。

＜工程１６＞石英ブロック９３がガイドスリーブ６１のブロック収容部６３に収容されてストッパー６２に係合するまで、光ファイバ心線９０を後端側に移動させ、露出した光ファイバ９１をファイバ冷却部１１に収容する。

そして、チャック収容部１２のチャック収容孔１６の後端側部分１６ａに押さえリング３６を締め込む。このとき、押さえリング３６がスリーブチャック３０の後端に当接してスリーブチャック３０が先端側に移動する。スリーブチャック３０は、チャック収容孔１６内に突設された一対の回転防止用ネジＳがコの字溝３５に係合することにより回転が防止される。スリーブチャック３０の先端側部分３１は、チャック収容孔１６の先端側部分１６ｃに嵌まり、心線挿通孔３３が縮小するようにかしめられ、それによって光ファイバ心線９０がスリーブチャック３０の先端側部分３１に保持されて水冷ハウジング１０に固定される。

最後に、一対の回転防止用ネジＳを締め込み、チャック収容孔１６内において、それら一対の回転防止用ネジＳでスリーブチャック３０を挟持して固定する。

また、ガイドスリーブ６１の先端部に保護チューブ６６の後端側の部分を外嵌めして取り付け、さらに、保護チューブ６６の外側にビニルキャップを取り付ける。

＜工程１７＞サーモスタット４２の一方のリード線と一方の接点用電線とを半田付けで接続する。また、サーモスタット４２の他方のリード線と断線検知用エナメル線とを半田付けで接続する。さらに、他方の接点用電線と断線検知用電線とを半田付けで接続する。なお、半田付け部分には絶縁処理を施す。

＜工程１８＞フォトダイオード４５のリード線に接続された電線を第２スカート５２に内嵌めされたケーブル本体チューブ７０に挿通する。また、水冷カバー２０の後端部に、第１スカート５１の先端部を外嵌めして外側からネジで固定して装着する。さらに、第２スカート５２に、ケーブル本体チューブ７０の先端部を位置付けて外側からネジで固定して装着する。

＜工程１９＞水冷ユニットＵの水冷カバー２０の給水口２２に、給水管の先端部に取り付けた給水管継手８１を接続すると共に、排水口２３に排水管の先端部に取り付けた排水管継手８２を接続する。また、水冷ユニットＵのコの字溝２７にＯリング６９を嵌める。

＜工程２０＞レーザー光入射端部において、光コネクタ１００をレセプタクル（不図示）に接続する。これにより、光コネクタ１００側の一対の接点６８がレセプタクル側の一対の接点とそれぞれ導通する。レセプタクル側の一対の接点はショートするように電線が接続されており、これにより断線検知用電線及び断線検知用エナメル線を含む閉回路が形成されるように構成されている。レセプタクル側の一方の接点はレーザー光源の断線検知回路を含む制御ユニットと電線で接続されている。

（レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの動作）
本実施形態に係る光コネクタ１００を用いたレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの動作説明をする。

このレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣは、例えばレーザー加工機等において用いられる。そして、このレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、レーザー光入射端部において、レーザー光源からのレーザー光が光ファイバ心線９０のコア９１ａに入力されると、それを伝送し、レーザー光出射端部において、レーザー光を光ファイバ９１のコア９１ａから石英ブロック９３を介して出射し、それが切断や溶接等のレーザー加工に供される。

ここで、上記レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣで伝送するレーザー光のパワーはキロワット級であることから、そのレーザー光出射端部に設けられた光コネクタ１００は、内蔵した水冷式の冷却機構により冷却される。具体的には、水冷ユニットＵの給水口２２から給水管継手８１を介して冷却水を供給すると、冷却水は、水冷カバー２０の内部の後端側の部分の２つの領域に仕切られた一方に流入し、次いで２つの領域が連通した先端側の部分に流れ、その後、後端側の部分の他方に流れて排水口２３から排水管継手８２を介して排出される。つまり、冷却水は光コネクタ１００内の冷却水流路２４を流動する。このとき、流動する冷却水が直接接触するファイバ冷却部１１が熱交換により冷却され、それによってその内部のファイバ挿通孔１３に設けられた光ファイバ９１も冷却される。また、水冷ユニットＵ全体及びそれに付帯する部分も冷却される。例えば、冷却水によるファイバ冷却部１１の冷却により、ファイバ冷却部１１と一体に設けられたチャック収容部１２も冷却され、また、チャック収容部１２に嵌って直接接触したスリーブチャック３０も冷却され、さらに、スリーブチャック３０に保持された光ファイバ心線９０も冷却される。

また、上記レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、伝送するレーザー光の全てを石英ブロック９３から出射することはないものの、そのような出射されない光を、石英ブロック９３の後端側に設けられたサファイアブロック６５により散乱させることができる。

さらに、上記レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、ファイバ冷却部１１において光ファイバ９１からモードストリッパ９４を介して過大なクラッドモードが放射され、或いは、ファイバ冷却部１１に過大なレーザー光のミスアライメント成分や加工対象物からの過大な反射光が入射した場合には、その光をフォトダイオード４５により検知して異常を検出することができる。

