JP2015143755A - Optical fiber device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光伝送用の光ファイバデバイスに関する。 The present invention relates to an optical fiber device for laser light transmission.
レーザ光は非常にコヒーレンスの高い光であるため、例えば、レーザ光を用いたレーザイメージングの用途では、画像にレーザ光の干渉によるスペックルノイズが発生するといった問題がある。 Since laser light is very high coherence light, for example, in the application of laser imaging using laser light, there is a problem that speckle noise is generated in the image due to interference of the laser light.
このスペックルノイズを除去するための手段として、特許文献1には、レーザ光の光路に回転する拡散素子を設けることが開示されている。また、特許文献2〜4には、レーザ光を伝送する光ファイバを振動させることが開示されている。 As means for removing this speckle noise, Patent Document 1 discloses providing a diffusing element that rotates in the optical path of laser light. Patent Documents 2 to 4 disclose that an optical fiber that transmits laser light is vibrated.
しかしながら、拡散素子を利用してスペックルノイズを除去する場合、拡散素子を透過させた際のレーザ光のエネルギーロスが大きいために光の利用効率が低くなるという問題がある。また、ハイパワーレーザ光の伝送用途では、エネルギーロスに伴う発熱が生じるために使用が制限されるという問題もある。 However, when speckle noise is removed using a diffusing element, there is a problem in that the light use efficiency is low because the energy loss of the laser light when transmitted through the diffusing element is large. In addition, in high-power laser light transmission applications, there is a problem that use is limited because heat is generated due to energy loss.
光ファイバを振動させてスペックルノイズを除去する場合、期待する程のスペックルノイズの除去効果が得られないという問題がある。 When the speckle noise is removed by vibrating the optical fiber, there is a problem that the expected speckle noise removal effect cannot be obtained.
本発明の課題は、スペックルノイズを効果的に除去することができる光ファイバデバイスを提供することである。 The subject of this invention is providing the optical fiber device which can remove a speckle noise effectively.
本発明は、コア及びクラッドを有するレーザ光伝送用の光ファイバと、前記光ファイバの少なくとも一部分を振動させるように設けられた振動手段とを備え、前記光ファイバの前記コアの横断面形状が非円形である光ファイバデバイスである。 The present invention includes an optical fiber for laser light transmission having a core and a clad, and vibration means provided to vibrate at least a part of the optical fiber, and the cross-sectional shape of the core of the optical fiber is not An optical fiber device that is circular.
別の本発明は、レーザ光伝送用の光ファイバと、前記光ファイバを振動させるように設けられた振動手段とを備えた光ファイバデバイスであって、前記光ファイバは、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径で曲げられた部分を有する。 Another aspect of the present invention is an optical fiber device comprising an optical fiber for laser light transmission and vibration means provided to vibrate the optical fiber, wherein the optical fiber is 200 times or less the fiber diameter. And a portion bent at a bending radius of.
本発明によれば、振動手段により振動させるレーザ光伝送用の光ファイバのコアの横断面形状が非円形であることにより、スペックルノイズを効果的に除去することができる。また、別の本発明によれば、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径で曲げられた部分を有するレーザ光伝送用の光ファイバを振動手段により振動させることにより、スペックルノイズを効果的に除去することができる。 According to the present invention, speckle noise can be effectively removed because the cross-sectional shape of the core of the optical fiber for laser light transmission vibrated by the vibration means is non-circular. According to another aspect of the present invention, speckle noise is effectively removed by vibrating an optical fiber for laser light transmission having a portion bent at a bending radius of 200 times or less of the fiber diameter by a vibrating means. can do.
