"; _cf_contextpath=""; _cf_ajaxscriptsrc="/cfthorscripts/ajax"; _cf_jsonprefix='//'; _cf_websocket_port=8578; _cf_flash_policy_port=1244; _cf_clientid='879F9D9F73D8CF42871D797578BC7663';/* ]]> */
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
円形状-線形状変換ファイバーバンドル![]()
Application Idea Round-to-Linear Bundle Connected SMA Connector with SMA Connector with BFL200HS02 Black Rubber and Metal Threaded ![]() Please Wait
![]() Click to Enlarge 円形側バンドル先端 ![]() Click to Enlarge 線形側バンドル先端 特長
これらのファイバーバンドルは、7本のファイバを片方の端で線状配列(線形)し、もう片方の端で円状配列(円形)したものです。円形状-線形状変換ファイ バーバンドルケーブルは、一般的に、入射スリットを有する分光器ほか光学機器の結合効率を上げる際に使用されます。線形状の先端は、シングルファイバや円 状配列のバンドルよりも入射スリットの形に合うため、デバイスへの入射光の量を増やすことができます(詳細は、「バンドルとシングルファイバ」タブをご参照ください)。線形状側の出力光をライン光源として使用することも可能です。 ![]() Click for Details コネクタのストレインリリーフスリーブにはファイバの線形状アレイ側を示す刻印あり この円形状-線形状変換ファイバーバンドルにはコネクタSMA905が付いており、当社のCCD分光器を 含むほとんどの分光器にお使いいただけます。構成にはコア径がØ105 µmまたはØ200 µmのマルチモードファイバが使用されており、水酸化物イオン(OH)の濃度が高いバージョン(250~1200 nm用)と低いバージョン(400~2400 nm用)がございます。耐久性を上げるため、ファイバはステンレス製保護チューブに納められています(FT05SS)。 バンドルケーブルの線形状側の先端を分光器やほかのデバイスに接続する際は、ファイバーアレイを入射スリットにアライメントする必要があります。コネクタースリーブに刻印されている線によってファイバーアレイの軸方向が示されているので、アライメントがしやすくなっています(右の写真参照)。バンドルとスリットを精密にアライメントする必要はありませんが、±5°を超えるミスアライメントは信号強度が低減する原因となることがあります。信号強度を最大化するためには、分光器内の光量をモニタしながらバンドルを回転させ、適切な値に到達後、SMAコネクタのネジ部分を締付けてバンドルを固定することをお勧めします。バンドルを当社のCCD分光器とお使いになる際には、ファイバーアレイが垂直になるように接続してください。 各パッチケーブルには、コネクタの先端を埃や他の危険から守るゴム製と金属製の保護キャップがそれぞれ2個ずつ付属しています。SMAコネクタ用の追加のゴム製ファイバーキャップCAPMや金属製ネジ付きファイバーキャップCAPSMも別途ご用意しています。 また、バンドルの両端面における各ファイバの位置関係については考慮していません(すなわちランダムに配置しています)。
線形ファイバーバンドルとシングルファイバーパッチケーブルの比較入射スリットのスループットの比較
コア径Ø105 µmのケーブルの比較7本のファイバーバンドル Click to Enlarge 1本のファイバーケーブル Click to Enlarge 左:分光器CCS100の入射スリット(20 µm x 2 mm)透過後の線形バンドルBFL105HS02からの出射光プロファイル。 ![]() Click to Enlarge 分光器CCS100で取得した広帯域光源SLS201のスペクトルを、線形ファイバーバンドルBFL105HS02使用時とシングルファイバーパッチケーブルM15L01使用時で比較。線形バンドルは最大で約500%増の信号強度をもたらします。
