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JP5351867B2 - Bundle fiber and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5351867B2
JP5351867B2 JP2010234605A JP2010234605A JP5351867B2 JP 5351867 B2 JP5351867 B2 JP 5351867B2 JP 2010234605 A JP2010234605 A JP 2010234605A JP 2010234605 A JP2010234605 A JP 2010234605A JP 5351867 B2 JP5351867 B2 JP 5351867B2
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core
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

本発明は、コア及び該コアよりも屈折率の低いクラッドを有する光ファイバが複数束ねられたバンドルファイバ及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a bundle fiber in which a plurality of optical fibers having a core and a clad having a refractive index lower than that of the core are bundled, and a method for manufacturing the same.

従来より、この種のバンドルファイバとして、例えば、特許文献1のように、複数本の光ファイバが束ねられた本体部と、この本体部の先端に設けられて光の入射端となるテーパ部とを備え、テーパ部は、光ファイバが一体化されて形成され、先端側に向けて外径が小さくなる部分円錐形状とされ、テーパ部が設けられる本体部の先端部分は、全断面積に対するコアの断面積の比率が0.85〜1.00であるものが知られている。   Conventionally, as this type of bundle fiber, for example, as in Patent Document 1, a main body portion in which a plurality of optical fibers are bundled, and a tapered portion that is provided at the front end of the main body portion and serves as an incident end of light. The tapered portion is formed by integrating an optical fiber and has a partial conical shape whose outer diameter decreases toward the distal end side, and the distal end portion of the main body portion provided with the tapered portion is a core with respect to the entire cross-sectional area. The cross-sectional area ratio is known to be 0.85 to 1.00.

特開2010−72485号公報JP 2010-72485 A

しかしながら、上記特許文献1のバンドルファイバでは、クラッドが除去され、テーパ部においてコア同士がコアを覆うガラス管と共に一体化された1つのコアとして機能するので、各光ファイバが光学的に独立性を保てず、個々の光ファイバに投光及び受光を割り振ることができないという問題があった。   However, in the bundle fiber of Patent Document 1, the clad is removed, and the cores function as one core integrated with the glass tube covering the cores in the tapered portion, so that each optical fiber is optically independent. There is a problem in that it is impossible to allocate light projection and light reception to individual optical fibers.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、先端が先細となるバンドルファイバにおいて、簡単な構成で個々の光ファイバに投光及び受光を割り振ることができるようにすることにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to allow light projection and light reception to be allocated to individual optical fibers with a simple configuration in a bundle fiber having a tapered tip. Is to make it.

上記の目的を達成するために、この発明では、テーパ加工部において各ファイバの構造が保たれた状態のままテーパ加工するようにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, taper processing is performed while the structure of each fiber is maintained in the taper processing portion.

具体的には、第1の発明では、
コア及び該コアよりも屈折率の低いクラッドを有する光ファイバが複数束ねられたバンドルファイバを前提とする。
Specifically, in the first invention,
Assume a bundle fiber in which a plurality of optical fibers having a core and a clad having a refractive index lower than that of the core are bundled.

そして、上記バンドルファイバは、
上記光ファイバが複数束ねられたバンドル部と、
上記バンドル部の先端に連続し、先端に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ加工部とを備え、
少なくとも上記テーパ加工部は、上記クラッドよりも屈折率の低いガラス管で覆われた状態で張力を印加しながら溶融され、先端に向かって徐々に外径が小さくなるように加工され、該テーパ加工部では、各光ファイバが一体化され、それぞれの上記コアが断面円形から変形されると共に、一体化された上記クラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられている。
And the bundle fiber is
A bundle part in which a plurality of the optical fibers are bundled;
Continuing on the tip of the bundle part, comprising a taper processed part that gradually decreases in outer diameter toward the tip,
At least the tapered portion is melted while applying tension in a state covered with a glass tube having a refractive index lower than that of the clad, and is processed so that the outer diameter gradually decreases toward the tip. In the section, the optical fibers are integrated, the cores are deformed from a circular cross section, and are separated from each other so as to be optically independent by the integrated cladding.

上記の構成によると、テーパ加工部において、各光ファイバのコアが、一体化されたクラッドによって互いに隔てられているので、各光ファイバで光学的に独立性を保ちやすくなる。このため、個々の光ファイバに投光及び受光を割り振ることが可能となる。また、溶融状態でコアが断面円形から変形されるように引っ張って張力を印加することで適切な細さに加工されている。さらに、テーパ加工部に被覆が設けられなくても、クラッドよりも屈折率の低いガラス管で覆われているので、テーパ化により拡大した開口数の光も閉じこめて先端面まで伝搬することができる。   According to the above configuration, since the cores of the optical fibers are separated from each other by the integrated clad in the tapered portion, it becomes easy to maintain optical independence in the optical fibers. For this reason, it is possible to allocate light projection and light reception to individual optical fibers. In addition, the core is processed to have an appropriate thickness by applying tension by pulling the core so that the core is deformed from a circular shape in the molten state. Furthermore, even if the tapered portion is not provided with a coating, it is covered with a glass tube having a refractive index lower than that of the cladding, so that light with a numerical aperture increased by tapering can be confined and propagated to the tip surface. .

