專利名稱：光纖構(gòu)造體及其制造裝置、用于光纖構(gòu)造體中的塊狀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖構(gòu)造體及其制造裝置、用于光纖構(gòu)造體中的塊狀片。
背景技術(shù)：
激光波導(dǎo)部件作為傳輸高能量密度激光的光纖部件廣泛地應(yīng)用在加工裝置等中。專利文獻(xiàn)1中公開了上述這樣的激光波導(dǎo)部件。具體而言，在激光導(dǎo)向用光纖的 至少一端，直徑大于光纖的圓柱狀塊狀片(桿)與該光纖在同一軸上接合在一起。但是，在專利文獻(xiàn)1所公開的激光波導(dǎo)部件中，因?yàn)楣饫w端部的端面面積與塊狀 片端部的端面面積的面積差值很大，二者的熱容量也大不同，所以存在以下問題難以利用 放電、燃燒器等熔接光纖和塊狀片，其可操作性差，生產(chǎn)效率低。專利文獻(xiàn)1 美國(guó)專利第5619602號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的光纖構(gòu)造體，包括光纖和與該光纖接合的塊狀片，所述塊狀片形成為朝 著光纖接合側(cè)端部逐漸變細(xì)的形狀。本發(fā)明的光纖構(gòu)造體的制造裝置，用于制造塊狀片與光纖接合構(gòu)成的光纖構(gòu)造 體，包括片支承部、光纖支承部、移動(dòng)部、加熱部以及軸位置關(guān)系觀察部，所述片支承部支 承塊狀片，所述光纖支承部支承光纖，所述移動(dòng)部使所述片支承部和所述光纖支承部相對(duì) 移動(dòng)，以便由所述片支承部支承的塊狀片和由所述光纖支承部支承的光纖在同軸上抵接在 一起，所述加熱部對(duì)由所述片支承部支承的塊狀片和由所述光纖支承部支承的光纖加熱， 所述軸位置關(guān)系觀察部從與由所述片支承部支承的塊狀片的光纖接合側(cè)的端部相反一側(cè) 的端部，觀察塊狀片的光纖接合側(cè)端部與光纖的端部的軸位置關(guān)系。本發(fā)明的塊狀片是用于與光纖接合的塊狀片，形成為朝著光纖接合側(cè)端部逐漸變 細(xì)的形狀。


圖1是表示光纖構(gòu)造體的側(cè)視圖；圖2是表示塊狀片的側(cè)視圖；圖3是表示光纖構(gòu)造體的制造裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1示出了本實(shí)施方式所涉及的光纖構(gòu)造體10。該光纖構(gòu)造體10被裝入加工裝 置用激光導(dǎo)波部件等而使用。該光纖構(gòu)造體10包括光纖Ila和接合在光纖Ila的至少一個(gè)端部的塊狀片12。光纖Ila包括為光纖中心的由純石英形成的高折射率纖芯和為覆蓋該纖芯而設(shè)為一體的、由摻雜有氟等的石英形成的低折射率包層。而且，光纖Ila還可以包括為覆蓋 包層而設(shè)為一體的、由純石英形成的保護(hù)涂層。光纖11a，例如其長(zhǎng)度為5mm-300m，外徑 為125-1500 μ m，纖芯直徑為50-1200 μ m。在具有保護(hù)涂層的情況下，包層例如層厚度為 3-90 μ m，保護(hù)涂層的層厚為5-60 μ m。在光纖Ila中，例如纖芯的折射率為1.458，包層的 折射率為1. 440-1.454，若具有保護(hù)涂層的情況下，保護(hù)涂層的折射率為1. 458。此外，光纖 1 Ia還可以被用UV固化型樹脂等制成的覆蓋層1 Ib覆蓋，來構(gòu)成光纖纜芯11。圖2示出了塊狀片12。塊狀片12的頂端側(cè)部分12a形成為圓柱狀等。基端側(cè)部分12b朝著端部形成為 瓶頸形狀的逐漸變細(xì)的形狀?