JP6418967B2 - Optical fiber and light guide device with ferrule - Google Patents
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Description
本発明は、集光された太陽光を導光するフェルール付き光ファイバおよび太陽光を屋内等の離れた位置に導いて照光する導光装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber with a ferrule that guides condensed sunlight, and a light guide device that guides sunlight to a distant position such as indoors for illumination.
地球温暖化が注目されるようになり、太陽光を屋内に導光して照明を行う採光装置(たとえば、特許文献1参照)等、太陽光を利用する装置が注目されている。これらの装置の中には、フレキシブルに曲げて光を導光することができる光ファイバが用いられている。光ファイバは、高屈折率材料から成るコアと低屈折率材料からなるクラッドとで構成され、光ファイバの一方端からコアに入射された太陽光は、コアとクラッドとの界面で反射しながらコア内を進行し、光ファイバの他方端から出射される。 As global warming has attracted attention, devices that utilize sunlight, such as a daylighting device (see, for example, Patent Document 1) that performs illumination by guiding sunlight indoors, have attracted attention. In these devices, optical fibers that can be bent flexibly to guide light are used. An optical fiber is composed of a core made of a high refractive index material and a clad made of a low refractive index material, and sunlight incident on the core from one end of the optical fiber is reflected at the interface between the core and the clad. It travels inside and is emitted from the other end of the optical fiber.
これらの装置において、光ファイバに太陽光を入射する入射側、太陽光を出射する出射側のいずれにおいても光ファイバの端部を固定したり、他の装置に接続する必要がある。従来、光ファイバを装置に直接固定するためには、光ファイバの光軸合わせをしてから、光ファイバを装置の接続部分に融着したり、接着剤などで固定したりしている。 In these apparatuses, it is necessary to fix the end of the optical fiber or connect to another apparatus on either the incident side where the sunlight is incident on the optical fiber or the emission side where the sunlight is emitted. Conventionally, in order to directly fix an optical fiber to an apparatus, the optical axis of the optical fiber is aligned, and then the optical fiber is fused to a connecting portion of the apparatus or fixed with an adhesive or the like.
しかしながら、装置を組み立てたり、光ファイバを交換したりする作業のたびに、光ファイバの先端を切断し、光軸合わせをして、光ファイバを装置に固定する繁雑な作業を行うことが必要となる。また、光ファイバ中には、集光された高エネルギの太陽光が通じているので、効率よく接続しないと接続部分で発熱し損傷するという課題もある。 However, it is necessary to perform the complicated work of cutting the tip of the optical fiber, aligning the optical axis, and fixing the optical fiber to the device every time the device is assembled or the optical fiber is exchanged. Become. In addition, since concentrated high-energy sunlight passes through the optical fiber, there is a problem that if the connection is not made efficiently, heat is generated and damaged at the connection portion.
本発明の目的は、接続作業が容易で耐熱性に優れるフェルール付き光ファイバおよび導光装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical fiber with a ferrule and a light guide device that are easy to connect and have excellent heat resistance.
本発明の一態様のフェルール付き光ファイバは、第1貫通孔を有するフェルールと、
前記フェルールの一方端部に連なり、前記第1貫通孔と同軸で、前記第1貫通孔よりも大径の第2貫通孔を有するホルダ部と、
コア部と、前記コア部の端部の周囲に設けられ、前記コア部内を進行する光を、前記コア部との界面で全反射する反射部と、前記反射部が設けられた部分を除く前記コア部の残部の周囲に設けられるクラッド部とを有する光ファイバであって、前記反射部が設けられた部分の少なくとも一部が前記第1貫通孔に挿入され、前記反射部が設けられた部分の残部と前記クラッド部とが前記第2貫通孔に挿入される光ファイバと、
前記ホルダ部と前記光ファイバの外周面とを固定する接着剤層と、を備えおり、前記反射部は、金属層からなるとともに、前記金属層は、前記コア部の表面に位置したクロムを含む第1層と、前記第1層の外側の表面に位置した金を含む第2層とが積層してなることを特徴とする。
本発明の一態様のフェルール付き光ファイバは、第1貫通孔を有するフェルールと、
前記フェルールの一方端部に連なり、前記第1貫通孔と同軸で、前記第1貫通孔よりも大径の第2貫通孔を有するホルダ部と、
コア部と、前記コア部の端部の周囲に設けられ、前記コア部内を進行する光を、前記コア部との界面で全反射する反射部と、前記反射部が設けられた部分を除く前記コア部の残部の周囲に設けられるクラッド部とを有する光ファイバであって、前記反射部が設けられた部分の少なくとも一部が前記第1貫通孔に挿入され、前記反射部が設けられた部分の残部と前記クラッド部とが前記第2貫通孔に挿入される光ファイバと、
前記ホルダ部と前記光ファイバの外周面とを固定する接着剤層と、を備えおり、前記反射部は、金属層からなるとともに、前記金属層は、前記コア部の表面に位置したチタンを含む第1層と、前記第1層の外側の表面に位置した白金を含む第2層とが積層してなることを特徴とする。
An optical fiber with a ferrule of one embodiment of the present invention includes a ferrule having a first through hole,
A holder portion connected to one end of the ferrule, coaxial with the first through-hole, and having a second through-hole having a larger diameter than the first through-hole;
The core part, the reflection part provided around the end part of the core part, the reflection part totally reflecting the light traveling in the core part at the interface with the core part, and the part provided with the reflection part An optical fiber having a cladding portion provided around the remaining portion of the core portion, wherein at least a part of the portion provided with the reflecting portion is inserted into the first through hole, and the reflecting portion is provided. An optical fiber in which the remaining portion and the clad portion are inserted into the second through-hole,
An adhesive layer that fixes the holder part and the outer peripheral surface of the optical fiber, and the reflection part is made of a metal layer, and the metal layer contains chromium positioned on the surface of the core part. a first layer, a second layer comprising gold located outside the surface of the first layer is characterized Rukoto such laminated.