第2の発明では、上記前提のバンドルファイバは、
上記光ファイバが複数束ねられたバンドル部と、
上記バンドル部の先端に連続し、先端に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ加工部とを備え、
少なくとも上記テーパ加工部は、ガラス管で覆われた状態で張力を印加しながら溶融され、先端に向かって徐々に外径が小さくなるように加工され、該テーパ加工部では、各光ファイバが一体化され、それぞれの上記コアが断面円形から変形されると共に、一体化された上記クラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられ、上記ガラス管が外に触れる状態で使用される。
In the second invention, the bundle fiber based on the above premise is:
A bundle part in which a plurality of the optical fibers are bundled;
Continuing on the tip of the bundle part, comprising a taper processed part that gradually decreases in outer diameter toward the tip,
At least the tapered portion is melted while applying tension in a state covered with a glass tube, and is processed so that the outer diameter gradually decreases toward the tip. In the tapered portion, each optical fiber is integrated. ized, each of the core while being deformed from a circular cross section, separated from each other so as to keep the optically independent by integrated the cladding, is used in a state where the glass tube touches the outer air.

上記の構成によると、テーパ加工部において、各光ファイバのコアが、一体化されたクラッドによって互いに隔てられているので、各光ファイバで光学的に独立性を保ちやすくなる。このため、個々の光ファイバに投光及び受光を割り振ることが可能となる。また、溶融状態でコアが断面円形から変形されるように引っ張って張力を印加することで適切な細さに加工されている。また、特に添加物を含めたガラス管でなくても、外気に触れる状態で使用すれば、ガラス管よりも屈折率の低い空気などの外気に覆われることにより、各光ファイバから光が漏れたとしても、ガラス管と外気との境界面で光が屈折されるので、ガラス管から外へ光が漏れるのが防止される。   According to the above configuration, since the cores of the optical fibers are separated from each other by the integrated clad in the tapered portion, it becomes easy to maintain optical independence in the optical fibers. For this reason, it is possible to allocate light projection and light reception to individual optical fibers. In addition, the core is processed to have an appropriate thickness by applying tension by pulling the core so that the core is deformed from a circular shape in the molten state. In addition, even if it is not a glass tube that contains additives, light leaked from each optical fiber by being covered with the outside air such as air having a refractive index lower than that of the glass tube if used in a state where it is exposed to the outside air. However, since light is refracted at the interface between the glass tube and the outside air, light is prevented from leaking out from the glass tube.

第3の発明では、第1又は第2の発明において、
各光ファイバーにレーザ光源が接続され、上記テーパ加工部の先端から出射されたレーザ光により加工を行う、加工用プローブとする。
In the third invention, in the first or second invention,
A processing light source is connected to each optical fiber, and processing is performed by laser light emitted from the tip of the taper processing portion.

上記の構成によると、レーザ光源から入射されたレーザ光がテーパ加工部で高密度となって先端から出射されるので、表面を選択的に加工できる。   According to the above configuration, the laser light incident from the laser light source is emitted from the tip at a high density at the tapered portion, so that the surface can be selectively processed.

第4の発明では、第1乃至第3のいずれか1つの発明において、
上記バンドル部側から上記各光ファイバの一部に入射された信号が該各光ファイバを通って上記テーパ加工部の先端から射出されると共に、該テーパ加工部の先端から残りの上記各光ファイバに入射された別の信号が該各光ファイバを通って上記バンドル部から射出されるように構成されている。
In a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
A signal incident on a part of each optical fiber from the bundle part side is emitted from the tip of the tapered portion through the optical fiber, and the remaining optical fibers from the tip of the tapered portion. Another signal incident on the optical fiber is emitted from the bundle portion through the optical fibers.

上記の構成によると、テーパ加工部において、各光ファイバがコアが溶融されたクラッドによって互いに隔てられた状態を保っているので、例えば、バンドル部の中心側の各光ファイバに光を入射し、これら各光ファイバを通ってテーパ加工部の先端から集光されて高いパワー密度の光が照射対象物に向けて射出され、この照射対象物で反射された光をテーパ加工部の先端の外周側の各光ファイバから入射させ、バンドル部から取り出すことが可能となる。   According to the above configuration, since each optical fiber is kept separated from each other by the clad in which the core is melted in the tapered processing portion, for example, light is incident on each optical fiber on the center side of the bundle portion, Through these optical fibers, light having a high power density collected from the tip of the tapered processing part is emitted toward the irradiation object, and the light reflected by this irradiation object is reflected on the outer peripheral side of the tip of the taper processing part. It becomes possible to make it enter from each optical fiber of this, and to take out from a bundle part.

第5の発明では、第4の発明において、
プローブ光を入射して反射した信号光を受光する表面分析用プローブとする。
In the fifth invention, in the fourth invention,
A surface analysis probe that receives signal light reflected by incident probe light is used.