；藗?cè)部分12b的端部端面形成為與頂端側(cè)部分12a的端部 端面平行，該基端側(cè)部分12b的端部端面在光纖Ila的端部端面通過熔接而接合。也就是 說，該塊狀片12的頂端側(cè)部分12a的端面構(gòu)成光射入部或光射出部，基端側(cè)部分12b的端 部構(gòu)成光纖接合側(cè)端部。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣庠诒裙饫w端的端部端面寬大的塊狀片12 的頂端側(cè)部分12a的端面射入或射出，所以即使射入或射出的光的強(qiáng)度及密度降低，這些 光也會(huì)在光纖Ila會(huì)聚，而能夠進(jìn)行高強(qiáng)度及高密度光的傳送。因此，能夠避免因高強(qiáng)度及 高密度光直接從光纖端面射入或者射出導(dǎo)致光纖Ila遭受損傷。此外，塊狀片12的基端側(cè) 部分12b的逐漸變細(xì)的形狀并不限于瓶頸形狀，還可以形成為楔子形狀等。如圖2所示，塊狀片12的頂端側(cè)部分12a的端部端面，亦即光射入端面或者光 射出端面可以被抗反射涂層(Anti Reflection Coating) 13覆蓋。在對(duì)光纖Ila的端 部的端面施加抗反射涂層處理的情況下，需要將光纖纜芯11整體投入到蒸鍍機(jī)中，或者 需要使用專用蒸鍍機(jī)；前者的情況效率低故生產(chǎn)效率差，后者的情況需要對(duì)裝置進(jìn)行改 造。但是，如果是上述結(jié)構(gòu)，則能夠在與光纖Ila熔接以前，僅將很多的塊狀片12投入通 用蒸鍍機(jī)中，進(jìn)行蒸鍍處理。此外，作為抗反射涂層13，能夠列舉出例如有二氧化鉿-二 氧化硅(HfO2-SiO2)膜、五氧化二鉭-二氧化硅(Ta2O5-SiO2)膜、三氧化二鋁-二氧化硅 (Al2O3-SiO2)膜或者五氧化二鈮-二氧化硅(Nb2O5-SiO2)膜等。塊狀片12，可以是至少頂端側(cè)部分12a的外周面經(jīng)過了噴砂等處理而表面粗糙的 片。如果是這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠在雜光等從外部射入時(shí)，不反射該雜光，而是讓該雜光射向 外部。塊狀片12，例如長(zhǎng)度為5-30mm，頂端側(cè)部分12a的端部的端面外徑D為l_25mm， 基端側(cè)部分12b的光纖接合側(cè)端部的端面外徑d為0. 2-3mm。如圖2所示，當(dāng)設(shè)塊狀片12 的頂端側(cè)部分12a的長(zhǎng)度為A，形成為逐漸變細(xì)的形狀的基端側(cè)部分12b的長(zhǎng)度為B，及基 端側(cè)部分12b的擴(kuò)展角度為θ時(shí)，優(yōu)選地，設(shè)定以上這些尺寸，以確保來自光纖Ila的光 的擴(kuò)展角度Θ’成為θ以下，且在頂端側(cè)部分12a的端部的端面的光的光徑D’成為D以 下。此外，激光的擴(kuò)展依賴于光纖Ila的數(shù)值孔徑(NA)?？紤]到以上各種情況，例如，使A 為l-19mm，B為l-29mm，以及θ為10-25°。此外，從與光纖Ila熔接時(shí)，用V型槽等支承 塊狀片12之際的可操作性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選A在Imm以上。這樣的光纖構(gòu)造體10能夠以其自身作為光學(xué)元件使用，另外，光纖Ila的長(zhǎng)度為 相對(duì)較短的5-100mm且塊狀片12僅與光纖的一個(gè)端部接合所構(gòu)成的部件也能夠作光學(xué)部 件使用。