以下、実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る光ファイバケーブル10を示す。この実施形態1に係る光ファイバケーブル10は、レーザ光を用いたレーザイメージング用途やレーザ加工用途におけるレーザ光伝送用の光ファイバデバイスである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an
実施形態1に係る光ファイバケーブル10は、光ファイバ心線11と、その光ファイバ心線11の少なくとも一部分を振動させるように設けられた振動素子12(振動手段)とを備え、光ファイバ心線11の入射端及び出射端に光コネクタ11aが取り付けられている。実施形態1に係る光ファイバケーブル10の長さは例えば0.5〜5mである。
An
図2は、光ファイバ心線11を示す。
FIG. 2 shows the optical
光ファイバ心線11は、光ファイバ111とそれを被覆するように設けられたジャケット112とを有する。光ファイバ心線11の外径は例えば200〜500μmである。
The optical
光ファイバ111は、ファイバ中心の高屈折率のコア111aとそれを被覆するように設けられた低屈折率のクラッド111bとを有するいわゆるマルチモードファイバである。そして、コア111aの横断面形状は非円形である(図2では正七角形)。光ファイバ111のファイバ径は例えば200〜500μmである。コア111aの最大外径は例えば100〜400μmである。
The
ここで、実施形態1に係る光ファイバケーブル10において、振動素子12により光ファイバ心線11を振動させると、光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111も振動し、その振動によって光ファイバ111のコア111a及びクラッド111bが微小に変形して密度変化を生じる。このとき、コア111a及びクラッド111bの密度が変化するのに伴って屈折率も変化し、そのためにコア111aを伝搬するレーザ光のモードが別モードへと変換され、その結果、レーザ光が経時的に変動して平均化されることとなってスペックルノイズが除去される。そして、この実施形態1に係る光ファイバケーブル10では、コア111aの横断面形状が非円形であることにより、コア111aの横断面形状が円形である場合に比べてスペックルノイズを効果的に除去することができ、しかもフラットトップのニアフィールドパターンを得ることができる。これは、コア111aの横断面形状が非円形であることから、いわゆるスキューモードが少ないということが関係しているものと考えられる。
Here, in the
光ファイバ111のコア111aの横断面形状は、非円形であれば、特に限定されるものではなく、図2に示す正七角形や図3(a)に示す正方形などのような正多角形乃至多角形であってもよく、また、図3(b)に示す円形から弓形を除いたいわゆるD形等であってもよく、さらに、その他の不定形の形状であってもよい。
The cross-sectional shape of the
光ファイバ111は、コア111a及びクラッド111bのいずれもが石英ガラスで形成されたいわゆるシリカファイバであってもよく、また、コア111aが石英ガラスで形成され且つクラッド111bがアクリル樹脂等のポリマー樹脂で形成されたいわゆるポリマークラッドファイバであってもよく、さらに、コア111a及びクラッド111bのいずれもがポリマー樹脂で形成されたプラスチックファイバであってもよい。スペックルノイズの除去効果を高める観点からは、振動素子12により振動を与えた際の変形が大きく、その変形による密度変化及びそれに伴う屈折率変化も大きいことから、ポリマークラッドファイバ及びプラスチックファイバが好ましい。加えて、出射光のビームの拡がりも考慮するとポリマークラッドファイバがより好ましい。
The
光ファイバ111は、クラッド111bを被覆するように設けられたサポート層を有していてもよいが、振動素子12からの振動をコア111a及びクラッド111bに効果的に伝えてスペックルノイズの除去効果を高める観点から、コア111a及びクラッド111bのみの2層構造を有することが好ましい。
The
ジャケット112は、例えば、紫外線硬化型樹脂の単一層で構成されていてもよく、また、薄肉のシリコーン樹脂等の内側層と厚肉のナイロン樹脂等の外側層との二層で構成されていてもよい。振動素子12からの振動をコア111a及びクラッド111bに効果的に伝えてスペックルノイズの除去効果を高める観点からは、ジャケット112の厚さは、薄いことが好ましく、具体的には、好ましくは50μm以下、より好ましくは25μm以下である。
For example, the