上記の構成によると、照射対象物の表面に高いパワー密度のプローブ光を照射し、かつ、その反射光を受光できるので、表面分析に適している。   According to the above configuration, since the surface of the irradiation object can be irradiated with the probe light with high power density and the reflected light can be received, it is suitable for surface analysis.

第6の発明では、第1乃至第5のいずれか1つの発明において、
上記テーパ加工部の先端から開口数が0.5以上0.9以下である出射光を出射可能である。
In a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
Outgoing light having a numerical aperture of 0.5 or more and 0.9 or less can be emitted from the tip of the tapered portion.

上記の構成によると、テーパ加工部で先端が先細となっているため、従来にない高い開口数の出射光が得られる。なお、開口数(NA)とは、入出射可能な最大角度を示す指数である。   According to said structure, since the front-end | tip is tapering in the taper process part, the emitted light of high numerical aperture which is not in the past is obtained. The numerical aperture (NA) is an index indicating the maximum angle at which light can enter and exit.

第7の発明では、第6の発明において、
アレイ型発光デバイスと共に用いられ、該アレイ型発光デバイスからの出射光を上記テーパ加工部の先端面から入射可能に構成されている。
In a seventh invention, in the sixth invention,
It is used together with an array type light emitting device, and is configured such that light emitted from the array type light emitting device can be incident from the front end surface of the tapered portion.

上記の構成によると、高密度に配列された高い開口数のアレイ型発光デバイスの出射光をテーパ加工部の先端面から受光できる。   According to said structure, the emitted light of the high numerical aperture array type light-emitting device arranged in high density can be received from the front end surface of a taper process part.

第8の発明では、第1乃至第7のいずれか1つの発明において、
上記ガラス管は、二層構造であり、外側のガラス管は、内側のガラス管よりも屈折率が低い構成とする。
In an eighth invention, in any one of the first to seventh inventions,
The glass tube has a two-layer structure, and the outer glass tube has a lower refractive index than the inner glass tube.

上記の構成によると、外側のガラス管で光が屈折されるので、ガラス管から外へ光が漏れるのが確実に防止される。   According to said structure, since light is refracted by an outside glass tube, it is prevented reliably that light leaks outside from a glass tube.

第9の発明では、
コア及びクラッドを有する光ファイバが複数束ねられたバンドルファイバを製造する方法を前提とする。
In the ninth invention,
A method for manufacturing a bundle fiber in which a plurality of optical fibers having a core and a clad are bundled is assumed.

そして、上記製造方法では、
上記コア及びクラッドを有する光ファイバを複数束ねてバンドル部を形成し、
上記クラッドよりも屈折率の低いガラス管に上記バンドル部を挿入して該バンドル部と該ガラス管とを加熱して溶融加工し、
上記ガラス管が溶融一体化されたバンドル部に張力を印加し、
上記状態のバンドル部を加熱し、各光ファイバが溶融され、それぞれの上記コアが溶融された上記クラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられた状態で断面円形から変形されるように、徐々に外径が小さくなるテーパ加工部を形成し、
上記加熱を終了し、
上記テーパ加工部の先端を切断し、
上記テーパ加工部の先端面を研磨する構成とする。
And in the above manufacturing method,
A bundle part is formed by bundling a plurality of optical fibers having the core and the cladding,
The bundle part is inserted into a glass tube having a refractive index lower than that of the cladding, and the bundle part and the glass tube are heated and melt processed,
Apply tension to the bundle part where the glass tube is fused and integrated,
The bundle part in the above state is heated so that each optical fiber is melted, and the respective cores are deformed from a circular cross section while being separated from each other so as to be optically independent by the melted clad. , Forming a tapered part that gradually reduces the outer diameter,
End the above heating,
Cut the tip of the taper part,
The tip end surface of the tapered portion is polished.

上記の構成によると、張力が印加された状態でバンドル部を溶融するので、それぞれのコアが断面円形から変形されながら、溶融されたクラッドによって互いに隔てられた状態で徐々に外径が小さくなるテーパ加工部を加工しやすい。このように加工されたテーパ加工部において、各光ファイバのコアが溶融されたクラッドによって互いに隔てられているので、各光ファイバで光学的に独立性を保ちやすくなる。このため、個々の光ファイバに投光及び受光を割り振ることが可能となる。さらに、テーパ加工部に被覆が設けられなくても、クラッドよりも屈折率の低いガラス管で覆われているので、テーパ化により拡大した開口数の光も閉じこめて先端面まで伝搬することができる。   According to the above configuration, since the bundle portion is melted in a state where a tension is applied, each outer core is deformed from a circular cross-section, and the outer diameter gradually decreases while being separated from each other by the melted clad. Easy to machine the machined part. In the taper processed portion processed in this way, the cores of the optical fibers are separated from each other by the melted clad, so that it becomes easy to maintain optical independence in each optical fiber. For this reason, it is possible to allocate light projection and light reception to individual optical fibers. Furthermore, even if the tapered portion is not provided with a coating, it is covered with a glass tube having a refractive index lower than that of the cladding, so that light with a numerical aperture increased by tapering can be confined and propagated to the tip surface. .