コア径Ø200 µmのケーブルの比較7本のファイバーバンドル Click to Enlarge 1本のファイバーケーブル Click to Enlarge 左:分光器CCS100の入射スリット(20 µm x 2 mm)透過後の線形バンドルBFL200HS02からの出射光プロファイル。注: バンドルの外側約2本のファイバの光は、分光器スリット直近のØ1.2 mmの内部開口により遮断されています。 ![]() Click to Enlarge 分光器CCS100で取得した広帯域光源SLS201のスペクトルを、線形ファイバーバンドルBFL200HS02使用時とシングルファイバーパッチケーブルM25L01使用時で比較。線形バンドルは最大で約300%増の信号強度をもたらします。 ![]() Click to Enlarge カスタム仕様の1対4のファンアウトケーブル カスタムファイバーバンドル当社では、カスタム仕様の分岐なし、またはファンアウトファイバーバンドルをランダムまたはマッピング配列でご提供しております。 下の表は、当社が現在生産するバンドルの性能です。表に記載されていない性能のバンドルをご希望の場合は、当社へお問い合わせください。 当社の通常の生産工程以上の技術を必要とする仕様をご希望の場合は、ご提供できないこともございますのでご了承ください。お客様のご用途に応じた製造が可能 かどうかについては、お気軽にご相談ください。カスタムバンドルのお見積りをご希望の場合には、ご希望のバンドルの配列を絵や図面でお送りください。 ![]() Click to Enlarge カスタム仕様フッ化物ファイバーバンドル、SMA905コネクタ付き
標準品以外のカスタム仕様のバンドルをご希望の場合は、当社までお問い合わせください。
レーザによる石英ファイバの損傷このチュートリアルではコネクタ無し(素線)ファイバ、コネクタ付きファイバ、およびレーザ光源に接続するその他のファイバ部品に関連する損傷メカニズムを詳しく説明しています。そのメカニズムには、空気/ガラス界面(自由空間結合時、またはコネクタ使用時)ならびにファイバ内における損傷が含まれます。ファイバ素線、パッチケーブル、または溶融型カプラなどのファイバ部品の場合、損傷につながる複数の可能性(例:コネクタ、ファイバ端面、機器そのもの)があります。ファイバが対処できる最大パワーは、常にそれらの損傷メカニズムの中の最小の限界値以下に制限されます。 損傷閾値はスケーリング則や一般的なルールを用いて推定することはできますが、ファイバの損傷閾値の絶対値は利用方法やユーザ定義に大きく依存します。このガイドは、損傷リスクを最小に抑える安全なパワーレベルを推定するためにご利用いただくことができます。適切な準備と取扱い方法に関するガイドラインにすべて従えば、ファイバ部品は規定された最大パワーレベルで使うことができます。最大パワーの値が規定されていない場合は、部品を安全に使用するために下表の「実用的な安全レベル」の範囲に留めてご使用ください。 パワー処理能力を低下させ、ファイバ部品に損傷を与える可能性がある要因は、ファイバ結合時のミスアライメント、ファイバ端面の汚れ、あるいはファイバそのものの欠陥などですが、これらに限られるわけではありません。特定の用途におけるファイバのパワー処理能力に関するお問い合わせは当社までご連絡ください。 ![]() Click to Enlarge 損傷のないファイバ端 ![]() Click to Enlarge 損傷のあるファイバ端 空気/ガラス界面における損傷空気/ガラス界面ではいくつかの損傷メカニズムが存在する可能性があります。自由空間結合の時、またはコネクタで2本のファイバを結合した時、光はこの界面に入射します。高強度の光は端面を損傷し、ファイバのパワー処理能力の低下や恒久的な損傷につながる場合があります。コネクタ付きのファイバで、コネクタがエポキシ接着剤でファイバに固定されている場合、高強度の光によって発生した熱により接着剤が焼けて、ファイバ端面に残留物が残る可能性があります。
