(57)【要約】【課題】集光効率に優れるとともに、簡便に光分析を行うことができる。【解決手段】本発明の光分析用光ファイバ１０は、被測定物１へ照射する第１の光１０１ａを伝播させるとともに、被測定物１からの第２の光１ａを伝播させる光分析用光ファイバである。そして、この光分析用光ファイバ１０は、第１の光１０１ａを伝播させるコア１１と、コア１１を覆いコア１１の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、コア１１の屈折率より低い屈折率を有し、且つ第２の光１ａを伝播させる第１クラッド１２と、第１クラッド１２を覆い第１クラッド１２の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、第１クラッド１２の屈折率よりも低い屈折率を有する第２クラッド１３と、第２クラッド１３を覆い第２クラッド１３の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、第１クラッド１２における多孔構造を保護するサポート部１４とを備えてなる。【選択図】図１
2006090723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物へ照射する第１の光を伝播させるとともに、該被測定物からの第２の光を伝播させる光分析用光ファイバであって、
前記第１の光を伝播させるコアと、
前記コアを覆い該コアの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該コアの屈折率より低い屈折率を有し、且つ前記第２の光を伝播させる第１クラッドと、
前記第１クラッドを覆い該第１クラッドの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該第１クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する第２クラッドと
を備えてなることを特徴とする光分析用光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載されている光分析用光ファイバにおいて、
前記第１の光の伝播方向と前記第２の光の伝播方向とは、互いに逆方向であり、
前記第１の光を導入する前記光分析用光ファイバ端面から前記第２の光を取り出すことを特徴とする光分析用光ファイバ。
【請求項３】
請求項１または２に記載されている光分析用光ファイバにおいて、
前記コアには、前記光分析用光ファイバ内を伝播する光の強度を増幅させるための光増幅材料がドープされていないことを特徴とする光分析用光ファイバ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載されている光分析用光ファイバにおいて、
前記コアは、ゲルマニウムがドープされている石英からなることを特徴とする光分析用光ファイバ。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一つに記載されている光分析用光ファイバにおいて、
前記第１クラッドは、フッ素がドープされている石英からなることを特徴とする光分析用光ファイバ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載されている光分析用光ファイバにおいて、
前記第２クラッドは石英からなり前記コアと略平行に延びている複数の細孔を有している、または、該第２クラッドは樹脂からなることを特徴とする光分析用光ファイバ。
【請求項７】
被測定物へ第１の光を照射するとともに、被測定物からの第２の光を検出して分析する光分析用装置であって、
前記第１の光を発する光源と、
前記第１の光と前記第２の光とを伝播させる請求項１から６のいずれか一つに記載されている光分析用光ファイバと、
前記第２の光を検出して分析する光分析器と、
前記第１の光を前記光分析用光ファイバへ導入するとともに該光分析用光ファイバ内を伝播し該光分析用光ファイバから出射された前記第２の光を前記光分析器へ導入する光学素子と
を備えてなることを特徴とする光分析用装置。
【請求項８】
コアと、該コアを覆い該コアの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該コアの屈折率より低い屈折率を有する第１クラッドと、該第１クラッドを覆い該第１クラッドの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該第１クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する第２クラッドとを備えてなる光分析用光ファイバを用いた光分析方法であって、