以上説明したように、本発明によれば、バンドル部の先端に、各光ファイバが一体化され、それぞれのコアが断面円形から変形されると共に一体化されたクラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられた状態で先端に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ加工部を設けたことにより、簡単な構成で個々の光ファイバに投光及び受光を割り振ることができる。また、バンドルファイバの先端径を小さな照射対象物に合わせて絞ることにより、光学系を用いず、任意の照射域に導光することができ、高いパワー密度の照射が可能となる。 As described above, according to the present invention, each optical fiber is integrated at the tip of the bundle portion, each core is deformed from a circular cross section, and optically independent by the integrated clad. As described above, by providing the tapered portion where the outer diameter gradually decreases toward the tip while being separated from each other, it is possible to allocate light projection and light reception to each optical fiber with a simple configuration. Further, by narrowing the tip diameter of the bundle fiber in accordance with a small irradiation object, it can be guided to an arbitrary irradiation area without using an optical system, and irradiation with a high power density is possible.

また、本発明によれば、クラッドよりも屈折率の低いガラス管が溶融一体化されたバンドル部に張力を印加して加熱して各光ファイバを溶融させ、それぞれのコアが断面円形から変形されるように溶融されたクラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられた状態で徐々に外径が小さくなるテーパ加工部を形成するようにしたことにより、容易に個々の光ファイバに投光及び受光を割り振ることができるバンドルファイバを製造することができる。 Further, according to the present invention, a tension is applied to the bundle portion in which a glass tube having a refractive index lower than that of the cladding is fused and heated to melt each optical fiber, and each core is deformed from a circular cross section. In order to maintain optical independence by the melted clad, tapered portions that gradually decrease in outer diameter are formed while being separated from each other, so that each optical fiber can be easily cast. A bundle fiber that can allocate light and light reception can be manufactured.

バンドルファイバの構成を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows the structure of a bundle fiber typically. 光ファイバの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of an optical fiber. テーパ加工部の先端面を拡大して示す側面図である。It is a side view which expands and shows the front end surface of a taper process part.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態のバンドルファイバ1を示し、このバンドルファイバ1は、図2に拡大して断面を示すように、石英ガラス等で構成されるコア2及びこのコア2を囲み、コア2よりも屈折率の低い石英ガラス等で構成されるクラッド3を有する光ファイバ4を複数(本実施形態では、19本)含んでいる。光ファイバ4の一端には、信号を入出力する機器に接続するためのコネクタ4aが設けられている。光ファイバ4の本数は、特に限定されないが、六方最密充填構造を実現できる7本、19本、31本、61本等が好ましい。しかし、31本を超えると厳密に六方最密充填構造でなくてもよい。光ファイバ4のサイズは特に限定されないが、例えば本実施形態では、コア2の外径が115μmで光ファイバ4の外径が125μmである。   FIG. 1 shows a bundle fiber 1 according to an embodiment of the present invention. The bundle fiber 1 surrounds a core 2 made of quartz glass or the like as shown in FIG. A plurality of optical fibers 4 (19 in the present embodiment) having a clad 3 made of quartz glass or the like having a refractive index lower than 2 are included. One end of the optical fiber 4 is provided with a connector 4a for connecting to a device that inputs and outputs signals. The number of optical fibers 4 is not particularly limited, but is preferably 7, 19, 31, 61, etc. that can realize a hexagonal close-packed structure. However, if it exceeds 31, it does not have to be strictly a hexagonal close-packed structure. The size of the optical fiber 4 is not particularly limited. For example, in this embodiment, the outer diameter of the core 2 is 115 μm and the outer diameter of the optical fiber 4 is 125 μm.

バンドルファイバ1は、これらの光ファイバ4が複数束ねられたバンドル部5を備えている。また、バンドル部5の先端には、先端に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ加工部6が連続している。テーパ加工部6及びバンドル部5は、ガラス管7で覆われた状態で溶融されている。このガラス管7は、光ファイバ4(クラッド3)よりも屈折率を下げる添加物(例えば、ボロン、フッ素など)を含む石英ガラスよりなる。バンドル部5における光ファイバ4の溶融状態では、コア2の断面は円形に保たれたままである。   The bundle fiber 1 includes a bundle portion 5 in which a plurality of these optical fibers 4 are bundled. In addition, a taper-processed portion 6 that is gradually reduced in outer diameter toward the tip is continuous with the tip of the bundle portion 5. The taper processed portion 6 and the bundle portion 5 are melted in a state covered with the glass tube 7. The glass tube 7 is made of quartz glass containing an additive (for example, boron, fluorine, etc.) that lowers the refractive index than the optical fiber 4 (cladding 3). In the molten state of the optical fiber 4 in the bundle portion 5, the cross section of the core 2 remains circular.