如果使用這樣的光學(xué)部件，則能夠很容易地構(gòu)成一個(gè)新的光纖構(gòu)造體10，即光纖的 另一個(gè)端部和其它光纖Ila的端部通過光纖之間的相互連接，就在光纖端部設(shè)置有塊狀片120上述結(jié)構(gòu)的光纖構(gòu)造體10，能夠通過邊對(duì)塊狀片12的光纖接合側(cè)端部及光纖Ila 的端部加熱，邊使二者抵緊來形成。如上所述，在該光纖構(gòu)造體10中，因?yàn)閴K狀片12形成為朝著光纖接合側(cè)端部逐漸 變細(xì)的形狀，所以縮小了光纖Ila的端部的端面面積和塊狀片12的光纖接合側(cè)端部的端面 面積的面積差，二者的熱容量接近，故能夠很容易地將二者熔接，其結(jié)果就能夠獲得很高的 生產(chǎn)效率。這里，從優(yōu)選塊狀片12的光纖接合側(cè)端部的熱容量和光纖Ila的端部的熱容量接 近這一觀點(diǎn)來看，優(yōu)選前者的端面外徑是后者的端面外徑的1-5倍。從光纖Ila在與塊狀片12連接之際的加熱所產(chǎn)生的變形對(duì)纖芯和包層的影響小 的觀點(diǎn)來看，與由纖芯和包層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)相比，優(yōu)選由纖芯、包層以及保護(hù)涂層構(gòu)成的
三層結(jié)構(gòu)。接下來，對(duì)光纖構(gòu)造體制造裝置20進(jìn)行說明。圖3示出了該光纖構(gòu)造體制造裝置20的結(jié)構(gòu)。該光纖構(gòu)造體制造裝置20包括將長(zhǎng)方體橫向放置所構(gòu)成的主體工作臺(tái)21。此外， 設(shè)該主體工作臺(tái)21的長(zhǎng)度方向?yàn)閄方向，高度方向?yàn)閅方向，寬度方向?yàn)閆方向。在主體工作臺(tái)21的一端設(shè)置有支承光纖Ila的光纖支承部22，同時(shí)在另一端設(shè)置 有支承塊狀片12的片支承部23。在X方向上可動(dòng)的X方向可動(dòng)部件24、在Y方向上可動(dòng)的Y方向可動(dòng)部件25以及 在ζ方向上可動(dòng)的Z方向可動(dòng)部件26，按照從下往上的順序依次疊層，光纖支承部22放置 在該疊層之上。光纖支承部22由上下一對(duì)部件構(gòu)成，在上側(cè)部件的下表面一側(cè)和下側(cè)部件 的上表面一側(cè)分別形成有V形槽，由這些V形槽將從繞線管上抽出來的光纖纜芯11上下夾 住以便支承。片支承部23也是由上下一對(duì)部件構(gòu)成，在上側(cè)部件的下表面一側(cè)和下側(cè)部件的 上表面一側(cè)分別形成有V形槽，由這些V形槽將塊狀片12的頂端側(cè)部分12a上下夾住以便 支承。在主體工作臺(tái)21上，于光纖支承部22和片支承部23之間設(shè)置有加熱部27。加熱部27包括在X方向、Y方向以及Z方向上可動(dòng)的可動(dòng)部件28、和設(shè)在可動(dòng)部件28之上的利用煤氣或電弧放電發(fā)出火焰的加熱部主體29。另外，加熱部27連接有對(duì)火 焰的強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)節(jié)的加熱調(diào)節(jié)部30。該光纖構(gòu)造體制造裝置20，在使光纖Ila和塊狀片12接合的位置，包括Y方向觀 察相機(jī)32、Z方向觀察相機(jī)33和Z方向擴(kuò)大觀察相機(jī)34以及X方向觀察相機(jī)(軸位置關(guān) 系觀察部)31，其中，Y方向觀察相機(jī)32設(shè)置在該位置的上方，Z方向觀察相機(jī)33和Z方向 擴(kuò)大觀察相機(jī)34分別設(shè)置在該位置的側(cè)面，X方向觀察相機(jī)(軸位置關(guān)系觀察部)31設(shè)置 在與由片支承部23支承的塊狀片12的光纖接合側(cè)端部相反的那一側(cè)。