前記コアを伝播させた第１の光を被測定物に照射するステップと、
前記被測定物からの第２の光を前記第１クラッド内に伝播させるステップと、
前記第１クラッドから出射された第２の光を検出して分析するステップと、
を備えてなることを特徴とする光分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光分析用光ファイバ、光分析用装置及び光分析方法に関し、特に、被測定物へ照射する第１の光を伝播させるとともに、その被測定物からの第２の光を伝播させる光分析用光ファイバ、光分析用装置及び光分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光（第１の光）を被測定物に照射し、その照射光が被測定物に照射されることによりその被測定物から発せられる蛍光や燐光などの光（第２の光）を測定する光分析が知られている。この光分析の方法として、複数本の光ファイバが束ねられてなる光ファイバーバンドルを用いて、光源からの光を被測定物に照射するとともに被測定物から発せられる光を光分析器などへ導く方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図４に示すように、光を被測定物へ伝播させるための１本の発光用光ファイバ５１と被測定物から発せられる光を光分析器などへ伝播させるための複数本の受光用光ファイバ５２，５２，…とを備えてなる光ファイバーバンドル５０が開示されている。そして、受光用光ファイバ５２，５２，…は発光用光ファイバ５１の周囲に配置されているとともに、発光用光ファイバ５１及び受光用光ファイバ５２，５２，…は横断面において最密充填構造をとるように配置されている。そのため、光ファイバーバンドル５０は被測定物から発せられる光をより多く集光することができる、と記載されている。
【特許文献１】特開平１１−７０１０１号公報、第７図
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の光ファイバーバンドル５０はコアとクラッドとを備えてなる光ファイバが複数本束ねられてなるとともに、その各光ファイバの横断面はそれぞれ円形である。従って、複数本の光ファイバが横断面において最密充填構造をとるように各光ファイバを配置して束ねても、その横断面には複数個の隙間が存在してしまう。そして、被測定物から発せられる蛍光や燐光などは指向性を示さないため、その光の一部は各受光用光ファイバ５２のコア以外の部分すなわちその隙間内や各受光用光ファイバ５２のクラッド内へ入ってしまう。そして、その隙間内や各受光用光ファイバ５２のクラッド内へ入ってしまった放射光は伝播されないため、光分析器などで検出・分析されることはない。以上より、光ファイバーバンドル５０を用いて光分析を行った場合には、光分析器などで検出・分析される放射光の強度は、被測定物から発せられた放射光の強度よりも小さくなってしまう。すなわち、光ファイバーバンドル５０は優れた集光効率を示さない。
【０００５】
また、光ファイバーバンドル５０は複数本の光ファイバが束ねられてなるため、光ファイバーバンドル５０の製造に手間がかかる。さらに、光分析を行うさいにも、光ファイバーバンドル５０の外表面を覆っている被覆材を剥離して発光用光ファイバ５１を光源へ導入し受光用光ファイバ５２，５２，…を光分析器へ導入するという処理などを施さなければならない。
【０００６】
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、集光効率に優れるとともに、簡便に光分析を行うことができる光分析用光ファイバ、その光分析用光ファイバを備えた光分析用装置及びその光分析用光ファイバを用いた光分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光分析用光ファイバは、被測定物へ照射する第１の光を伝播させるとともに、該被測定物からの第２の光を伝播させる光分析用光ファイバであって、前記第１の光を伝播させるコアと、前記コアを覆い該コアの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該コアの屈折率より低い屈折率を有し、且つ前記第２の光を伝播させる第１クラッドと、前記第１クラッドを覆い該第１クラッドの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該第１クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する第２クラッドとを備えてなる。