図3に示すように、テーパ加工部6では、各光ファイバ4が溶融され、それぞれのコア2が溶融されたクラッド3によって互いに隔てられている。コア2の断面形状は、円形から若干変形している。隣り合うクラッド3は互いに溶融して一体化されている。テーパ加工部6の先端面6aの外径は、例えば50μmである。約30μmまで細くすることは可能であるが、それ以上細くすると、各コア2の外径が5μmよりも小さくなって光を伝搬する能力が低下すると共に、先端面6aの研磨加工が困難となるので、好ましくない。   As shown in FIG. 3, in the taper processing portion 6, each optical fiber 4 is melted, and each core 2 is separated from each other by a melted clad 3. The cross-sectional shape of the core 2 is slightly deformed from a circular shape. Adjacent clads 3 are fused together and integrated. The outer diameter of the tip surface 6a of the taper processing portion 6 is, for example, 50 μm. Although it is possible to reduce the thickness to about 30 μm, if the diameter is further increased, the outer diameter of each core 2 becomes smaller than 5 μm, and the ability to propagate light is lowered, and polishing of the tip surface 6 a becomes difficult. Therefore, it is not preferable.

−バンドルファイバの製造方法−
次に、本実施形態にかかるバンドルファイバ1の製造方法について説明する。
-Manufacturing method of bundle fiber-
Next, the manufacturing method of the bundle fiber 1 concerning this embodiment is demonstrated.

まず、コア2及びクラッド3を有する光ファイバ4を複数本(例えば、19本)用意する。   First, a plurality (for example, 19) of optical fibers 4 having a core 2 and a clad 3 are prepared.

次いで、各光ファイバ4を六方最密充填構造となるように整列させて束ねてバンドル部5を形成する。なお、整列後又は整列前に光ファイバ4の被覆(シリコーン被膜など)をアルコール等により除去しておく。   Next, the optical fibers 4 are aligned and bundled to form a hexagonal close-packed structure to form a bundle portion 5. Note that the coating (silicone coating or the like) of the optical fiber 4 is removed with alcohol or the like after or before alignment.

次いで、ボロン、フッ素などの添加物を含んだガラス管7を用意する。ガラス管7のサイズは、例えば、内径650μm、外径780μm及び長さ100mm程度とする。   Next, a glass tube 7 containing an additive such as boron or fluorine is prepared. The size of the glass tube 7 is, for example, an inner diameter of 650 μm, an outer diameter of 780 μm, and a length of about 100 mm.

次いで、ガラス管7にバンドル部5を挿入する。   Next, the bundle part 5 is inserted into the glass tube 7.

次いで、ガストーチ、ヒータなどにより、バンドル部5とガラス管7とを加熱して溶融加工する。このとき、バンドル部5に張力を加えないので、コア2の外径は保たれている。   Next, the bundle portion 5 and the glass tube 7 are heated and melt processed by a gas torch, a heater, or the like. At this time, since the tension is not applied to the bundle portion 5, the outer diameter of the core 2 is maintained.

次いで、ガラス管7が溶融一体化されたバンドル部5を引っ張って張力を印加する。このとき、熱を加えていないので、バンドル部5は伸びない。   Next, tension is applied by pulling the bundle part 5 in which the glass tube 7 is fused and integrated. At this time, since no heat is applied, the bundle portion 5 does not stretch.

次いで、張力が印加された状態のバンドル部5をガストーチ20、ヒータなどにより加熱する。このときに上記印加された張力によって引っ張られてテーパ加工部6が徐々に伸びていく。そして、張力及び熱量を調整することにより、図3に示すように、各光ファイバ4のコア2が溶融されたクラッド3によって互いに隔てられた状態で徐々に外径が小さくなるテーパ加工部6が形成される。   Next, the bundle part 5 in a state where the tension is applied is heated by the gas torch 20, a heater or the like. At this time, the tapered portion 6 is gradually extended by being pulled by the applied tension. Then, by adjusting the tension and the amount of heat, as shown in FIG. 3, the taper processed portion 6 gradually decreases in outer diameter while the core 2 of each optical fiber 4 is separated from each other by the melted cladding 3. It is formed.

次いで、加熱を終了すると、テーパ加工部6の伸びが停止する。   Next, when the heating is finished, the elongation of the taper processed portion 6 is stopped.

次いで、テーパ加工部6の先端面6aを適切な位置で切断する。   Next, the front end surface 6a of the taper processing portion 6 is cut at an appropriate position.

最後にテーパ加工部6の先端面6aを研磨する。   Finally, the front end surface 6a of the tapered portion 6 is polished.

このように、張力が印加された状態でバンドル部5を溶融するので、それぞれのコア2の外形サイズができるだけ偏りのないように、溶融されたクラッド3によって互いに隔てられた状態で徐々に外径が小さくなるテーパ加工部6を加工しやすい。   In this way, since the bundle portion 5 is melted in a state where tension is applied, the outer diameter is gradually increased while being separated from each other by the melted clad 3 so that the outer size of each core 2 is not biased as much as possible. It is easy to process the taper processing portion 6 in which becomes smaller.

