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公開番号2025165645
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024069836
出願日2024-04-23
発明の名称光ファイバのフィードスルー
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人個人
主分類G02B 6/46 20060101AFI20251028BHJP(光学)
要約【課題】低損失を実現できる、光ファイバのフィードスルーを提供する。
【解決手段】本願の光ファイバのフィードスルーは、(A)フランジと、(B)フランジを貫通して第1の封止材で固定された管状部材と、(C)管状部材の貫通穴に通された光ファイバとを有する。そして、管状部材の貫通穴は、管状部材の一方の端部から第1の区間と第2の区間と第3の区間とを有しており、第1の区間の径は、第2の区間の径より大きく、第1の区間における光ファイバの被覆に合わせられている。また、第2の区間の径は、第2の区間における光ファイバの被覆に合わせられており、第3の区間において光ファイバは直接第2の封止材で貫通穴内に固定されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
フランジと、
前記フランジを貫通して第１の封止材で固定された管状部材と、
前記管状部材の貫通穴に通された光ファイバと
を有し、
前記管状部材の貫通穴は、前記管状部材の一方の端部から第１の区間と第２の区間と第３の区間とを有しており、
前記第１の区間の径は、前記第２の区間の径より大きく、前記第１の区間における前記光ファイバの被覆に合わせられており、
前記第２の区間の径は、前記第２の区間における前記光ファイバの被覆に合わせられており、
前記第３の区間において前記光ファイバは直接第２の封止材で前記貫通穴内に固定されている、
光ファイバのフィードスルー。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記管状部材の一方の端部から外側に伸びる前記光ファイバは、前記第１の区間における被覆と同じ被覆の状態にある
請求項１記載のフィードスルー。
【請求項３】
前記第1の区間における前記光ファイバの最も外側の被覆が黒色である
請求項１記載のフィードスルー構造。
【請求項４】
前記管状部材を複数含み、
複数の前記管状部材が、並行して前記フランジを貫通して前記第１の封止材で固定されている
請求項１記載のフィードスルー。
【請求項５】
前記フランジは、前記管状部材が貫通する穴が設けられ且つ前記第１の封止材が充填される窪みを含む保持部を有する
請求項１記載のフィードスルー。
【請求項６】
前記管状部材の他方の端部が出ている前記フランジの側に、
前記管状部材において前記第３の区間に対応する部分又は当該部分に設けられている前記第２の封止材注入のための穴が設けられている
請求項１記載のフィードスルー。
【請求項７】
前記光ファイバが、１本の光ファイバ素線又は複数の光ファイバ素線が一体化された線である
請求項１記載のフィードスルー。
【請求項８】
ストレインリリーフをさらに有し、
前記管状部材の貫通穴は、前記管状部材の他方の端部側に前記第４の区間をさらに有し、
前記第４の区間の径は、前記第１の区間の径と同じであり、前記第４の区間における前記光ファイバの被覆に合わせられており、
前記管状部材の他方の端部に前記ストレインリリーフが装着されている
請求項１記載のフィードスルー。
【請求項９】
前記管状部材が前記フリンジを貫通する部分において、前記管状部材の太さが、前記一方の端部側から他方の端部側へ細くなるように形成されている
請求項１記載のフィードスルー。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバのフィードスルーに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
超伝導現象を用いた光センサは、高い検出効率、且つ高速又は高エネルギ分解能で光子を検出できる。これら超伝導現象を用いた光センサは、超伝導現象を発現させるためにその臨界温度以下にまで冷却する必要がある。そのため、超伝導光センサは冷凍機内部に設置される。冷凍機内部は、外部環境と熱的に分離するために真空が保たれている。この光センサに外部環境から光子を伝達するために、光ファイバが用いられ、冷凍機外部の大気中から冷凍機内部の真空中へ光ファイバフィードスルーを介して光ファイバを冷凍機内部の真空中へと導く。光ファイバは光センサと光学的に結合し、これにより光子が光センサで検出される。
【０００３】
近年の量子技術の発展に伴い、外部環境で発生させた光の量子状態を壊すことなく高い忠実度でその量子状態を光センサで測定できることが求められている。光の量子状態は、光ファイバ中を伝送する光子の損失により容易に壊れてしまう。そのため、光ファイバフィードスルーも含めて、伝送路全体として光ファイバ中の損失は極めて低いことが求められる。
【０００４】
また、外部環境中の光が光ファイバ中に迷光として紛れ込み、雑音光子として光ファイバ中を伝送してしまうことが問題となっている。このような迷光光子が光ファイバ中に紛れ込む確率自体は低いが、元々の量子状態は単一光子レベルの極少数光子から成り立っているため、光量子を用いた産業応用では、わずかな迷光光子が生じただけでも大きな雑音光子となってしまう。
【０００５】
さらに、光ファイバフィードスルーの気密性が経年劣化等で損なわれることがあると、真空状態を維持するのが困難となり、冷凍機の温度が上昇し超伝導現象をもちいた光センサが動作しないということが起こり得る。
【０００６】
ここで、光ファイバのフィードスルーに類似する構造を開示している文献を、いくつか例示しておく。
【０００７】
例えば特許文献１には、気密を要する機器に対して光ファイバ信号を導入するための光ファイバシール管について、内側パイプに樹脂注入口を設けておき、内側パイプ内に光ファイバコードを貫通させると共に、樹脂注入口から溶融樹脂を注入して気密シール部を形成することが開示されている。また、内側パイプの両端には保護チューブを付けて、光ファイバコードの両端部を固定している。しかしながら、気密シール部の両側には空間が生じており、光ファイバコードを保護チューブの外で曲げたりした場合に、その応力が気密シール部に伝わり易いという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２には以下のようなライトガイドが開示されている。すなわち、密閉空間の外側に配置した光源が発する光源光を密閉空間の内部に導く光ファイバ（実施例では光ファイバ束）を用いたライトガイドであって、光ファイバは円筒状のライトガイド固定部材の軸方向に形成した貫通孔に嵌挿されており、ライトガイド固定部材は、その側面に、貫通孔に連通する導入口が形成されている。そして、光ファイバはライトガイド固定部材の貫通孔内で導入口に連通する部分に位置する被覆部材が剥離され、導入口から充填剤が充填されており、ライトガイド固定部材は、密閉空間の遮断壁に形成したライトガイド連通孔に、回転方向の位置調整が可能に密封状態で固定されている。本文献では、光ファイバの被覆は、一部被覆が剥離されて充填剤で固定されているが、極低温冷凍機を稼働させるのに十分な気密性を得ることは困難である。また、基本的に被覆は一重であり、ライトガイド固定部材の貫通孔外における光ファイバの曲げによる負荷が充填剤で固定されている部分に伝わりやすいという問題がある。さらに、本文献においては、ライトガイド固定部材の導入口は密閉空間外に設けられており、ライトガイド固定部材の密閉空間外における長さが長くなるため、ライトガイドの設置環境によっては問題が生ずる場合もある。加えて、光ファイバ束は密接しているため、光ファイバ束中のある光ファイバから漏れた光子が別の光ファイバに迷光として入り込む可能性がある。
【０００９】
なお、例えば非特許文献１に示されているように、光に敏感な用途には黒色の補強用チューブを光ファイバに装着させることは知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開平８－１７１０２３号公報
特開平４－８６７０５号公報
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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