【０００８】
本発明でいう屈折率とは、コア、第１クラッド及び第２クラッドがそれぞれ全体として示す屈折率のことである。すなわち、微視的に屈折率が異なる部分がコア、第１クラッドや第２クラッドに混在している場合においても、各部分の寄与により、コア、第１クラッドまたは第２クラッド全体が示す屈折率のことを指している。
【０００９】
ここで、第２の光は、第１の光が被測定物へ照射されることによりその被測定物が発する蛍光・燐光などであってもよく、また、第１の光が被測定物へ照射されて被測定物で反射された反射光であってもよい。そして、本発明の光分析は、第１の光が被測定物へ照射されることにより被測定物が第１の光を吸収してその状態が遷移され、その結果発生する蛍光・燐光などを検出して分析する方法であってもよく、第１の光が被測定物へ照射され、被測定物表面で反射された光を検出して分析する方法であってもよい。なお、本発明における光の検出とは、光を検出するという意味だけでなく、検出された光の波長を測定したり、検出された光の強度を測定するという意味も含む。
【００１０】
また、本発明の光分析用光ファイバでは、前記第１の光の伝播方向と前記第２の光の伝播方向とは、互いに逆方向であり、前記第１の光を導入する前記光分析用光ファイバ端面から前記第２の光を取り出すことが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光分析用光ファイバでは、前記コアには、前記光分析用光ファイバ内を伝播する光の強度を増幅させるための光増幅材料がドープされていないことが好ましい。なぜならば、光増幅材料は、その光増幅材料を励起するための励起光が存在しない場合には逆に吸収端として作用するからである。
【００１２】
ここで、光増幅材料とは希土類元素などである。また、希土類元素がドープされていないために、本発明の光分析用光ファイバは入射光を増幅するレーザ増幅用の光ファイバとしては用いられない。
【００１３】
また、本発明の光分析用光ファイバでは、前記コアは、ゲルマニウムがドープされている石英からなり、前記第１クラッドは純石英からなることが好ましい。また、本発明の光分析用光ファイバでは、前記コアは純石英からなり、前記第１クラッドは、フッ素がドープされている石英からなることが好ましい。また、本発明の光分析用光ファイバでは、前記コアはゲルマニウムがドープされている石英からなり、且つ、前記第１クラッドはフッ素がドープされている石英からなってもよい。また、本発明の光分析用光ファイバでは、前記第２クラッドは石英からなり前記コアと略平行に延びている複数の細孔を有している、または、該第２クラッドは石英よりも低い屈折率を有する樹脂からなることが好ましい。
【００１４】
本発明の光分析用装置は、被測定物へ第１の光を照射するとともに、被測定物からの第２の光を検出して分析する光分析用装置であって、前記第１の光を発する光源と、前記第１の光と前記第２の光とを伝播させる請求項１から６のいずれか一つに記載されている光分析用光ファイバと、前記第２の光を検出して分析する光分析器と、前記第１の光を前記光分析用光ファイバへ導入するとともに該光分析用光ファイバ内を伝播し該光分析用光ファイバから出射された前記第２の光を前記光分析器へ導入する光学素子とを備えてなる。ここで、光分析器で検出され分析される第２の光は、光分析用光ファイバ内を伝播してその光分析用光ファイバから出射された第２の光である。そして、第１の光が光分析用光ファイバのコア内を伝播するように、光分析用光ファイバが光源に対して配置されていることが好ましい。
【００１５】