このように加工されたテーパ加工部6において、各光ファイバ4のコア2が溶融されたクラッド3によって互いに隔てられているので、各光ファイバ4で光学的に独立性を保ちやすくなる。このため、個々の光ファイバ4に投光及び受光を割り振ることが可能となる。   Since the core 2 of each optical fiber 4 is separated from each other by the melted clad 3 in the taper processing portion 6 processed in this way, it becomes easy to maintain optical independence in each optical fiber 4. For this reason, it becomes possible to allocate light projection and light reception to each optical fiber 4.

−バンドルファイバの使用方法−
このように製造されたバンドルファイバ1は、コネクタ4a側から入射された複数の伝送光の断面積をテーパ加工部6で縮小させることで、非常に高いパワー密度が得られる。ガラス管7の屈折率がクラッド3の屈折率よりも低いので、各光ファイバ4から光が漏れたとしても、ガラス管7から外へ光が漏れるのが防止される。例えば、波長405nmで92kW/cm2のパワー密度が得られる。
-How to use bundle fiber-
The bundle fiber 1 manufactured in this way can obtain a very high power density by reducing the cross-sectional area of the plurality of transmission lights incident from the connector 4a side by the taper processing portion 6. Since the refractive index of the glass tube 7 is lower than the refractive index of the cladding 3, even if light leaks from each optical fiber 4, light is prevented from leaking out from the glass tube 7. For example, a power density of 92 kW / cm 2 can be obtained at a wavelength of 405 nm.

また、コネクタ4a側から各光ファイバ4の一部に信号を入射させ、この信号を各光ファイバ4を通してテーパ加工部6の先端面6aから射出させる一方、テーパ加工部6の先端面6aから残りの各光ファイバ4に別の信号を入射し、各光ファイバ4を通してバンドル部5から射出させることができる。このように各光ファイバ4に投光及び受光を割り振ることができ、細径光プローブとしての使用が可能となる。   Further, a signal is incident on a part of each optical fiber 4 from the connector 4 a side, and this signal is emitted from the front end surface 6 a of the taper processing portion 6 through each optical fiber 4, while remaining from the front end surface 6 a of the taper processing portion 6. Another signal can be incident on each optical fiber 4 and emitted from the bundle portion 5 through each optical fiber 4. Thus, light projection and light reception can be assigned to each optical fiber 4 and can be used as a small-diameter optical probe.

例えば、バンドル部5の中心側の各光ファイバ4に光を入射し、この光を各光ファイバ4を通してテーパ加工部6の先端面6aから集光させて高いパワー密度の光を射出させて照射対象物に照射し、この照射対象物で反射された光をテーパ加工部6の先端面6aの外周側の各光ファイバ4に入射させ、反対側のコネクタ4aから取り出す表面分析用プローブとして使用することができる。   For example, light is incident on each optical fiber 4 on the center side of the bundle portion 5, and this light is condensed from the tip surface 6 a of the tapered processing portion 6 through each optical fiber 4 to emit light with high power density. The target is irradiated with light, and the light reflected by the irradiation target is incident on each optical fiber 4 on the outer peripheral side of the distal end surface 6a of the taper processed portion 6 and used as a surface analysis probe that is taken out from the connector 4a on the opposite side. be able to.

さらに、コネクタ4aに個別に入射を行うことにより、先端面6aから出射される光量又は照射パターンに変化を持たせることができる。   Furthermore, by individually entering the connector 4a, the amount of light emitted from the distal end surface 6a or the irradiation pattern can be changed.

また、コネクタ4aから入射された入射光は、テーパ加工部6を通って出射されるときに開口数が拡大される。被覆が存在する通常のテーパ構造では、入射光はテーパ加工部において放射されて先端面まで伝搬されないが、本実施形態のバンドルファイバ1では、テーパ加工部6に被覆が設けられず、フッ素やボロンなどの添加物を含んだガラス管7で覆われているので、テーパ化により拡大した開口数の光も閉じこめて先端面6aまで伝搬することができる。このため、高いパワー密度が得られる。さらに高開口数(0.5以上0.9以下)のため、高パワー密度領域が先端面6aに限定され、軸方向(深さ)への影響が少なく、照射対象物の表面にパワーを集中できる。このため、レーザによる微細加工、レーザ医療など加工物(照射部位)に対してパワー密度が要求される加工用プローブに適する。   Moreover, the numerical aperture of the incident light incident from the connector 4a is increased when the incident light is emitted through the taper processing portion 6. In a normal taper structure with a coating, incident light is radiated at the taper processing portion and is not propagated to the tip surface. However, in the bundle fiber 1 of the present embodiment, the taper processing portion 6 is not provided with a coating, and fluorine or boron is used. Since it is covered with the glass tube 7 containing additives such as these, light having a numerical aperture increased by taper can be confined and propagated to the tip surface 6a. For this reason, a high power density is obtained. Furthermore, because of the high numerical aperture (0.5 or more and 0.9 or less), the high power density region is limited to the tip surface 6a, and there is little influence on the axial direction (depth), and power is concentrated on the surface of the irradiation object. it can. For this reason, it is suitable for a processing probe that requires a power density for a workpiece (irradiation site) such as fine processing by laser and laser medical treatment.