振動素子12は、例えばプレート状のピエゾ振動子などの超音波振動子により構成されている。振動素子12には交流電源からの交流の振動電圧が印加されるが、その振動周波数は、例えば10〜50kHzである。なお、大きな振動を発生させる観点からは、振動電圧を振動素子12の共鳴周波数に一致させることが好ましい。
The
光ファイバ心線11における振動素子12の配設位置は、特に限定されるものではなく、光ファイバ心線の長さ方向の中央、中央よりも入射端側、及び中央よりも出射端側のいずれであってもよく、また、それらのうちの複数の位置であってもよい。
The arrangement position of the
光ファイバ心線11への振動素子12の配設態様は、光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111の少なくとも一部分を振動させる態様であれば特に限定されるものではないが、スペックルノイズの除去効果を高める観点から、一定長さの光ファイバ心線11の外周面に振動素子12が直接的に接触していることが好ましい。なお、光ファイバ心線11の振動が与えられる部分及び振動素子12は、基板等の支持部材に支持固定されていてもよい。光ファイバ心線11と振動素子12との接触長さは、効果的にスペックルノイズを除去する観点から、好ましくは10mm以上、より好ましくは30mm以上である。
The manner in which the
光ファイバ心線11への振動素子12の配設態様としては、図4(a)及び(b)に示すように、光ファイバ心線11における直線状に延びる部分に振動素子12が接触するように設けられていてもよい。
As an arrangement mode of the
光ファイバ心線11と振動素子12との接触長さを長くしてスペックルノイズの除去効果を高める観点からは、図5(a)及び(b)に示すように、光ファイバ心線11を巻き線とし、その巻き線の一部分において光ファイバ心線11が例えば2〜10列に並列して延びる部分に振動素子12が接触するように設けられていてもよい。また、光ファイバ心線11の巻き線には、複数の振動素子12が周方向に間隔をおいて配設されていてもよく、さらに、光ファイバ心線11の巻き線の全体が振動素子12上に設けられていてもよい。コンパクト化の観点からは、巻き線における光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111の曲げ半径は、好ましくはファイバ径の1000倍以下、より好ましくはファイバ径の500倍以下である。一方、光ファイバ心線11からの出射光のビームの広がりを抑制してビーム品質を高める観点からは、巻き線における光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111の曲げ半径は、好ましくはファイバ径の200倍以上、より好ましくはファイバ径の250倍以上である。
From the viewpoint of increasing the contact length between the optical
なお、光ファイバ111の強度が許せば、光ファイバ心線11から部分的にジャケット112を除去して露出した光ファイバ111に振動素子12が直接的に接触するように設けられていてもよい。また、光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111を振動させることができれば、光ファイバ心線11に振動伝達媒体を介して振動素子12が間接的に接触していてもよい。さらに、光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111の全体を振動素子12により振動させる態様であってもよい。
If the strength of the
以上の構成の実施形態1に係る光ファイバケーブル10は、図1に仮想線で示すように、光ファイバ心線11の入射端に取り付けられた光コネクタ11aがレーザ光源Lに接続されて用いられる。このレーザ光源Lから出力されるレーザ光の波長は例えば400nm〜2μmであり、出力パワーは例えば数mW〜数十Wである。そして、この実施形態1に係る光ファイバケーブル10によれば、スペックルノイズを効果的に除去することができると共に、フラットトップのニアフィールドパターンを得ることができるので、レーザイメージング用途で用いた場合には高画質を得ることができ、また、レーザ加工用途で用いた場合には高加工品質を得ることができる。
The
(実施形態2)
図6は、実施形態2に係る光ファイバケーブル10を示す。なお、実施形態1と同一名称の部分は実施形態1と同一符号で示す。この実施形態2に係る光ファイバケーブル10は、レーザ光を用いたレーザイメージング用途やレーザ加工用途におけるレーザ光伝送用の光ファイバデバイスである。