An optical fiber with a ferrule of one embodiment of the present invention includes a ferrule having a first through hole,
A holder portion connected to one end of the ferrule, coaxial with the first through-hole, and having a second through-hole having a larger diameter than the first through-hole;
The core part, the reflection part provided around the end part of the core part, the reflection part totally reflecting the light traveling in the core part at the interface with the core part, and the part provided with the reflection part An optical fiber having a cladding portion provided around the remaining portion of the core portion, wherein at least a part of the portion provided with the reflecting portion is inserted into the first through hole, and the reflecting portion is provided. An optical fiber in which the remaining portion and the clad portion are inserted into the second through-hole,
An adhesive layer that fixes the holder portion and the outer peripheral surface of the optical fiber, and the reflection portion is made of a metal layer, and the metal layer includes titanium positioned on a surface of the core portion. The first layer and a second layer containing platinum located on the outer surface of the first layer are laminated.
本発明の一態様の導光装置は、外光を集光する集光器と、
前記集光器で集光した光を導光する、上記のフェルール付き光ファイバと、
前記フェルール付き光ファイバによって導光された光を、被照光物に照光する照光器と、を備えることを特徴とする。
The light guide device of one embodiment of the present invention includes a light collector that collects external light;
The above optical fiber with a ferrule that guides the light collected by the condenser, and
And an illuminator that illuminates an object to be illuminated with light guided by the optical fiber with a ferrule.
本発明の一態様のフェルール付き光ファイバによれば、光ファイバの端部にフェルールとホルダ部とを備えているので、接続作業を容易にできる。 According to the optical fiber with a ferrule of one aspect of the present invention, since the ferrule and the holder are provided at the end of the optical fiber, the connection work can be facilitated.
また、コア部の端部の周囲には、コア部内を進行する光を、コア部との界面で全反射する反射部が設けられ、反射部が設けられた部分の少なくとも一部が第1貫通孔に挿入され、反射部が設けられたコア部の残部とクラッド部とがホルダ部の第2貫通孔に挿入される。ホルダ部の内周面と光ファイバの外周面とは接着剤層によって固定される。 In addition, a reflection part that totally reflects light traveling in the core part at the interface with the core part is provided around the end of the core part, and at least a part of the part provided with the reflection part passes through the first part. The remaining part of the core part inserted into the hole and provided with the reflection part and the cladding part are inserted into the second through hole of the holder part. The inner peripheral surface of the holder part and the outer peripheral surface of the optical fiber are fixed by an adhesive layer.
これにより、反射部が形成されている部分ではコア部から外に光が漏れ難いので、接着剤層の付着部分での発熱が抑制され、装置との接続作業が容易で耐熱性に優れるフェルール付き光ファイバを実現できる。 As a result, it is difficult for light to leak out from the core part in the part where the reflective part is formed, so heat generation at the part where the adhesive layer is attached is suppressed, and it is easy to connect with the device and has a ferrule with excellent heat resistance An optical fiber can be realized.
本発明の一態様の導光装置によれば、上記のフェルール付き光ファイバを用いることにより、接続部分での発熱が抑制され、装置との接続作業が容易で耐熱性に優れる導光装置を実現することができる。 According to the light guide device of one embodiment of the present invention, by using the optical fiber with a ferrule, heat generation at a connection portion is suppressed, and a light guide device that is easy to connect to the device and has excellent heat resistance is realized. can do.