ファイバ素線端面での損傷メカニズムファイバ端面での損傷メカニズムはバルクの光学素子の場合と同様なモデル化ができ、UV溶融石英(UVFS)基板の標準的な損傷閾値を石英ファイバに当てはめることができます。しかしバルクの光学素子とは異なり、光ファイバの空気/ガラス界面においてこの問題に関係する表面積やビーム径は非常に小さく、特にシングルモードファイバの場合はそれが顕著です。 パワー密度が与えられたとき、ファイバに入射するパワーは、小さいビーム径に対しては小さくする必要があります。 右の表では光パワー密度に対する2つの閾値が記載されています。理論的な損傷閾値と「実用的な安全レベル(実用的な安全レベル)」です。一般に、理論的損傷閾値は、ファイバ端面の状態も結合状態も非常に良いという条件で、損傷のリスク無しにファイバの端面に入射できる最大パワー密度の推定値を表しています。「実用的な安全レベル」のパワー密度は、ファイバ損傷のリスクが極めて小さくなる値を示しています。ファイバまたはファイバ部品をこの実用的な安全レベルを超えて使用することは可能ですが、その時は取扱い上の注意事項を適切に守り、使用前にローパワーで性能をテストする必要があります。 シングルモードならびにマルチモードファイバの実効面積の計算 例として、シングルモードファイバSM400を400 nmで使用した時のモードフィールド径(MFD)は約Ø3 µmで、SMF-28 Ultraを1550 nmで使用したときのモードフィールド径(MFD)はØ10.5 µmです。これらのファイバの実効面積は下記の通り計算します。 SM400 Fiber: Area = Pi x (MFD/2)2 = Pi x (1.5 µm)2 = 7.07 µm2 = 7.07 x 10-8 cm2 ファイバ端面が対応できるパワーを推定するには、パワー密度に実効面積を乗じます。なおこの計算は均一な強度プロファイルを想定しています。しかしほとんどのレーザービームでは、シングルモード内でガウス分布を示すため、ビームの端よりも中央のパワー密度が高くなります。よって、これらの計算は損傷閾値または実用的安全レベルに対応するパワーとは若干異なることを考慮する必要があります。連続光源を想定して上記のパワー密度の推定値を使用すると、それぞれのパワーは下記のように求められます。 SM400 Fiber: 7.07 x 10-8 cm2 x 1 MW/cm2 = 7.1 x 10-8 MW = 71 mW (理論的損傷閾値) SMF-28 Ultra Fiber: 8.66 x 10-7 cm2 x 1 MW/cm2 = 8.7 x 10-7 MW = 870 mW (理論的損傷閾値) マルチモードファイバの実効面積は、そのコア径によって定義されますが、一般にシングルモードファイバのMFDよりもはるかに大きくなります。当社では最適な結合を得るためにコア径のおよそ70~80%にビームを集光することをお勧めしています。マルチモードファイバでは実効面積が大きくなるほどファイバ端面でのパワー密度は下がるので、より大きな光パワー(通常キロワットオーダ)を入射しても損傷は生じません。 フェルール・コネクタ付きファイバに関する損傷メカニズム![]() Click to Enlarge コネクタ付きシングルモード石英ファイバに入力可能なパワー処理限界値(概算)を示したグラフ。各線はそれぞれの損傷メカニズムに応じたパワーレベルの推定値を示しています。 入力可能な最大パワーは、損傷メカニズムごとに制限されるパワーのうちの一番小さな値(実線で表示)によって制限されます。 コネクタ付きファイバのパワー処理能力に関しては、ほかにも考慮すべき点があります。ファイバは通常、エポキシ接着剤でセラミック製またはスチール製のフェルールに取り付けられています。光がコネクタを通してファイバに結合されると、コアに入射せずにファイバを伝搬する光は散乱されてファイバの外層からフェルール内へ、さらにフェルール内でファイバを保持する接着剤へと伝搬します。光の強度が大きいとエポキシ接着剤が焼け、それが蒸発して残留物がコネクタ端面に付着します。