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows an
実施形態2に係る光ファイバケーブル10は、光ファイバ心線11と、その光ファイバ心線11の少なくとも一部分を振動させるように設けられた振動素子12(振動手段)とを備え、光ファイバ心線11の入射端及び出射端に光コネクタ11aが取り付けられている。実施形態2に係る光ファイバケーブル10の長さは例えば0.5〜5mである。
An
図7は、光ファイバ心線11を示す。
FIG. 7 shows the optical
光ファイバ心線11は、光ファイバ111とそれを被覆するように設けられたジャケット112とを有する。光ファイバ心線11の外径は例えば200〜500μmである。
The optical
光ファイバ111は、ファイバ中心の高屈折率のコア111aとそれを被覆するように設けられた低屈折率のクラッド111bとを有するいわゆるマルチモードファイバである。光ファイバ111のコア111aの横断面形状は図7に示すように円形である。光ファイバ111のファイバ径は例えば200〜500μmである。コア111aの直径は例えば100〜400μmである。
The
光ファイバ111は、図8に示すように、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径Rで曲げられた部分を有する。
As shown in FIG. 8, the
ここで、実施形態2に係る光ファイバケーブル10において、振動素子12により光ファイバ心線11を振動させると、光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111も振動し、その振動によって光ファイバ111のコア111a及びクラッド111bが微小に変形して密度変化を生じる。このとき、コア111a及びクラッド111bが密度変化するのに伴って屈折率も変化し、そのためにコア111aを伝搬するレーザ光のモードが別モードへと変換され、その結果、レーザ光が経時的に変動して平均化されることとなってスペックルノイズが除去される。そして、この実施形態2に係る光ファイバケーブル10では、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径で曲げられた部分を有する光ファイバ111を振動素子12により振動させることにより、スペックルノイズを効果的に除去することができる。これは、小さい曲率半径で曲げられた光ファイバ111を振動させることにより、レーザ光のモード変換が促進されるためであると考えられる。
Here, in the
光ファイバ111の曲げ半径Rは、ファイバ径の200倍以下であるが、また、好ましくは100倍以上、より好ましくは140倍以上である。
The bending radius R of the
光ファイバ111は、コア111a及びクラッド111bのいずれもが石英ガラスで形成されたいわゆるシリカファイバであってもよく、また、コア111aが石英ガラスで形成され且つクラッド111bがアクリル樹脂等のポリマー樹脂で形成されたいわゆるポリマークラッドファイバであってもよく、さらに、コア111a及びクラッド111bのいずれもがポリマー樹脂で形成されたプラスチックファイバであってもよい。スペックルノイズの除去効果を高める観点からは、振動素子12により振動を与えた際の変形が大きく、その変形による密度変化及びそれに伴う屈折率変化も大きいことから、ポリマークラッドファイバ及びプラスチックファイバが好ましい。加えて、出射光のビームの拡がりも考慮するとポリマークラッドファイバがより好ましい。
The
光ファイバ111は、クラッド111bを被覆するように設けられたサポート層を有していてもよいが、振動素子12からの振動をコア111a及びクラッド111bに効果的に伝えてスペックルノイズの除去効果を高める観点から、コア111a及びクラッド111bのみの2層構造を有することが好ましい。
The
ジャケット112は、例えば、紫外線硬化型樹脂の単一層で構成されていてもよく、また、薄肉のシリコーン樹脂等の内側層と厚肉のナイロン樹脂等の外側層との二層で構成されていてもよい。振動素子12からの振動をコア111a及びクラッド111bに効果的に伝えてスペックルノイズの除去効果を高める観点からは、ジャケット112の厚さは、薄いことが好ましく、具体的には、好ましくは50μm以下、より好ましくは25μm以下である。
For example, the
振動素子12は、例えばプレート状のピエゾ振動子などの超音波振動子により構成されている。振動素子12には交流電源からの交流の振動電圧が印加されるが、その振動周波数は、例えば10〜50kHzである。なお、大きな振動を発生させる観点からは、振動電圧を振動素子12の共鳴周波数に一致させることが好ましい。