本発明は、コア部と、端部においてコア部の周囲に設けられる反射部と、反射部が設けられた部分を除く残部においてコア部の周囲に設けられるクラッド部とを有する光ファイバの少なくとも一方の端部にフェルールが取り付けられたフェルール付き光ファイバである。本発明のフェルール付き光ファイバは、太陽光等の光源からの光を屋内に導光して照明を行う採光装置、導光した光を太陽電池に照射して発電する発電装置、導光した光を照射して植物を生育する植物生育装置など、光ファイバを用いて太陽光を一の位置から他の位置まで導光する装置であればどのような装置にでも好適に用いられる。また、LED等の人工光を導光する照明装置等にも好適に用いることができる。 The present invention provides at least one of an optical fiber having a core portion, a reflecting portion provided around the core portion at an end portion, and a cladding portion provided around the core portion in a remaining portion excluding a portion provided with the reflecting portion. It is an optical fiber with a ferrule in which a ferrule is attached to the end of the optical fiber. The optical fiber with a ferrule of the present invention includes a daylighting device that performs illumination by guiding light from a light source such as sunlight indoors, a power generation device that irradiates the solar cell with light that has been guided, and generates light. As long as it is an apparatus that guides sunlight from one position to another using an optical fiber, such as a plant growing apparatus that grows plants by irradiating with light, it can be suitably used. Moreover, it can be used suitably also for the illuminating device etc. which guide artificial light, such as LED.
以下、本発明の一実施形態に係るフェルール付き光ファイバ10について図面を参照して説明する。なお、図面はいずれも模式的なものであって、実際の寸法とは異なることがある。
Hereinafter, an
図1は、本発明の第1実施形態のフェルール付き光ファイバ10を示す断面図である。フェルール付き光ファイバ10は、フェルール1とホルダ部2と光ファイバ3と接着剤層9とを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
光ファイバ3は、コア部4と、端部においてコア部4の周囲に設けられる反射部6と、反射部6が設けられた部分を除く残余の部分においてコア部4の周囲に設けられるクラッド部5とを有している。光ファイバ3は材料によって分類すると、コア部4とクラッド部5とがともにガラス成分からなるガラスファイバ、コア部4とクラッド部5とがともに樹脂成分からなるプラスチックファイバ、コア部4がガラス成分からなり、クラッド部が樹
脂成分からなるポリマークラッドファイバなどを用いることができる。さらに伝送モードによって分類すると、単一モードの光を伝送するシングルモードファイバ、複数モードの光を伝送するマルチモードファイバ等を使用できる。
The
これら各種光ファイバは、クラッド部5の周囲をさらにジャケット部8で被覆したものであってもよい。ジャケット部8は光ファイバ3を保護する目的で設けられる。太陽光等の照明光を導光する目的から、比較的低価格であるマルチモードファイバ等がよく使用される。
These various optical fibers may be those in which the periphery of the
光ファイバ3の、フェルール1を取り付ける側の端部においては、クラッド部5およびジャケット部8が除去されて一旦コア部4を露出した状態としたのち、露出したコア部4の表面に反射部6を形成している。
At the end of the
フェルール1は、円柱状または円筒状部材からなり、中心軸線に沿って貫通する第1貫通孔1aを有する。第1貫通孔1aは、光ファイバ3の露出したコア部4の外形とほぼ同径の孔径を有し、表面に反射部6が形成されたコア部4が第1貫通孔1aに挿入される。反射部6が形成されたコア部4の長さは、第1貫通孔1aの長さよりも長く、フェルール1の第1貫通孔1aに挿入された状態では、反射部6が形成されたコア部4の先端側の一部4aが第1貫通孔1aに挿入されフェルール1によって覆われるが、その残部4bは第1貫通孔1aに挿入されずに反射部6が露出した状態となる。
The
反射部6が形成されたコア部4は、その先端面が、フェルール1の先端面と面一となる位置にまで第1貫通孔1aに挿入される。
The
第1貫通孔1aは、孔径が軸線方向に一定に形成されている。なお、ここでいう「孔径が一定である」とは、フェルール1の製造時に生じる製造誤差程度のばらつきは無視できるものとする。「製造誤差程度」とは、例えば0.5μm程度の誤差を意味している。第1貫通孔1aの内面の算術平均粗さRaは0.05μm以下であることが好ましい。第1貫通孔1aの内面における算術平均粗さRaが0.05μm以下である場合には、光ファイバ3のコア部4の挿入時におけるコア部4へのダメージを抑制することができる。第1貫通孔1aの孔径は、反射部6が形成されたコア部4の外径が1mmのときには、例えば1〜1.05mmに設定することができる。
The first through
また、フェルール1の先端部分は面取り部1bが設けられている。この面取り部1bを設けることによって、フェルール1を外部装置に挿入する際に、フェルール1の角部が外部装置に接触することを抑制できる。そのため、フェルール1の挿入をスムーズに行なうことができる。