本発明の光分析方法は、コアと、該コアを覆い該コアの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該コアの屈折率より低い屈折率を有する第１クラッドと、該第１クラッドを覆い該第１クラッドの長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、該第１クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する第２クラッドとを備えてなる光分析用光ファイバを用いた光分析方法であって、前記コアを伝播させた第１の光を被測定物に照射するステップと、前記被測定物からの第２の光を前記第１クラッド内に伝播させるステップと、前記第１クラッドから出射された第２の光を検出して分析するステップと、を備えてなる。ここで、本発明の光分析方法に用いられる光分析用光ファイバのコアには、この光ファイバ内を伝播する光の強度を増幅させる増幅材料がドープされていないことが好ましい。なぜならば、光増幅材料は、その光増幅材料を励起するための励起光が存在しない場合には逆に吸収端として作用するからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光分析用光ファイバ、本発明の光分析用装置及び本発明の光分析方法は、集光効率に優れるとともに簡便に光分析を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１８】
《発明の実施形態１》
実施の形態１では、図１及び２を用いて、光分析用光ファイバ１０の構造、光分析用光ファイバ１０を備えた光分析用装置１００及び光分析用光ファイバ１０を用いた光分析方法を示す。なお、図１は光分析用光ファイバ１０の模式的な斜視図であり、図２は光分析用装置１００のブロック図である。
【００１９】
まず、光分析用光ファイバ１０の構造及び製造方法を示す。
【００２０】
光分析用光ファイバ１０は、光源が発する光（第１の光）を被測定物に照射することにより被測定物から放射される蛍光・燐光などの光（第２の光）を検出・分析するという光分析に用いられる光ファイバである。具体的には、光分析用光ファイバ１０は、図２に示す被測定物１へ照射される第１の光１０１ａを伝播させるコア１１と、コア１１を覆いコア１１の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、被測定物１からの第２の光１ａを伝播させる第１クラッド１２と、第１クラッド１２を覆い第１クラッド１２の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなる第２クラッド１３と、第２クラッド１３を覆い第２クラッド１３の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなるサポート部１４とを備えてなり、さらに、サポート部１４を覆いサポート部１４の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなる紫外線硬化型樹脂等の被覆材（不図示）を備えていることが好ましい。
【００２１】
コア１１は、ゲルマニウムなどがドープされ屈折率を高められた石英ガラスからなる。そして、コア１１には、光分析用光ファイバ１０内を伝播する光の強度を増幅させるための希土類元素などの増幅材料はドープされていない。なぜならば、光増幅材料は、その光増幅材料を励起するための励起光が存在しない場合には逆に吸収端として作用するからである。
【００２２】
第１クラッド１２は、石英ガラスからなる。
【００２３】
第２クラッド１３は、石英ガラスからなり、コア１１と略平行に延びている複数の細孔１３ａ，１３ａ，…を有している。そのため、第２クラッド１３の屈折率は石英ガラスの屈折率よりも小さくなり、従って、屈折率はコア１１、第１クラッド１２、第２クラッド１３の順に小さくなる。また、光分析用光ファイバ１０の開口数（ＮＡ）は、通常０．５程度である。
【００２４】
サポート部１４は、石英からなり、多孔構造の第２クラッド１３を保護するとともに、光分析用光ファイバ１０の機械的強度を向上させる。そして、コア１１のコア径は１μｍ以上であり１２５μｍ以下であることが好ましく、第１クラッド１２のクラッド径は５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、第２クラッド１３のクラッド径は１００μｍ以上１２００μｍ以下であることが好ましく、サポート部１４の径は１２５μｍ以上１５００μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
すなわち、光分析用光ファイバ１０は、コア１１に上述の増幅材料がドープされていないということを特徴とするダブルクラッドファイバである。従って、光分析用光ファイバ１０は公知のダブルクラッドファイバの製造方法により製造される。以下に、加熱・延伸による製造方法を示す。
【００２６】
光分析用光ファイバ１０を加熱・延伸により製造するためには、まず、母材を製造する。