The
光ファイバ心線11における振動素子12の配設位置は、特に限定されるものではなく、図9(a)に示すように、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径で曲げられた部分であってもよく、また、図9(b)に示すように、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径で曲げられた部分よりも上流側、つまり、入射端側の部分であってもよく、さらに、図9(c)に示すように、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径で曲げられた部分よりも下流側、つまり、出射端側の部分であってもよい。なお、これらのうちの複数の位置に振動素子12が配設されていてもよい。
The arrangement position of the
光ファイバ心線11への振動素子12の配設態様は、特に限定されるものではないが、スペックルノイズの除去効果を高める観点から、一定長さの光ファイバ心線11の外周面に振動素子12が直接的に接触していることが好ましい。なお、光ファイバ心線11の振動が与えられる部分及び振動素子12は、基板等の支持部材に支持固定されていてもよい。光ファイバ心線11と振動素子12との接触長さは、効果的にスペックルノイズを除去する観点から、好ましくは10mm以上、より好ましくは30mm以上である。
The manner in which the
光ファイバ心線11への振動素子12の配設態様としては、図10(a)及び(b)に示すように、光ファイバ心線11におけるU字状に曲げられた部分に振動素子12が接触するように設けられていてもよい。
As an arrangement mode of the
光ファイバ心線11と振動素子12との接触長さを長くしてスペックルノイズの除去効果を高める観点からは、図11(a)及び(b)に示すように、光ファイバ111における曲げ半径がファイバ径の200倍以下となるように光ファイバ心線11を巻き線とし、その巻き線の一部分において光ファイバ心線11が例えば2〜10列に並列して延びる部分に振動素子12が接触するように設けられていてもよい。また、光ファイバ心線11の巻き線には、複数の振動素子12が周方向に間隔をおいて配設されていてもよく、さらに、光ファイバ心線11の巻き線の全体が振動素子12上に設けられていてもよい。スペックルノイズを効果的に除去すると共にコンパクト化の観点からは、巻き線における光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111の曲げ半径は小さくした方が良いが、あまり小さくし過ぎると、出射光のビームの拡がりが大きくなりすぎ、十分なビーム品質が得られなくなる可能性があるため、用途に応じて曲げ半径を設定すればよい。
From the viewpoint of increasing the removal effect of speckle noise by increasing the contact length between the optical
なお、光ファイバ111の強度が許せば、光ファイバ心線11から部分的にジャケット112を除去して露出した光ファイバ111に振動素子12が直接的に接触するように設けられていてもよい。また、光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111を振動させることができれば、光ファイバ心線11に振動伝達媒体を介して振動素子12が間接的に接触していてもよい。さらに、光ファイバ心線11に含まれる光ファイバ111の全体を振動素子12により振動させる態様であってもよい。
If the strength of the
以上の構成の実施形態2に係る光ファイバケーブル10は、図6に仮想線で示すように、光ファイバ心線11の入射端に取り付けられた光コネクタ11aがレーザ光源Lに接続されて用いられる。このレーザ光源Lから出力されるレーザ光の波長は例えば400nm〜2μmであり、出力パワーは例えば数mW〜数十Wである。そして、この実施形態2に係る光ファイバケーブル10によれば、スペックルノイズを効果的に除去することができると共に、フラットトップのニアフィールドパターンを得ることができるので、レーザイメージング用途で用いた場合には高画質を得ることができ、また、レーザ加工用途で用いた場合には高加工品質を得ることができる。
The
以下に試験評価1〜3について説明する。それぞれの内容について表1に示す。 Test evaluations 1 to 3 will be described below. The contents are shown in Table 1.