Further, a chamfered
フェルール1の寸法について説明する。ここでフェルール1が取り付けられる光ファイバ3は、コア部4外形が1mm、クラッド部5外形が1.035mm、ジャケット部8外形が1.4mmのものを例として用いる。この場合には、例えば、フェルール1は、外径が2.5〜3mm、長さが10〜15mmの外形寸法に設定することができる。
The dimensions of the
この他、JIS規格またはTIA/EIA規格にて規定されているクラッド部5の外径が125μmの光ファイバ3であってもよい。この場合には、例えば、フェルール1は、外径が1〜3mm、長さが6〜12mmの外形寸法に設定することができる。
In addition, the
フェルール1の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、酸化アルミニウム(アルミナ)、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素または窒化アルミニウムなどの単体もしくはこれらの混合物を主成分として含むセラミックス、あるいは結晶化ガラスな
どのガラスセラミックスなどを用いることができる。特に、フェルール1を耐環境性および靱性に優れたものとするためには、ジルコニアを主成分とするセラミックスが好適である。
As a material of the
反射部6は、コア部4内を進行する太陽光を、コア部4との界面で全反射する。コア部4は、露出した部分が無いように、反射部6またはクラッド部5によって表面全てが被覆されていてもよく、フェルール1の第1貫通孔1aに挿入された一部4aにおいては、反射部6が形成されていない露出部分(たとえば先端部分)があってもよい。反射部6またはクラッド部5は、太陽光がコア部4から漏れ出さないように機能する。太陽光が過剰に漏れ出ると、その部分で発熱する虞がある。
The
本実施形態において、反射部6は、金属層からなる。金属層を構成する金属材料としては、コア部4との界面で太陽光を全反射できるものであればよい。金属層は、1種の金属から構成されてもよく、複数種類の金属から構成されてもよい。金属層が、複数種類の金属から構成される場合は、たとえば、複数の層が積層されてなるものであってもよい。
In this embodiment, the
金属層が複数層からなる場合、第1の例としては、コア部4の表面に形成される第1層がクロムを含む層であり、第1層の表面に積層される第2層が金を含む層である。第1層には、クロム以外の金属が含まれていてもよいが、クロムが90%以上であり、クロムのみからなるのが好ましい。第2層には、金以外の金属が含まれていてもよいが、金が90%以上であり、金のみからなるのが好ましい。
When the metal layer is composed of a plurality of layers, as a first example, the first layer formed on the surface of the
金属層が複数層からなる場合の第2の例としては、コア部4の表面に形成される第1層がチタンを含む層であり、第1層の表面に積層される第2層が白金を含む層であり、第2層の表面にさらに積層される第3層が金を含む層である。第1層には、チタン以外の金属が含まれていてもよいが、チタンが90%以上であり、チタンのみからなるのが好ましい。第2層には、白金以外の金属が含まれていてもよいが、白金が90%以上であり、白金のみからなるのが好ましい。第3層には、金以外の金属が含まれていてもよいが、金が90%以上であり、金のみからなるのが好ましい。
As a second example when the metal layer is composed of a plurality of layers, the first layer formed on the surface of the
金属層の厚みは、たとえば、0.1μm〜10μmであり、金属層が複数層からなる場合は、各層が0.11μm〜3μmである。 The thickness of a metal layer is 0.1 micrometer-10 micrometers, for example, and when a metal layer consists of multiple layers, each layer is 0.11 micrometer-3 micrometers.
コア部4の表面に金属層を形成する方法は、公知の金属薄膜形成方法を利用することができ、たとえば、蒸着、スパッタリング、無電解めっきまたは電解めっきを利用することができる。
As a method for forming a metal layer on the surface of the
ホルダ部2は、円筒状部材からなり、フェルール1の一方端部に連なり、第1貫通孔1aと同軸で、第1貫通孔1aよりも大径の第2貫通孔2aを有する。具体的にはフェルール1の後端部分が、ホルダ部2の第2貫通孔2aに嵌入してフェルール1とホルダ部2とが固定され、第1貫通孔1aと第2貫通孔2aは連通している。フェルール1が嵌入される部分はフェルール1の外径に合わせて第2貫通孔2aよりも内径の太い部分が形成される場合がある。
The
上記のように反射部6が形成されたコア部4の一部4aがフェルール1の第1貫通孔1aに挿入された状態で、その残部4bおよびクラッド部5とジャケット部8の一部が、第2貫通孔2aに挿入された状態となる。
In a state where the
ホルダ部2の第2貫通孔2aは、光ファイバ3のクラッド部5またはジャケット部8の外径、すなわち光ファイバ3の外径よりも大きな孔径を有している。
The second through
ホルダ部2の材料としては、例えば、ステンレスなどの金属材料を用いることができる。
As a material of the
ホルダ部2は、外周部の一部を半径方向に外方に延設した、いわゆるフランジ状の延設部2bを有している。延設部2bは、他部材に取り付けるために用いられる。
The
ホルダ部2の寸法としては例えば、延設部2b以外の外径は2.9〜3.1mm、延設部2bの外形は4.4〜4.6mm、内径は2.4〜3.0mmに設定することができる。
As dimensions of the