【００２７】
母材を製造するためには、まず、ゲルマニウムがドープされたコア１１形成用石英ガラスロッドを１本と、ノンドープの第１クラッド１２形成用石英ガラスロッドを複数本と、第２クラッド１３形成用の石英キャピラリを複数本と、サポート部１４を形成する断面略円形状の１本の筒状サポート管とを用意する。
【００２８】
次に、長手方向をこの筒状サポート管と略平行として、コア１１形成用石英ガラスロッドを筒状サポート管内の略中心に配置する。
【００２９】
続いて、筒状サポート管内のコア１１形成用石英ガラスロッドを囲んで長手方向をこの筒状サポート管と略平行として、複数本の第１クラッド１２形成用石英ガラスロッドを配置する。また、筒状サポート管内の第１クラッド１２形成用石英ガラスロッドを囲んで長手方向をこの筒状サポート管と略平行として、複数本の石英キャピラリを配置する。このとき、筒状サポート管横断面において、コア１１形成用石英ガラスロッドと第１クラッド１２形成用石英ガラスロッドと石英キャピラリとが最密構造をとるように、これらの石英キャピラリ及び石英ガラスロッドを配置することが好ましい。これにより、母材が形成される。
【００３０】
母材が形成された後は、その母材を加熱・延伸する。このとき、コア１１形成用石英ガラスロッドと第１クラッド１２形成用石英ガラスロッドと石英キャピラリの石英ガラス部とは加熱溶融され、その結果、一体となる。また、石英キャピラリの孔は第２クラッド１３の細孔１３ａを形成する。以上より、光分析用光ファイバ１０を製造できる。
【００３１】
次に、上述の光分析用光ファイバ１０を備えた光分析用装置１００及びその光分析方法を示す。
【００３２】
図２に示すように、光分析用装置１００は、第１の光１０１ａを発する光源１０１と、第１の光１０１ａ及び第２の光１ａを伝播させる光分析用光ファイバ１０と、光分析用光ファイバ１０から出射された第２の光１ａを検出して分析する光分析器１０２と、第１の光１０１ａを光分析用光ファイバ１０へ導入するとともに光分析用光ファイバ１０内を伝播し光分析用光ファイバ１０から出射された第２の光１ａを光検出器１０２へ導入する光学素子１０３とを備えてなる。ここで、光源１０１はレーザ装置であることが好ましい。また、光分析器１０２は、光の強度を測定する強度測定器であってもよく、光の波長依存性を調べる分光分析器であってもよい。また、光分析用光ファイバ１０は一方の端面を光源１０１の第１の光の出射部（不図示）に対向させ、他方の端面を被測定物１に対向させて配置されている。なお、図を明瞭にするため、第１の光１０１ａの一部及び第２の光１ａの一部を省略している。例えば、光分析用光ファイバ１０から被測定物１へ照射される第１の光１０１ａの記載を省略している。また、被測定物１から放射される第２の光１ａは２方向にのみ放射されるのではなく、四方八方に放射される。すなわち、被測定物１から放射される第２の光１ａは図示していない方向にも放射される。
【００３３】
この光分析用装置１００を用いて光分析を行うには、まず、第１の光１０１ａが照射される位置に被測定物１を配置する。
【００３４】
次に、光源１０１から第１の光１０１ａを出射させる。このとき、第１の光１０１ａは、光学素子１０３を透過後、光分析用光ファイバ１０の一方の端面からコア１１へ入射されてファイバ長手方向に沿ってコア１１内を伝播し、光分析用光ファイバ１０の他方の端面から出射されて被測定物１に照射される。
【００３５】
第１の光１０１ａが被測定物１へ照射されると、被測定物１を構成している原子または分子などの電子状態などは励起され、その結果、第１の光１０１ａよりも波長の長い光（蛍光・燐光など）が被測定物１から放射される。そして、被測定物１から放射された蛍光・燐光などの光すなわち第２の光１ａは、光分析用光ファイバ１０の他方の端面から第１クラッド１２に入射されて、ファイバ長手方向に沿って第１クラッド１２内を伝播する。ここで、第２の光１ａは指向性を有しない光である。そのため、光分析用光ファイバ１０の開口数の値が大きければ大きいほど、被測定物１から発せられた第２の光１ａのうちで光分析用光ファイバ１０の第１クラッド１２へ入射されてその第１クラッド１２内を伝播する量が増える。そのため、光分析用光ファイバ１０の開口数の値は大きい方が好ましい。
【００３６】