(試験評価1)
図12(a)及び(b)は試験評価装置20を示す。なお、実施形態と同一名称の部分は実施形態と同一符号で示す。
(Test evaluation 1)
FIGS. 12A and 12B show the
コアが石英ガラスで形成され且つクラッドがアクリル樹脂で形成されたポリマークラッドファイバを光ファイバとし、そのコアの横断面形状が正七角形である図2と同様の形態の光ファイバ心線A11を準備すると共に、その中間部を2周の巻き線とした。このとき、巻き線の半径を100mm以上とし、光ファイバ心線A11に含まれる光ファイバの光学特性に曲げ変形の影響が実質的に及ばないようにした。なお、光ファイバ心線A11の外径は350μm、光ファイバのファイバ径は300μm、コアの最大外径は250μm、及びジャケットは紫外線硬化型樹脂の単一層で形成され、その厚さは25μmであった。 An optical fiber core wire A11 having the same form as in FIG. 2 is prepared in which a polymer clad fiber having a core made of quartz glass and a clad made of acrylic resin is used as an optical fiber, and the cross-sectional shape of the core is a regular heptagon. At the same time, the middle part was a two-turn winding. At this time, the radius of the winding is set to 100 mm or more so that the bending deformation does not substantially affect the optical characteristics of the optical fiber included in the optical fiber core A11. The outer diameter of the optical fiber core A11 is 350 μm, the fiber diameter of the optical fiber is 300 μm, the maximum outer diameter of the core is 250 μm, and the jacket is formed of a single layer of ultraviolet curable resin, and the thickness is 25 μm. It was.
一方、矩形のアクリル板21の1つの側辺部中央に円盤状のピエゾ振動子を振動素子12として設けたものを準備した。アクリル板21の振動素子12を設けた部分には、振動素子12の振動がアクリル板21に逃げてしまわないように円形孔22を形成し、その周縁には、振動素子12の上面がアクリル板21と面一になるように振動素子の下面外周部を支持する段差部23を形成した。なお、振動素子12の下面外周部をその段差部23に接着剤24で固定した。
On the other hand, a rectangular
続いて、光ファイバ心線A11の巻き線をアクリル板21上に載置し、振動素子12上に位置する部分では、光ファイバ心線A11が並列して延びるように配置して粘着テープ25で振動素子12に固定した。なお、光ファイバ心線A11の巻き線の他の2箇所の部分で粘着テープ25でアクリル板21に固定した。
Subsequently, the winding of the optical fiber core A11 is placed on the
また、光ファイバ心線A11の入射端を光学レンズ26を介してHe−Neレーザ27に接続する一方、出射端側には、光ファイバ心線A11からの出射光を光学レンズ28を介してモニタできるようにCCDカメラ29を設けた。
Further, the incident end of the optical fiber core A11 is connected to the He-
そして、He−Neレーザ27から波長633nm及び出力パワー3mWのレーザ光を光ファイバ心線A11に入射すると共に、振動素子12にVpp(peak to peak)10Vの交流電圧を印加して振動周波数20kHzで振動させ、光ファイバ心線A11に振動を与えた。
A laser beam having a wavelength of 633 nm and an output power of 3 mW is incident on the optical fiber core wire A11 from the He-
このとき、光ファイバ心線A11からの出射光をCCDカメラ29でモニタすると共に、CCD画素毎の輝度を分析し、下記(1)式に従ってスペックルコントラストCを算出した。
At this time, the emitted light from the optical fiber core wire A11 was monitored by the
C=σ/I (ここで、σ:輝度ばらつきの標準偏差、I:輝度平均) (1)
この光ファイバ心線A11では、スペックルコントラストC=0.06であった。なお、出射光のビームの拡がりは認められなかった。
C = σ / I (where, σ: standard deviation of luminance variation, I: luminance average) (1)
In this optical fiber core wire A11, the speckle contrast C = 0.06. In addition, the expansion of the beam of emitted light was not recognized.