また、上記レーザー光伝送用光ファイバケーブルＣでは、光ファイバ心線９０が発熱等して断線検知用エナメル線が断線した場合、または、光コネクタ１００に内蔵しているサーモスタット４２が動作した場合、断線検知用電線及び断線検知用エナメル線を含む閉回路の抵抗値が無限大となり、それがレーザー光源の制御ユニットにおける断線検知回路によって検知され、それによってレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣの異常を検知することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、光コネクタ１００がレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣのレーザー光出射端部に設けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、光コネクタ１００がレーザー光伝送用光ファイバケーブルＣのレーザー光入射端部にも設けられた構成であってもよい。

上記実施形態では、光コネクタ１００の内部に水冷式の冷却機構が設けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、他の冷媒を用いた冷却機構が設けられた構成であってもよい。

上記実施形態では、スリーブチャック３０の先端側部分３１に方向に延びるスリワリ３４を形成した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、先端側部分３１のかしめを容易化させるものであれば他の構成であってもよい。

本発明は、光コネクタ及びそれを用いた光ファイバケーブルについて有用である。

Ｃ レーザー光伝送用光ファイバケーブル
１００ 光コネクタ
１０ 水冷ハウジング
１１ ファイバ冷却部
１６ チャック収容孔
１６ａ 後端側部分
１６ｃ 先端側部分
２４ 冷却水流路
３０ スリーブチャック
３１ 先端側部分
３２ 後端側部分
３４ スリワリ
６２ ストッパー（係止固定手段）
６３ ブロック収容部
６５ サファイアブロック（環状部材）
６５ａ 先端側の面
６５ｂ 後端側の面
６５ｃ 外周面
６５ｄ 内周面
９０ 光ファイバ心線
９１ 光ファイバ
９２ 被覆層
９３ 石英ブロック（ブロック部材）
９４ モードストリッパ

Claims (11)

1. 筒状のハウジングと、筒状のスリーブチャックと、を備えた光コネクタであって、
   前記ハウジングには、前記スリーブチャックを収容するためのチャック収容孔が後端に開口して形成され、且つ前記チャック収容孔の先端側部分は、先端側に行くに従って内径が小さくなるように形成されており、
   前記ハウジングの前記チャック収容孔に前記スリーブチャックが収容されて後端側から光ファイバ心線が挿通され、そして、その状態で、前記スリーブチャックの先端側部分が、先端側に移動して前記チャック収容孔の先端側部分に嵌ることによりかしめられて前記光ファイバ心線を保持し、それによって前記ハウジングに前記光ファイバ心線を固定し、
   前記ハウジングには前記チャック収容孔まで貫通するようにネジ穴が形成されていると共に、前記スリーブチャックの側面には長さ方向に延びるように溝が形成されており、且つ前記ハウジングの前記ネジ穴に設けられたネジが前記スリーブチャックの前記溝に係合する光コネクタ。
2. 請求項１に記載された光コネクタにおいて、
   前記スリーブチャックの先端側部分に長さ方向に延びるスリワリが形成された光コネクタ。
3. 請求項１又は２に記載された光コネクタにおいて、
   前記光コネクタの内部に水冷式の冷却機構が構成されており、
   前記光ファイバ心線及び／又はそれに含まれる光ファイバが冷却水に接触しないように構成された光コネクタ。
4. 請求項３に記載された光コネクタにおいて、
   前記スリーブチャックよりも先端側に設けられた、前記光ファイバ心線から被覆層が除去されて露出した光ファイバが挿通される筒状のファイバ冷却部を有すると共に、前記ファイバ冷却部の外側が冷却水流路に構成された光コネクタ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された光コネクタにおいて、
   前記光ファイバ心線に含まれる光ファイバの先端に接合されるブロック部材を、その長さ方向に案内するように収容するブロック収容部と、前記ブロック収容部に収容された前記ブロック部材を、固定位置において、先端側に可動で且つ後端側に不動となるように係止固定する係止固定手段と、を有する光コネクタ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載された光コネクタにおいて、
   前記スリーブチャックよりも先端側に設けられた、前記光ファイバ心線から被覆層が除去されて露出した光ファイバが挿通される透明な環状部材を有する光コネクタ。
7. 請求項６に記載された光コネクタにおいて、
   前記環状部材は、先端側の面が平滑面であり、且つそれ以外の後端側の面、外周面、及びファイバ挿通孔の内周面のうち少なくとも１つが磨り加工により粗面化された光コネクタ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載された光コネクタにおいて、
   前記スリーブチャックの前記先端側部分は、先端側の円筒とそれに連続して後端側に行くに従ってテーパ状に漸次外径が大きくなった中空円錐とが結合した形状に形成されている光コネクタ。
9. 光ファイバ心線を有し、請求項１乃至８のいずれかに記載された光コネクタが光出射端部に設けられた光ファイバケーブル。
10. 請求項９に記載された光ファイバケーブルにおいて、
    前記ハウジングと前記スリーブチャックとの間に接着剤が介在していない光ファイバケーブル。
11. 請求項９又は１０に記載された光ファイバケーブルにおいて、
    前記光ファイバ心線は、前記スリーブチャックよりも先端側に、被覆層が除去されて光ファイバが露出した部分を有し、前記露出した光ファイバの外周面にモードストリッパが設けられた光ファイバケーブル。

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