これによりファイバ端面に局所的に光を吸収する部分ができ、それに伴って結合効率が減少して散乱が増加するため、さらなる損傷の原因となります。 エポキシ接着剤に関連する損傷は、いくつかの理由により波長に依存します。一般に、光の散乱は長波長よりも短波長で大きくなります。短波長用のMFDの小さなシングルモードファイバへの結合時には、ミスアライメントに伴ってより多くの散乱光が発生する可能性があります。 エポキシ樹脂が焼損するリスクを最小に抑えるために、ファイバ端面付近のファイバとフェルール間にエポキシ接着剤の無いエアギャップを有するファイバーコネクタを構築することができます。当社の高出力用マルチモードファイバーパッチケーブルでは、このような設計のコネクタを使用しております。 複数の損傷メカニズムがあるときのパワー処理限界値を求める方法ファイバーケーブルまたはファイバ部品において複数の損傷要因がある場合(例:ファイバーパッチケーブル)、入力可能なパワーの最大値は必ずファイバ部品構成要素ごとの損傷閾値の中の一番小さな値により決まります。この値が一般的にはパッチケーブルの端面に入射可能な最大のパワーを表します(出力パワーではありません)。 右のグラフは、シングルモードパッチケーブルにおけるファイバ端面での損傷とコネクタでの損傷に伴うパワー処理限界の推定値を例示しています。 ある波長におけるコネクタ付きファイバの総合的なパワー処理限界値は、その波長に対する2つの制限値の小さい方の値(実線)によって制限されます。488 nm付近で使用しているシングルモードファイバは主にファイバ端面の損傷(青い実線)によって制限されますが、1550 nmで使用しているファイバはコネクタの損傷(赤い実線)によって制限されます。 マルチモードファイバの実効面積はコア径で定義され、シングルモードファイバの実効面積より大きくなります。その結果、ファイバ端面のパワー密度が小さくなり、大きな光パワー(通常キロワットオーダ)を入射してもファイバに損傷は生じません(グラフには表示されていません)。しかし、フェルール・コネクタの損傷による限界値は変わらないため、マルチモードファイバが処理できる最大パワーはフェルールとコネクタによって制限されることになります。 上記の値は、取り扱いやアライメントが適切で、それらによる損傷が生じない場合のパワーレベルです。また、ファイバはここに記載されているパワーレベルを超えて使用されることもあります。しかし、そのような使い方をする場合は一般に専門的な知識が必要で、まずローパワーでテストして損傷のリスクを最小限に抑える必要があります。その場合においても、ハイパワーで使用するファイバ部品は消耗品と捉えた方が良いでしょう。 ファイバ内の損傷閾値空気/ガラス界面で発生する損傷に加え、ファイバのパワー処理能力はファイバ内で発生する損傷メカニズムによっても制限されます。この制限はファイバ自体が本質的に有するもので、すべてのファイバ部品に適用されます。ファイバ内の損傷は、曲げ損失による損傷とフォトダークニングによる損傷の2つに分類されます。 曲げ損失 特殊ファイバに分類されるダブルクラッドファイバは、コアに加えてファイバのクラッド(2層目)も導波路として機能するため、曲げ損失による損傷のリスクが抑えられます。クラッドと被覆の界面の臨界角をコアとクラッドの界面の臨界角より大きくすることで、コアから漏れた光はクラッド内に緩く閉じ込められます。その後、光はセンチメートルからメートルオーダーの距離に渡って漏れ出しますが、局所的ではないため損傷リスクは最小に留められます。当社ではメガワットレベルの大きなパワーにも対応するNA 0.22のダブルクラッドマルチモードファイバを製造、販売しております。 フォトダークニング しかし、上記の対応をとったとしても、UV光や短波長に使用したファイバはいずれフォトダークニングが生じます。よってこれらの波長で使用するファイバは消耗品としてお考えください。 光ファイバの準備ならびに取扱い方法一般的なクリーニングならびに操作ガイドライン
ハイパワーでファイバを使用するための要点
![]()
![]()
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|