ホルダ部2に設けられた第2貫通孔2aは、反射部6が形成されたコア部4の残部4bおよびクラッド部5,ジャケット部8の一部とを外囲している部分において、孔径が軸線方向に一定に形成されている。クラッド部5およびジャケット部8の外径は軸線方向に一定に形成されており、したがって、ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隔は、軸線方向に一定となっている。
The second through
ジャケット部8の外径が、たとえば、1.4mmである場合、ホルダ部2の第2貫通孔の孔径2aを2.4〜3.1mmとすると、ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隔は、0.5〜0.85mmとなる。
When the outer diameter of the
光ファイバ3とホルダ部2とを固定するために、ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隙に接着剤を流し込み、ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面とを接着剤層9で接着し固定する。接着剤を反射部6の表面まで流し込み、ジャケット部8とクラッド部5と残部4bの反射部6とを接着剤層9で固定してもよい。また、さらに反射部6と第1貫通孔1aまで接着剤を進入させ、反射部6と第1貫通孔1aまで接着してもよい。
In order to fix the
ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隔は、上記のように0.5〜0.85である。液状の接着剤を用いることで、毛細管現象によってホルダ部2の後端側から先端に向かって進入させることができる。
The space | interval of the internal peripheral surface of the
ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隙に、液状の接着剤を容易に進入させるために、粘度が比較的低いエポキシ系の接着剤を用いている。
In order to easily allow the liquid adhesive to enter the gap between the inner peripheral surface of the
硬化前の粘度が比較的低いエポキシ系の接着剤を用いた場合、ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隙に進入した接着剤は間隙のさらに先にまで進入し、金属層からなる反射部6が形成されたコア部4のフェルール1に挿入されなかった残部4bとホルダ部2との間も接着剤層9によって固定される。
When an epoxy adhesive having a relatively low viscosity before curing is used, the adhesive that has entered the gap between the inner peripheral surface of the
太陽光を導光する場合、高エネルギーであるために、コア部4が露出している部分に接着剤層9が付着していると、露出部分から漏れる漏れ光によって接着剤層9の付着部分が発熱し、接着剤が変性したり軟化したりし、フェルール1やホルダ部2が損傷してしまう可能性がある。
When sunlight is guided, since the energy is high, if the
本実施形態では、コア部4の表面に、金属層からなる反射部6が形成されているので、導光される太陽光は、反射部6によってコア部4内に閉じ込められ、反射部6が形成されている部分ではコア部4から外に漏れる量を少なくできる。
In this embodiment, since the
これにより、フェルール1を用いても接着剤層9の付着部分での発熱が抑制され、装置
との接続作業が容易で耐熱性に優れるフェルール付き光ファイバを実現できる。
Thereby, even if it uses the
次に本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、反射部6が樹脂層からなることが、第1実施形態と異なる構成である。反射部6となる樹脂層は、コア部4内を進行する太陽光が、コア部4との境界で全反射するために、コア部4の屈折率よりも低い屈折率を有する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, it is a structure different from 1st Embodiment that the
本実施形態でもコア部4は、露出した部分が無いように、樹脂層からなる反射部6またはクラッド部5によって表面全てが被覆されていてもよく、フェルール1の第1貫通孔1aに挿入された一部4aにおいては、反射部6が形成されていない露出部分があってもよい。
Also in this embodiment, the
図2は、本発明の第2実施形態のフェルール付き光ファイバ20を示す断面図である。フェルール付き光ファイバ20は、フェルール1とホルダ部2と光ファイバ3Aと接着剤層9とを備える。図2に示す例では、光ファイバ3Aとして、ハードポリマークラッド光ファイバを用いる。ハードポリマークラッド光ファイバは、コア部4とハードポリマークラッド部7とジャケット部8とからなる。コア部4は、石英ガラスからなり、ハードポリマークラッド部7は、アクリル系樹脂またはフッ素系樹脂からなり、ジャケット部8は、ポリイミド系樹脂、ナイロン系樹脂、アクリル系樹脂またはフッ素系樹脂などからなる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an
本実施形態では、光ファイバ3Aの先端部分において、ジャケット部8を除去し、ハードポリマークラッド部7は除去せずに残している。したがって、残したハードポリマークラッド部7が、本実施形態の樹脂層からなる反射部6ということになる。また、ジャケット部8は、ハードポリマークラッド部7とともに本発明のクラッド部を構成する。
In this embodiment, the
フェルール付き光ファイバ20では、ハードポリマークラッド部7が残ったままのコア部4をフェルール1の第1貫通孔1aに挿入し、反射部6としてハードポリマークラッド部7が残ったままのコア部4の一部4aがフェルール1の第1貫通孔1aに挿入された状態で、その残部4bおよびジャケット部8の一部が、第2貫通孔2aに挿入された状態となる。
In the