そして、光分析用光ファイバ１０の第１クラッド１２内を伝播した第２の光１ａは、光分析用光ファイバ１０の一方の端面から出射されて光学素子１０３へ入射される。ここで、光学素子１０３は、第１の光１０１ａを透過させるが第１の光１０１ａよりも波長の長い光を反射させるという波長依存性を有している。そのため、第２の光１ａは光学素子１０３で反射されて光分析器１０２へ導入され、光分析器１０２において検出して分析される。
【００３７】
以上より、第１の光１０１ａは光分析用光ファイバ１０のコア１１内を伝播し、第２の光１ａは光分析用光ファイバ１０の第１クラッド１２内を伝播する。また、第１の光１０１ａは光分析用光ファイバ１０の一方の端面から入射されて他方の端面から出射されるのに対して、第２の光１ａは光分析用光ファイバ１０の他方の端面から入射されて一方の端面から出射される。そのため、第２の光１ａは、光分析用光ファイバ１０内を第１の光１０１ａと逆の向きに伝播し、第１の光１０１ａを導入する光分析用光ファイバ１０の端面すなわち一方の端面から取り出される。
【００３８】
以下に、本実施形態における光分析用光ファイバ１０、光分析装置１００及び光分析方法が奏する効果を示す。
【００３９】
本実施形態における光分析用光ファイバ１０は１本の光ファイバであり、第２の光１ａが伝播する第１クラッド１２は石英ガラスよりなる。そのため、従来の光分析に用いられる光ファイバーバンドル５０と異なり、光分析用光ファイバ１０では、第２の光１ａを受光する部分すなわち光分析用光ファイバ１０横断面における第１クラッド１２の部分に、隙間が存在することはない。従って、被測定物１が放射した第２の光１ａのうち第１クラッド１２に到達した光のほとんどが第１クラッド１２内を伝播して光分析器１０２へ導入されるため、光分析用光ファイバ１０は従来の光ファイバーバンドル５０に比べて集光効率に優れる。そのうえ、光分析用光ファイバ１０は複数の細孔１３ａ，１３ａ，…を第２クラッド１３に備えているため、その開口数は一般的なコアとクラッドとからなる大口径マルチモード光ファイバの開口数の約２倍以上の０．５程度という非常に大きな値を示す。従って、光分析用光ファイバ１０の集光効率はさらに良くなる。
【００４０】
また、光分析用光ファイバ１０は１本の光ファイバであるため、従来の光ファイバーバンドル５０と異なり、複数本の光ファイバを製造してその光ファイバを束ねるという作業を経ることなく、製造できる。さらに、光分析用光ファイバ１０の製造方法は、母材を形成するときに用意するコア形成用石英ガラスロッドに希土類元素がドープされていないという点を公知のダブルクラッドファイバの製造方法と異にするのみであるため、従来のダブルコアクラッドファイバの製造装置などを用いて製造できる。すなわち、光分析用光ファイバ１０を製造するにあたり新たに用意する装置などはなく、簡便に製造できる。
【００４１】
そのうえ、従来の光ファイバーバンドル５０の外径は３ｍｍ程度であるのに対し、本実施形態の光分析用光ファイバ１０の外径は１ｍｍ程度である。そのため、光分析用光ファイバの外径を小さく抑えることができるため、光分析用装置１００をコンパクトにできる。
【００４２】
従来の光ファイバーバンドル５０を用いて光分析を行うと、従来の光ファイバーバンドル５０が発光用光ファイバ５１と受光用光ファイバ５２，５２，…とを備えているために、図５に示すように、光ファイバーバンドル５０は、複数本の光ファイバを束ねてバンドル化し、さらにその途中を分岐構造とし、発光用光ファイバ５１を光源５０１へ導入するとともに受光用光ファイバ５２，５２，…を光分析器５０２へ導入する。すなわち、従来の光ファイバーバンドル５０を用いて光分析を行うためには、発光用光ファイバ５１と受光用光ファイバ５２，５２，…とを分けた、１×２の形のバンドル化を行うという作業を経なければならず、その作業の手間がかかってしまう。また、発光用光ファイバ５１は光分析器５０２へ導入されないため、発光用光ファイバ５１へ入射された第２の光が光分析器５０２で検出・分析されることはない。
【００４３】
本実施形態における光分析用装置１００は、本実施形態における光分析用光ファイバ１０を備えている。そのため、この光分析用装置１００は光分析用光ファイバ１０が奏する効果と同様の効果を奏する。
【００４４】
なお、本実施形態では、光分析用光ファイバ１０を用いて被測定物１から放射される蛍光・燐光などの光を検出し分析する場合を記載したが、光分析用光ファイバ１０を用いて被測定物１で反射された反射光を検出し分析することもできる。反射光を検出し分析する場合、第１の光１０１ａと第２の光１ａとは互いに波長が等しいために、光分析用光ファイバ１０内を伝播した第２の光１ａは光学素子１０３を透過して光源１０１に戻ってしまう。そのため、反射光を検出し分析するためには、光学素子１０３の代わりに、光サーキュレータを用いるのが良い。