Y方向觀察相機(jī)32、Z方向觀察相機(jī)33和Z方向擴(kuò)大觀察相機(jī)34以及X方向觀 察相機(jī)31，分別由CXD相機(jī)構(gòu)成。Y方向觀察相機(jī)32、Z方向觀察相機(jī)33和Z方向擴(kuò)大觀 察相機(jī)34分別從與軸垂直的方向觀察塊狀片12的光纖接合側(cè)端部和光纖Ila的端部的軸 位置關(guān)系。X方向觀察相機(jī)31從軸向觀察塊狀片12的光纖接合側(cè)端部和光纖Ila的與塊狀片接合側(cè)端部的軸位置關(guān)系。Y方向觀察相機(jī)32、Z方向觀察相機(jī)33、Z方向擴(kuò)大觀察相機(jī)34和X方向觀察相機(jī)31各自與監(jiān)控器35連接。監(jiān)控器35的畫面被分割為4個(gè)部分，分別表示這些相機(jī)各自 攝制的影像。接下來說明利用該光纖構(gòu)造體制造裝置20制造光纖構(gòu)造體10的制造方法。首先，以覆蓋層lib剝離后露出的光纖Ila朝內(nèi)側(cè)突出的方式由光纖支承部22支承光纖纜芯11的同時(shí)，由片支承部23支承塊狀片12，使形成為逐漸變細(xì)的形狀的基端側(cè)部 分12b朝內(nèi)側(cè)突出。接下來，利用X方向可動(dòng)部件24、Y方向可動(dòng)部件25以及Z方向可動(dòng)部件26決定由光纖支承部22支承的光纖Ila的位置，以使光纖端部的端面與由片支承部23支承的塊 狀片12的光纖接合側(cè)端部的端面正對(duì)。于是，X方向可動(dòng)部件24、Y方向可動(dòng)部件25以及 Z方向可動(dòng)部件26構(gòu)成移動(dòng)部。此時(shí)，在監(jiān)控器35上觀看Y方向觀察相機(jī)32、Ζ方向觀察 相機(jī)33、Z方向擴(kuò)大觀察相機(jī)34以及X方向觀察相機(jī)31各自攝制的影像，確認(rèn)塊狀片12 的光纖接合側(cè)端部與光纖Ua的端部的軸位置關(guān)系。接下來，利用可動(dòng)部件28將加熱部27定位在光纖Ila的端部和塊狀片12的光纖接合側(cè)端部之間。接下來，利用加熱部27對(duì)光纖Ila的端部和塊狀片12的光纖接合側(cè)端部加熱的 同時(shí)，一邊利用X方向可動(dòng)部件24讓光纖支承部22移動(dòng)，使光纖Ila的端部逐漸地接近由 片支承部23支承的塊狀片12的光纖接合側(cè)端部，一邊讓它們抵緊熔接。此時(shí)，在監(jiān)控器35 上觀看Y方向觀察相機(jī)32、Z方向觀察相機(jī)33、Z方向擴(kuò)大觀察相機(jī)34以及X方向觀察相 機(jī)31各自攝制的影像，確認(rèn)塊狀片12的光纖接合側(cè)端部與光纖Ila的端部的軸位置關(guān)系。接下來，加熱部27停止加熱，并同時(shí)利用X方向可動(dòng)部件24移動(dòng)光纖支承部22， 對(duì)光纖Ila和塊狀片12的熔接部分施加微弱的張力。之后，解除光纖支承部22和片支承部23的支承，取下光纖構(gòu)造體10。在用于使光纖相互接合的光纖熔接裝置中，能夠從垂直于軸的方向確認(rèn)光纖的端 部的軸位置關(guān)系來調(diào)芯，卻不能夠從軸向確認(rèn)以調(diào)芯。但是，在該光纖構(gòu)造體制造裝置20 中，因?yàn)樵O(shè)置有X方向觀察相機(jī)31，所以能夠從軸向確認(rèn)塊狀片12的光纖接合側(cè)端部與光 纖Ila的端部的軸位置關(guān)系來調(diào)芯。由此，便能夠判斷熔接的好壞，例如在熔接部分是否產(chǎn) 生氣泡、光纖Ila的端部端面是否變形等。而且，如有必要，還能夠進(jìn)一步加熱去除氣泡或 者使氣泡縮小等。產(chǎn)業(yè)實(shí)用性本發(fā)明對(duì)光纖構(gòu)造體及其制造裝置、以及用于該光纖構(gòu)造體中的塊狀片很有用。