光ファイバ3Aとホルダ部2とを固定するために、ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隙に接着剤を流し込み、ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面とを接着剤層9で接着し固定する。
In order to fix the
ホルダ部2の内周面とジャケット部8の外周面との間隙に進入した接着剤は間隙のさらに先にまで進入し、ハードポリマークラッド部7に被覆されたままのコア部4のフェルール1に挿入されなかった残部4bとホルダ部2との間も接着剤層9によって固定される。
The adhesive that has entered the gap between the inner peripheral surface of the
本実施形態では、コア部4の表面には、樹脂層からなる反射部6としてハードポリマークラッド部7が残っているので、導光される太陽光は、反射部6によってコア部4内に閉じ込められ、反射部6が形成されている部分ではコア部4から外に漏れ難い。
In this embodiment, since the hard polymer clad
これにより、フェルール1を用いても接着剤層9の付着部分での発熱が抑制され、装置との接続作業が容易で耐熱性に優れるフェルール付き光ファイバを実現できる。
Thereby, even if it uses the
本実施形態では、反射部6として、コア部4の屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂層であればよく、上記のように樹脂層がハードポリマークラッド部7である構成に限定されない。ジャケット部8とハードポリマークラッド部7とを除去し、コア部4を露出させたのち、コア部4の表面に樹脂層を形成したものでもよい。
In the present embodiment, the reflecting
樹脂層の厚みは、たとえば、1〜35μmである。コア部4の表面に樹脂層を形成する方法は、公知の樹脂層形成方法を利用することができ、たとえば、樹脂成分の溶液をコア部4の表面に塗布したのち、硬化させる方法を利用することができる。硬化方法は、用いる樹脂成分や溶液中に添加する成分に応じて異なり、加熱による熱硬化、紫外線照射による光硬化などを利用することができる。
The thickness of the resin layer is, for example, 1 to 35 μm. As a method for forming the resin layer on the surface of the
なお、図2に示すように、光ファイバ3Aとしてハードポリマークラッド光ファイバを用い、樹脂層からなる反射部6としてハードポリマークラッド部7を残す場合は、フェルール1へ挿入する端部において、刃物等を用いてジャケット部8を切除すればよい。ジャケット部8とハードポリマークラッド部7とは、接着剤などで固着されていない場合が多いので、ジャケット部8のみを刃物で切り取ることが可能である。
In addition, as shown in FIG. 2, when using a hard polymer clad optical fiber as the
以下に、フェルール1の製造方法の例について説明する。なお、本製造方法では、フェルール1の構成材料を、ジルコニアを主成分とするセラミックス(ジルコニア系セラミックス)とする。
Below, the example of the manufacturing method of the
まず、フェルール1の原型となる成形体を構成する成形材料を調製する。具体的には、成形材料は、酸化ジルコニウム粉末と酸化イットリウム粉末との混合粉末をボールミルなどによって十分に混合粉砕した後、この粉砕物にバインダを添加した上で混合することにより、調製される。混合粉末は、酸化ジルコニウム粉末85〜99質量%に対して酸化イットリウム粉末1〜15質量%を混合したもの、特に酸化ジルコニウム粉末90〜98質量%に対して酸化イットリウム粉末2〜10質量%を混合したものが好適である。酸化ジルコニウム粉末としては、酸化ジルコニウムの純度が95%以上、特に98%以上のものが好適である。
First, the molding material which comprises the molded object used as the prototype of the
次に、調製された成形材料を用いて、第1貫通孔1aを有する成形体を得る。具体的には、第1貫通孔1aを成形するための構造を含むキャビティを有する成形用金型のキャビティに成形材料を充填し、所定の圧力でプレス成形を行なうことによって成形体を得る。なお、成形体を得るための手法は、上述のプレス成形には限られず、射出成形、鋳込成形、冷間静水圧成形または押出成形などの手法を採用してもよい。
Next, a molded body having the first through
次に、得られた成形体を焼成することにより、焼結体を得る。具体的には、得られた成形体を500〜600℃の脱脂炉内に2〜10時間投入することによって、脱脂を行なった後、脱脂済の成形体を酸素雰囲気中にて、1300〜1500℃で0.5〜3時間焼成することにより、フェルール1を得る。
Next, the obtained molded body is fired to obtain a sintered body. Specifically, after degreasing by putting the obtained molded body into a degreasing furnace at 500 to 600 ° C. for 2 to 10 hours, the degreased molded body is 1300 to 1500 in an oxygen atmosphere.
ホルダ部2が、ステンレス材料からなる場合、旋盤加工などにより、柱状のステンレス部材に、フェルール嵌入孔、第2貫通孔2aを形成するとともに、外周にフランジ状の延設部2bを形成することでホルダ部2を得ることができる。
When the
フェルール1の後端部をホルダ部2のフェルール嵌入孔に圧力を加えながら嵌入する。ろう材または接着剤などを用いてフェルール1とホルダ部2とを固定してもよい。
The rear end portion of the
以下では、本発明のフェルール付き光ファイバの変形例について説明する。 Below, the modification of the optical fiber with a ferrule of this invention is demonstrated.