以上のことから、光ファイバのコアの横断面形状が正七角形であると、スペックルコントラストCが小さく、従って、スペックルノイズが効果的に除去されることが分かる。 From the above, it can be seen that when the cross-sectional shape of the core of the optical fiber is a regular heptagon, the speckle contrast C is small, and therefore the speckle noise is effectively removed.
(試験評価2)
コア及びクラッドが石英ガラスで形成されたシリカファイバを光ファイバとし、そのコアの横断面形状が円形である図7と同様の形態の光ファイバ心線Bを準備すると共に、その中間部を5周の巻き線とした。このとき、光ファイバ心線Bに含まれる光ファイバの曲げ半径の最小値が25mmとなるように巻き線を形成した。なお、光ファイバ心線Bの外径は200μm、光ファイバのファイバ径は125μm、コアの直径は115μm、及びジャケットは紫外線硬化型樹脂の単一層で形成され、その厚さは約40μmであった。巻き線部分での光ファイバの曲げ半径はファイバ径の200倍であった。
(Test evaluation 2)
A silica fiber having a core and a clad formed of quartz glass is used as an optical fiber, and an optical fiber core B having the same cross-sectional shape as that of FIG. Winding. At this time, the winding was formed so that the minimum value of the bending radius of the optical fiber included in the optical fiber core B was 25 mm. The outer diameter of the optical fiber core B was 200 μm, the fiber diameter of the optical fiber was 125 μm, the core diameter was 115 μm, and the jacket was formed of a single layer of UV curable resin, and the thickness was about 40 μm. . The bending radius of the optical fiber at the winding portion was 200 times the fiber diameter.
そして、光ファイバ心線A11と同様の試験を行ったところ、スペックルコントラストC=0.15であった。なお、出射光のビームに少し拡がりが認められた。 And when the test similar to optical fiber core wire A11 was done, it was speckle contrast C = 0.15. A slight spread was observed in the beam of emitted light.
また、光ファイバ心線Bの巻き線の半径を100mm以上とし、光ファイバ心線Bに含まれる光ファイバの光学特性に曲げ変形の影響が実質的に及ばないようにしたことを除いて同様に試験したところ、スペックルコントラストC>0.3であった。なお、出射光のビームの拡がりは認められなかった。 Similarly, the radius of the winding of the optical fiber core B is set to 100 mm or more, and the optical characteristics of the optical fiber included in the optical fiber core B are not substantially affected by bending deformation. When tested, the speckle contrast C> 0.3. In addition, the expansion of the beam of emitted light was not recognized.
以上のことから、光ファイバにおける曲げ半径がファイバ径の200倍となるように曲げられた部分を振動させると、スペックルコントラストCが小さく、従って、スペックルノイズが効果的に除去されることが分かる。 From the above, when the portion bent so that the bending radius in the optical fiber is 200 times the fiber diameter is vibrated, the speckle contrast C is small, so that the speckle noise can be effectively removed. I understand.
(試験評価3)
コアが石英ガラスで形成され且つクラッドがアクリル樹脂で形成されたポリマークラッドファイバを光ファイバとし、そのコアの横断面形状が円形である図7と同様の形態の光ファイバ心線Cを準備すると共に、その中間部を5周の巻き線とした。このとき、光ファイバ心線Cに含まれる光ファイバの曲げ半径の最小値が35mmとなるように巻き線を形成した。なお、光ファイバ心線Cの外径は300μm、光ファイバのファイバ径は250μm、コアの直径は210μm、及びジャケットは紫外線硬化型樹脂の単一層で形成され、その厚さは25μmであった。巻き線部分での光ファイバの曲げ半径はファイバ径の140倍であった。
(Test evaluation 3)
A polymer clad fiber having a core made of quartz glass and a clad made of acrylic resin is used as an optical fiber, and an optical fiber core C having the same shape as that shown in FIG. The intermediate part was a 5-round winding. At this time, the winding was formed so that the minimum value of the bending radius of the optical fiber included in the optical fiber core C was 35 mm. The outer diameter of the optical fiber C was 300 μm, the fiber diameter of the optical fiber was 250 μm, the core diameter was 210 μm, and the jacket was formed of a single layer of an ultraviolet curable resin, and the thickness was 25 μm. The bend radius of the optical fiber at the winding portion was 140 times the fiber diameter.