さらには、溶融端末であるため、高い耐熱性、耐候性等を要求される製品に適用でき、アウトガスの発生がなくクリーンであるという特徴もある。   Furthermore, since it is a melting terminal, it can be applied to products that require high heat resistance, weather resistance, etc., and is characterized by being clean and free from outgassing.

また、アレイ型発光デバイスと共に用いれば、テーパ加工部6の先端面6aからアレイ型発光デバイスからの高密度に配列された高い開口数の出射光を入射させることもできる。アレイ型発光デバイスとしては、面発光レーザLEDなどが考えられる。   Further, when used with an array type light emitting device, emitted light with a high numerical aperture arranged from the array type light emitting device can be made incident from the tip surface 6a of the taper processed portion 6. As the array type light emitting device, a surface emitting laser LED or the like can be considered.

(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
(Other embodiments)
The present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.

すなわち、上記実施形態では、テーパ加工部6は、フッ素やボロンなどの添加物を含んだ石英ガラス管7で覆われているが、特に添加物を含めたガラス管7でなくても、外気に触れる状態で使用すれば、ガラス管7よりも屈折率の低い空気などの外気に覆われることにより、各光ファイバ4から光が漏れたとしても、ガラス管7と外気との境界面で光が屈折されるので、ガラス管7から外へ光が漏れるのが防止される。   That is, in the above-described embodiment, the taper processed portion 6 is covered with the quartz glass tube 7 containing an additive such as fluorine or boron. When used in a touched state, even if light leaks from each optical fiber 4 by being covered with outside air such as air having a refractive index lower than that of the glass tube 7, light is emitted at the interface between the glass tube 7 and outside air. Since the light is refracted, the light is prevented from leaking out from the glass tube 7.

また、ガラス管7を二層構造とし、外側のガラス管7は、内側のガラス管7よりも屈折率の低いものとしてもよい。このことでも、外側のガラス管7で光が屈折されるので、ガラス管7から外へ光が漏れるのが確実に防止される。   The glass tube 7 may have a two-layer structure, and the outer glass tube 7 may have a lower refractive index than the inner glass tube 7. Even in this case, the light is refracted by the outer glass tube 7, so that the light is surely prevented from leaking out from the glass tube 7.

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。   In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or a use.

以上説明したように、本発明は、コア及びコアよりも屈折率の低いクラッドを有する光ファイバが複数束ねられたバンドルファイバ及びその製造方法について有用である。   As described above, the present invention is useful for a bundle fiber in which a plurality of optical fibers having a core and a clad having a refractive index lower than that of the core are bundled, and a manufacturing method thereof.

1 バンドルファイバ
2 コア
3 クラッド
4 ファイバ
4 光ファイバ
4a コネクタ
5 バンドル部
6 テーパ加工部
6a 先端面
7 ガラス管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bundle fiber 2 Core 3 Clad 4 Fiber 4 Optical fiber 4a Connector 5 Bundle part 6 Taper process part 6a Tip surface 7 Glass tube

Claims (9)