上記では、コア部4の先端面が、フェルール1の先端面と面一となる位置にまで第1貫通孔1aに挿入しているが、これに限らず、コア部4の先端面が、フェルール1の先端面よりも軸線方向内方に退避して第1貫通孔1a内に位置していてもよい。また、コア部4の先端面が、フェルール1の先端面よりも軸線方向外方に突出していてもよい。
In the above description, the distal end surface of the
コア部4の先端面が、フェルール1の先端面よりも軸線方向内方に退避していることにより、コア部4へのダメージを軽減できる。また、コア部4の先端面が、フェルール1の先端面よりも軸線方向外方に突出していることにより、接続性が向上する。これにより、接続損失が低下する。
Since the distal end surface of the
コア部4の先端面は、軸線に直交する平坦面であっても、軸線に対して所定の角度で傾斜している平坦面であってもよい。また、コア部4の先端面は、平坦面ではなく、凸状、凹状、錐状、錐台状などであってもよい。
The tip surface of the
上記において、接着剤層9によって固定される光ファイバ3は、コア部4の周囲がクラッド部5,7およびジャケット部8で覆われるものとして説明したが、ジャケット部8を除去し、クラッド部5,7で覆われたものとしてもよい。その場合、クラッド部5,7の外周面とホルダ部2の内周面とが接着剤層9によって固定される。
In the above description, the
図3は、本発明の第3実施形態である導光装置30の構成を示す概略図である。導光装置30は、外光を集光する集光器31と、被照光物に照光する照光器32と、前述のフェルール付き光ファイバ10と、を備える。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of the
以下では導光装置30について照明装置を例にして説明するが、発電装置や植物生育装置なども本発明の導光装置である。例えば、光の照光部に植物を配置すれば、植物生育装置とすることができる。
Hereinafter, the
集光器31と照光器32とは、フェルール付き光ファイバ10によって接続され、集光器31からの光がフェルール付き光ファイバ10によって照光器32まで導光される。なお、集光器31と照光器32との間を、全て本発明のフェルール付き光ファイバ10で接続する必要はなく、一部をフェルール付き光ファイバ10とし、残りを従来の光ファイバで接続してもよい。
The
また、集光器31から照光器32までを一本の本発明のフェルール付き光ファイバ10で接続する必要はなく、数本のフェルール付き光ファイバ10を用いて接続してもよい。例えば、図3において、符合A,Bで示す部分は、フェルール付き光ファイバ10がコネクタA,Bによって接続されていることを示す。
Further, it is not necessary to connect the
集光器31は、壁33よりも外の屋外に設置され、外光を集めて光ファイバに入射する構成であれば、どのような構成であってもよく、集光レンズ、集光ミラー、反射ミラーなどを用いることができる。集光する外光は、太陽光などの自然光であってもよく、LEDなどの光源から出射される人工光であってもよい。
The
照光器32は、壁33よりも内側の屋内で、たとえば天井34などに設置され、導光された光を被照光物に照光する構成であれば、どのような構成であってもよく、発散レンズ、平行光レンズ、反射ミラーなどを用いることができる。
The
フェルール付き光ファイバ10同士はコネクタA,Bによって接続される。コネクタA,Bは、図4に示すような構造を有しており、一方のフェルール付き光ファイバ10のフェルールと他方のフェルール付き光ファイバ10のフェルールとはスリーブ35を用いて接続される。スリーブ35は、弾力性を有する円筒状の部材であり、内孔の一方側および他方側からフェルール1が挿入されると、フェルール同士を同軸に保持する。
The
スリーブ35は、軸方向にスリットを入れた割スリーブ型または円筒状でスリットのな
い精密スリーブ型と言われるものを用いることができる。スリーブ35は、ジルコニア系セラミックスから成るのが好ましいが、弾力性のある金属製でもよい。
The
また、コネクタA,Bは、図4には示されていないが、スリーブ35の外周面および両側のホルダ2の一部外周面を覆うようにケースを配置して保護してもよい。
Although not shown in FIG. 4, the connectors A and B may be protected by arranging a case so as to cover the outer peripheral surface of the
フェルール付き光ファイバ10と、集光器31、照光器32との接続は、従来の方法で接続することが可能である。また、集光器31、照光器32のフェルール付き光ファイバ10の接続部にコネクタA,Bと同様のものを設けることによって、フェルール付き光ファイバ10を容易に挿抜して接続することができる。
The connection between the ferruled
また、上記の例では、第1実施形態であるフェルール付き光ファイバ10を用いる構成について説明したが、第2実施形態のフェルール付き光ファイバ20を用いることも可能であり、フェルール付き光ファイバ10のみを用いてもよく、フェルール付き光ファイバ20のみを用いてもよく、これらを組み合わせて、フェルール付き光ファイバ10とフェルール付き光ファイバ20を併用してもよい。
In the above example, the configuration using the ferrule-equipped
フェルール付き光ファイバ10,20を用いることにより、光ファイバ3,3Aの接続作業が容易で耐熱性に優れる導光装置30を実現することができる。
By using the
1 フェルール
1a 第1貫通孔
1b 面取り部
2 ホルダ部
2a 第2貫通孔
2b 延設部
3,3A 光ファイバ
4 コア部
4a 反射部が設けられたコア部の一部
4b 反射部が設けられたコア部の残部
5 クラッド部
6 反射部
7 ハードポリマークラッド部
8 ジャケット部
9 接着剤層
10,20 フェルール付き光ファイバ
30 導光装置
31 集光器
32 照光器
33 壁
34 天井
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記フェルールの一方端部に連なり、前記第1貫通孔と同軸で、前記第1貫通孔よりも大径の第2貫通孔を有するホルダ部と、
コア部と、前記コア部の端部の周囲に設けられ、前記コア部内を進行する光を、前記コア部との界面で全反射する反射部と、前記反射部が設けられた部分を除く前記コア部の残部の周囲に設けられるクラッド部とを有する光ファイバであって、前記反射部が設けられた部分の少なくとも一部が前記第1貫通孔に挿入され、前記反射部が設けられた部分の残部と前記クラッド部とが前記第2貫通孔に挿入される光ファイバと、
前記ホルダ部と前記光ファイバの外周面とを固定する接着剤層と、を備えており、
前記反射部は、金属層からなるとともに、前記金属層は、前記コア部の表面に位置したクロムを含む第1層と、前記第1層の外側の表面に位置した金を含む第2層とが積層してなることを特徴とするフェルール付き光ファイバ。 A ferrule having a first through hole;