權(quán)利要求
一種光纖構(gòu)造體，包括光纖和與該光纖接合的塊狀片，其特征在于所述塊狀片形成為朝著光纖接合側(cè)端部逐漸變細(xì)的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖構(gòu)造體，其特征在于 所述塊狀片的逐漸變細(xì)的形狀是瓶頸形狀或楔子形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖構(gòu)造體，其特征在于所述塊狀片的與光纖接合側(cè)端部相反一側(cè)的端面覆蓋有抗反射涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖構(gòu)造體，其特征在于所述抗反射涂層是二氧化鉿_ 二氧化硅膜、五氧化二鉭_ 二氧化硅膜、三氧化二鋁_ 二 氧化硅膜或者五氧化二鈮_ 二氧化硅膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的光纖構(gòu)造體，其特征在于 所述塊狀片的至少頂端側(cè)部分的外周面經(jīng)過了噴砂處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的光纖構(gòu)造體，其特征在于所述塊狀片的光纖接合側(cè)端面的外徑是所述光纖的光纖接合側(cè)端面的外徑的1-5倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的光纖構(gòu)造體，其特征在于 所述光纖具有由纖芯、包層以及保護(hù)涂層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。
8. 一種光纖構(gòu)造體的制造裝置，用于制造塊狀片與光纖接合構(gòu)成的光纖構(gòu)造體，其特 征在于包括片支承部、光纖支承部、移動(dòng)部、加熱部以及軸位置關(guān)系觀察部， 所述片支承部支承塊狀片， 所述光纖支承部支承光纖，所述移動(dòng)部使所述片支承部和所述光纖支承部相對(duì)移動(dòng)，以便由所述片支承部支承的 塊狀片和由所述光纖支承部支承的光纖在同軸上抵接在一起，所述加熱部對(duì)由所述片支承部支承的塊狀片和由所述光纖支承部支承的光纖加熱， 所述軸位置關(guān)系觀察部從與由所述片支承部支承的塊狀片的光纖接合側(cè)的端部相反 一側(cè)的端部，觀察塊狀片的光纖接合側(cè)端部與光纖的端部的軸位置關(guān)系。
9. 一種塊狀片，用于與光纖接合，其特征在于所述塊狀片形成為朝著光纖接合側(cè)端部逐漸變細(xì)的形狀。
全文摘要
光纖構(gòu)造體(10)包括光纖(11a)和與光纖(11a)接合的塊狀片(12)，塊狀片(12)形成為朝著光纖接合側(cè)端部逐漸變細(xì)的形狀。
文檔編號(hào)G02B6/42GK101802665SQ20078010080
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者三浦昌浩, 佐竹武史, 山崎元彥, 村山學(xué) 申請(qǐng)人:三菱電線工業(yè)株式會(huì)社