コア及び該コアよりも屈折率の低いクラッドを有する光ファイバが複数束ねられたバンドルファイバにおいて、
上記光ファイバが複数束ねられたバンドル部と、
上記バンドル部の先端に連続し、先端に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ加工部とを備え、
少なくとも上記テーパ加工部は、上記クラッドよりも屈折率の低いガラス管で覆われた状態で張力を印加しながら溶融され、先端に向かって徐々に外径が小さくなるように加工され、該テーパ加工部では、各光ファイバが一体化され、それぞれの上記コアが断面円形から変形されると共に、一体化された上記クラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられている
ことを特徴とするバンドルファイバ。
In a bundle fiber in which a plurality of optical fibers having a core and a clad having a refractive index lower than that of the core are bundled,
A bundle part in which a plurality of the optical fibers are bundled;
Continuing on the tip of the bundle part, comprising a taper processed part that gradually decreases in outer diameter toward the tip,
At least the tapered portion is melted while applying tension in a state covered with a glass tube having a refractive index lower than that of the clad, and is processed so that the outer diameter gradually decreases toward the tip. The optical fibers are integrated, the cores are deformed from a circular cross section, and are separated from each other by the integrated clad so as to be optically independent. Bundle fiber.
コア及び該コアよりも屈折率の低いクラッドを有する光ファイバが複数束ねられたバンドルファイバにおいて、
上記光ファイバが複数束ねられたバンドル部と、
上記バンドル部の先端に連続し、先端に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ加工部とを備え、
少なくとも上記テーパ加工部は、ガラス管で覆われた状態で張力を印加しながら溶融され、先端に向かって徐々に外径が小さくなるように加工され、該テーパ加工部では、各光ファイバが一体化され、それぞれの上記コアが断面円形から変形されると共に、一体化された上記クラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられ、上記ガラス管が外に触れる状態で使用される
ことを特徴とするバンドルファイバ。
In a bundle fiber in which a plurality of optical fibers having a core and a clad having a refractive index lower than that of the core are bundled,
A bundle part in which a plurality of the optical fibers are bundled;
Continuing on the tip of the bundle part, comprising a taper processed part that gradually decreases in outer diameter toward the tip,
At least the tapered portion is melted while applying tension in a state covered with a glass tube, and is processed so that the outer diameter gradually decreases toward the tip. In the tapered portion, each optical fiber is integrated. ized, that with each of said core is deformed from a circular cross section, separated from each other so as to keep the optically independent by integrated the cladding, is used in a state where the glass tube touches the outer air Bundle fiber characterized by
請求項1又は2に記載のバンドルファイバにおいて、
上記各光ファイバーにレーザ光源が接続され、上記テーパ加工部の先端から出射されたレーザ光により加工を行う、加工用プローブである
ことを特徴とするバンドルファイバ。
The bundle fiber according to claim 1 or 2,
A bundle fiber characterized by being a processing probe in which a laser light source is connected to each of the optical fibers, and processing is performed by laser light emitted from the tip of the taper processing portion.
請求項1乃至3のいずれか1つに記載のバンドルファイバにおいて、
上記バンドル部側から上記各光ファイバの一部に入射された信号が該各光ファイバを通って上記テーパ加工部の先端から射出されると共に、該テーパ加工部の先端から残りの上記各光ファイバに入射された別の信号が該各光ファイバを通って上記バンドル部から射出されるように構成されている
ことを特徴とするバンドルファイバ。
In the bundle fiber according to any one of claims 1 to 3,
A signal incident on a part of each optical fiber from the bundle part side is emitted from the tip of the tapered portion through the optical fiber, and the remaining optical fibers from the tip of the tapered portion. A bundle fiber characterized in that another signal incident on the optical fiber is emitted from the bundle part through each optical fiber.
請求項4に記載のバンドルファイバにおいて、
プローブ光を入射して反射した信号光を受光する表面分析用プローブである
ことを特徴とするバンドルファイバ。
The bundle fiber according to claim 4,
A bundle fiber, which is a surface analysis probe that receives signal light reflected by incident probe light.
請求項1乃至5のいずれか1つに記載のバンドルファイバにおいて、
上記テーパ加工部の先端から開口数が0.5以上0.9以下である出射光を出射可能である
ことを特徴とするバンドルファイバ。
The bundle fiber according to any one of claims 1 to 5,
A bundle fiber characterized in that it can emit outgoing light having a numerical aperture of 0.5 or more and 0.9 or less from the tip of the tapered portion.
請求項6に記載のバンドルファイバにおいて、
アレイ型発光デバイスと共に用いられ、該アレイ型発光デバイスからの出射光を上記テーパ加工部の先端面から入射可能に構成されている
ことを特徴とするバンドルファイバ。
The bundle fiber according to claim 6,
A bundle fiber, which is used together with an array type light emitting device, and is configured such that light emitted from the array type light emitting device can be incident from a tip end surface of the tapered portion.
請求項1乃至7のいずれか1つに記載のバンドルファイバにおいて、
上記ガラス管は、二層構造であり、外側のガラス管は、内側のガラス管よりも屈折率が低い
ことを特徴とするバンドルファイバ。
The bundle fiber according to any one of claims 1 to 7,
The bundle fiber characterized in that the glass tube has a two-layer structure, and the outer glass tube has a lower refractive index than the inner glass tube.
コア及びクラッドを有する光ファイバが複数束ねられたバンドルファイバを製造する方法において、
上記コア及びクラッドを有する光ファイバを複数束ねてバンドル部を形成し、
上記クラッドよりも屈折率の低いガラス管に上記バンドル部を挿入して該バンドル部と該ガラス管とを加熱して溶融加工し、
上記ガラス管が溶融一体化されたバンドル部に張力を印加し、
上記状態のバンドル部を加熱し、各光ファイバが溶融され、それぞれの上記コアが溶融された上記クラッドによって光学的に独立性を保つように互いに隔てられた状態で断面円形から変形されるように、徐々に外径が小さくなるテーパ加工部を形成し、
上記加熱を終了し、
上記テーパ加工部の先端を切断し、
上記テーパ加工部の先端面を研磨する
ことを特徴とするバンドルファイバの製造方法。
In a method of manufacturing a bundle fiber in which a plurality of optical fibers each having a core and a clad are bundled,
A bundle part is formed by bundling a plurality of optical fibers having the core and the cladding,
The bundle part is inserted into a glass tube having a refractive index lower than that of the cladding, and the bundle part and the glass tube are heated and melt processed,
Apply tension to the bundle part where the glass tube is fused and integrated,
The bundle part in the above state is heated so that each optical fiber is melted, and the respective cores are deformed from a circular cross section while being separated from each other so as to be optically independent by the melted clad. , Forming a tapered part that gradually reduces the outer diameter,
End the above heating,
Cut the tip of the taper part,
A method of manufacturing a bundle fiber, wherein the tip end surface of the tapered portion is polished.
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