A holder portion connected to one end of the ferrule, coaxial with the first through-hole, and having a second through-hole having a larger diameter than the first through-hole;
The core part, the reflection part provided around the end part of the core part, the reflection part totally reflecting the light traveling in the core part at the interface with the core part, and the part provided with the reflection part An optical fiber having a cladding portion provided around the remaining portion of the core portion, wherein at least a part of the portion provided with the reflecting portion is inserted into the first through hole, and the reflecting portion is provided. An optical fiber in which the remaining portion and the clad portion are inserted into the second through-hole,
An adhesive layer for fixing the holder part and the outer peripheral surface of the optical fiber ,
The reflection part is made of a metal layer, and the metal layer includes a first layer containing chromium located on the surface of the core part, and a second layer containing gold located on the outer surface of the first layer; An optical fiber with a ferrule, characterized by being laminated .
前記フェルールの一方端部に連なり、前記第1貫通孔と同軸で、前記第1貫通孔よりも大径の第2貫通孔を有するホルダ部と、
コア部と、前記コア部の端部の周囲に設けられ、前記コア部内を進行する光を、前記コア部との界面で全反射する反射部と、前記反射部が設けられた部分を除く前記コア部の残部の周囲に設けられるクラッド部とを有する光ファイバであって、前記反射部が設けられた部分の少なくとも一部が前記第1貫通孔に挿入され、前記反射部が設けられた部分の残部と前記クラッド部とが前記第2貫通孔に挿入される光ファイバと、
前記ホルダ部と前記光ファイバの外周面とを固定する接着剤層と、を備えており、
前記反射部は、金属層からなるとともに、前記金属層は、前記コア部の表面に位置したチタンを含む第1層と、前記第1層の外側の表面に位置した白金を含む第2層とが積層してなることを特徴とするフェルール付き光ファイバ。 A ferrule having a first through hole;
A holder portion connected to one end of the ferrule, coaxial with the first through-hole, and having a second through-hole having a larger diameter than the first through-hole;
The core part, the reflection part provided around the end part of the core part, the reflection part totally reflecting the light traveling in the core part at the interface with the core part, and the part provided with the reflection part An optical fiber having a cladding portion provided around the remaining portion of the core portion, wherein at least a part of the portion provided with the reflecting portion is inserted into the first through hole, and the reflecting portion is provided. An optical fiber in which the remaining portion and the clad portion are inserted into the second through-hole,
An adhesive layer for fixing the holder part and the outer peripheral surface of the optical fiber,
The reflection part is made of a metal layer, and the metal layer includes a first layer containing titanium located on the surface of the core part, and a second layer containing platinum located on the outer surface of the first layer; There off ferrule with optical fiber you characterized by being laminated.
前記集光器で集光した光を導光する、請求項1〜4のいずれか1つに記載のフェルール付き光ファイバと、
前記フェルール付き光ファイバによって導光された光を、被照光物に照光する照光器と、を備えることを特徴とする導光装置。 A light collector for collecting outside light;
The optical fiber with a ferrule according to any one of claims 1 to 4 , which guides light collected by the condenser.
An illuminator that illuminates an object to be illuminated with light guided by the optical fiber with a ferrule.
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