そして、光ファイバ心線A11と同様の試験を行ったところ、スペックルコントラストC=0.073であった。なお、出射光のビームに少し拡がりが認められた。 And when the test similar to optical fiber core wire A11 was done, it was speckle contrast C = 0.073. A slight spread was observed in the beam of emitted light.
また、光ファイバ心線Cの巻き線の半径を100mm以上とし、光ファイバ心線Cに含まれる光ファイバの光学特性に曲げ変形の影響が実質的に及ばないようにしたことを除いて同様に試験したところ、スペックルコントラストC>0.2であった。なお、出射光のビームの拡がりは認められなかった。 Similarly, the radius of the winding of the optical fiber core C is set to 100 mm or more, and the optical characteristics of the optical fiber included in the optical fiber core C are not substantially affected by bending deformation. When tested, the speckle contrast C> 0.2. In addition, the expansion of the beam of emitted light was not recognized.
以上のことから、ファイバ径の140倍の曲げ半径で曲げられた部分を有する光ファイバを振動させると、スペックルコントラストCが小さく、従って、スペックルノイズが効果的に除去されることが分かる。また、曲げによるスペックルノイズ除去効果と、クラッドがポリマーであることのスペックルノイズ除去効果とが重畳していることが分かる。 From the above, it can be seen that when an optical fiber having a portion bent at a bending radius 140 times the fiber diameter is vibrated, the speckle contrast C is small, and therefore speckle noise is effectively removed. It can also be seen that the speckle noise removal effect by bending and the speckle noise removal effect of the clad being a polymer are superimposed.
本発明は、レーザ光伝送用の光ファイバデバイスについて有用である。 The present invention is useful for an optical fiber device for laser light transmission.
10 光ファイバケーブル(光ファイバデバイス)
11 光ファイバ心線
11a 光コネクタ
111 光ファイバ
111a コア
111b クラッド
112 ジャケット
12 振動素子
20 試験評価装置
21 アクリル板
22 円形孔
23 段差部
24 接着剤
25 粘着テープ
26,28 光学レンズ
27 He−Neレーザ
29 CCDカメラ
L レーザ光源
10 Optical fiber cable (optical fiber device)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光ファイバの少なくとも一部分を振動させるように設けられた振動手段と、
を備え、
前記光ファイバの前記コアの横断面形状が非円形である光ファイバデバイス。 An optical fiber for laser light transmission having a core and a cladding;
Vibration means provided to vibrate at least a portion of the optical fiber;
With
An optical fiber device in which a cross-sectional shape of the core of the optical fiber is non-circular.
前記光ファイバの前記コアの横断面形状が多角形である光ファイバデバイス。 The optical fiber device of claim 1, wherein
An optical fiber device, wherein a cross-sectional shape of the core of the optical fiber is a polygon.
前記光ファイバの前記クラッドがポリマー樹脂で形成されている光ファイバデバイス。 The optical fiber device according to claim 1 or 2,
An optical fiber device in which the clad of the optical fiber is formed of a polymer resin.
前記光ファイバは、前記コア及び前記クラッドのみの2層構造を有する光ファイバデバイス。 The optical fiber device according to any one of claims 1 to 3,
The optical fiber is an optical fiber device having a two-layer structure including only the core and the clad.
前記光ファイバは、ファイバ径の200倍以下の曲げ半径で曲げられた部分を有する光ファイバデバイス。
An optical fiber device comprising: an optical fiber for laser light transmission; and vibration means provided to vibrate the optical fiber,
The optical fiber is an optical fiber device having a portion bent at a bending radius of 200 times or less the fiber diameter.
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