【００４５】
《発明の実施形態２》
実施の形態２における光分析用光ファイバ２０はコアの材質、第１クラッドの材質及び第２クラッドの材質のみを上記実施形態１における光分析用光ファイバ１０と異にする。そして、光分析用光ファイバ２０を備えた光分析用装置及び光分析用光ファイバ２０を用いて行う光分析方法は、それぞれ上記実施形態１における光分析用装置及び光分析方法と略同一である。そのため、本実施形態では、上記実施形態１と重複する内容の記載を省略する。なお、図３は光分析用光ファイバ２０の模式的斜視図である。
【００４６】
光分析用光ファイバ２０は、上記実施形態１の光分析用光ファイバ１０と同様、光源が発する光（第１の光）を被測定物に照射することにより被測定物から放射される蛍光・燐光などの光（第２の光）を検出・分析するという光分析に用いられる光ファイバである。具体的には、光分析用光ファイバ２０は、図２に示す被測定物１へ照射される第１の光１０１ａを伝播させるコア２１と、コア２１を覆いコア２１の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなり、被測定物１からの第２の光１ａを伝播させる第１クラッド２２と、第１クラッド２２を覆い第１クラッド２２の長手方向に対して略平行に延びて設けられてなる第２クラッド２３とを備えてなる。
【００４７】
コア２１は、石英ガラスからなる。そして、コア２１には、光分析用光ファイバ２０内を伝播する光を増幅させるための希土類元素などの増幅材料はドープされていない。なぜならば、光増幅材料は、その光増幅材料を励起するための励起光が存在しない場合には逆に吸収端として作用するからである。
【００４８】
第１クラッド２２は、フッ素がドープされた石英ガラスからなる。
【００４９】
第２クラッド２３は、アクリル系の紫外線硬化型樹脂からなる。これにより、屈折率はコア２１、第１クラッド２２、第２クラッド２３の順に小さくなる。そして、コア２１のコア径は１μｍ以上であり２５μｍ以下であることが好ましく、第１クラッド２２のクラッド径は５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、第２クラッド２３のクラッド径は１００μｍ以上１２００μｍ以下であることが好ましい。そして、光分析用光ファイバ２０の開口数は、約０．４である。
【００５０】
このような光分析用光ファイバ２０は、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition method）、ＯＶＤ法（Outside Vapor Deposition method）、ＶＡＤ法（Vapor-phase Axial Deposition method）又はロッドインチューブ法等の公知の方法によりコア２１及び第１クラッド２２とを備えた光ファイバを製造し、その光ファイバを覆うようにアクリル系の紫外線硬化型樹脂を被覆することにより第２クラッド部２３を形成する。これにより、光分析用光ファイバ２０を製造する。
【００５１】
以上より、本実施形態における光分析用光ファイバ２０は、上記実施形態１における光分析用光ファイバ１０と異なり、多孔構造の第２クラッドを備えていない。そのため、光分析用光ファイバ２０の開口数は上記実施形態１の光分析用光ファイバ１０の開口数よりも小さくなる。その結果、集光効率は上記実施形態１における光分析用光ファイバ１０の方が光分析用光ファイバ２０よりも優れる。従って、被測定物１から放射される第２の光１ａが非常に弱い場合には、上記実施形態１に記載の光分析用光ファイバ１０を用いて光分析を行うことが好ましい。それ以外の点については、本実施形態における光分析用光ファイバ２０は上記実施形態１に記載の光分析用光ファイバ１０と同一の効果を奏する。すなわち、光分析用光ファイバ２０を用いて被測定物１から反射された反射光の検出・分析を行うことができる。
【００５２】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１及び２について、以下のような構成としてもよい。
【００５３】
光分析用光ファイバは、ゲルマニウムがドープされた石英ガラスからなるコアと、フッ素がドープされた石英ガラスからなる第１クラッドと、複数の細孔が形成されてなる第２クラッドとを備えてなってもよい。また、光分析用光ファイバは、ゲルマニウムがドープされた石英ガラスからなるコアと、フッ素がドープされた石英ガラスからなる第１クラッドと、樹脂からなる第２クラッドとを備えてなってもよい。また、光分析用光ファイバは、ゲルマニウムがドープされた石英ガラスからなるコアと、何もドープされていない石英ガラスからなる第１クラッドと、樹脂からなる第２クラッドとを備えてなってもよい。また、光分析用光ファイバは、何もドープされていない石英ガラスからなるコアと、フッ素がドープされた石英ガラスからなる第１クラッドと、複数の細孔を備えてなる第２クラッドとを備えてなってもよい。
【実施例】
【００５４】
本実施例では、上記実施形態１に記載の光分析用光ファイバ（以下、「本実施例の光分析用光ファイバ」という。）及び従来の光分析用光ファイバを用いて、光が照射されることにより被測定物から放射される蛍光の強度を測定した。具体的には、図２に示す光分析用装置（以下、「本実施例の光分析用装置」という。）及び図５に示す従来の光分析用装置とを用いて蛍光の強度を測定した。なお、それぞれの光分析用装置が備えている光源及び光分析器は同一であった。また、その蛍光の強度測定の結果をもとに、本実施例の光分析用光ファイバの集光効率と従来の光ファイバーバンドルの集光効率とを計算した。
＜本実施例の光分析用光ファイバ及び従来の光ファイバーバンドル＞
本実施例の光分析用光ファイバは、コア径が５０μｍであり、第１クラッド径が６００μｍであり、第２クラッド径が７５０μｍであり、被覆外径が１ｍｍであり、開口数が０．５０であるダブルクラッドファイバである。
【００５５】
また、従来の光ファイバーバンドルは、コア径が２３０μｍでありクラッド径が２５０μｍであり開口数が０．２０である光ファイバを１９本用いてバンドルにしたものである。そして、１９本の光ファイバのうち、１本光ファイバが発光用光ファイバであり、残りの１８本の光ファイバが受光用光ファイバである。そして、その発光用光ファイバは光ファイバーバンドルの横断面の中心に配置されている。
＜蛍光強度の測定＞
本実施例の光分析用装置及び従来の光分析用装置を用いて、被測定物が放射する蛍光の強度を測定した。その結果、本実施例の光分析用装置を用いて測定された蛍光の強度と従来の光分析用装置を用いて測定された蛍光の強度とは同一の値を示した。
＜集光効率の計算＞
集光効率を計算するにあたり、まず、本実施例の光分析用光ファイバの受光面積と従来の光ファイバーバンドルの受光面積とを計算した。その計算結果は、本実施例の光分析用光ファイバの受光面積が０．２８ｍｍ2であり、従来の光ファイバーバンドルの受光面積が０．７５ｍｍ2であった。
【００５６】
そして、蛍光強度の測定結果から、本実施例の光分析用装置を用いて測定された蛍光の強度と従来の光分析用装置を用いて測定された蛍光の強度とは同一の値を示したため、光分析用光ファイバは光ファイバーバンドルに比べて約２．５倍優れた集光効率を有していることがわかった。そして、この集光効率の相違は、両ファイバの開口数の相違による寄与が大きいと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、光分析用光ファイバ、光分析用装置及び光分析方法に有用であり、特に、被測定物へ照射する第１の光を伝播させるとともに、その被測定物からの第２の光を伝播させる光分析用光ファイバ、光分析用装置及び光分析方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態１における光分析用光ファイバ１０の斜視図である。
【図２】実施形態１における光分析用装置１００のブロック図である。
【図３】実施形態２における光分析用光ファイバ２０の斜視図である。
【図４】従来例における光分析用光ファイバ５０の斜視図である。
【図５】従来例における光分析用装置５００のブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，５    被測定物
１０，２０，５０    光分析用光ファイバ
１１，２１    コア
１２，２２    第１クラッド
１３，２３    第２クラッド
１００，５００    光分析用装置
１０１，５０１    光源
１０２，５０２    光分析器
１０３    光学素子
【図１】
2006090723.tif 000003
【図２】
2006090723.tif 000004
【図３】
2006090723.tif 000005
【図４】
2006090723.tif 000006
【図５】
2006090723.tif 000007