(57)【要約】光ファイバ芯線（３９）は、電磁放射線が反射によって光ファイバの第１の部分に沿って伝わることができるように、その長さの第１の部分に沿って反射コーティング（３３）を有し、その長さの第２の部分に沿ってクラッディング（３７）をさらに有し、クラッディングは、電磁放射線が光ファイバの第２の部分に沿って伝わることを可能にするのに適した屈折率を有している。本発明は、ライトパイプを被覆光ファイバへ連結するための光ファイバ連結構成であって、反射コーティングを有する光ファイバ芯線と、芯線を包囲するクラッディングを有する光ファイバ芯線を備えている被覆光ファイバとを備えているライトパイプを備え、ライトパイプの光ファイバ芯線が、電磁放射線がライトパイプから被覆光ファイバへ伝わることができるように被覆光ファイバの光ファイバ芯線へ光学的に接続されており、ライトパイプが被覆光ファイバへ光学的に接続されている領域に先細のクラッディングが設けられている光ファイバ連結構成を、さらに提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射線が反射によって光ファイバの第１の部分に沿って伝わることができるようにその長さの第１の部分に沿って反射コーティングを有し、その長さの第２の部分に沿ってクラッディングをさらに有し、前記クラッディングは、電磁放射線が光ファイバの第２の部分に沿って伝わることを可能にするのに適した屈折率を有する、光ファイバ芯線。
【請求項２】
前記クラッディングの外面の少なくとも一部は反射コーティングでコーティングされている、請求項１に記載の光ファイバ芯線。
【請求項３】
前記クラッディングは、長さの一部に沿って先細であり、前記先細部の細い部分は、前記ファイバの第１のコーティング部分に隣接している、請求項１または請求項２に記載の光ファイバ芯線。
【請求項４】
前記クラッディングの先細部分は、前記クラッディングの外面に反射コーティングを有している、請求項３に記載の光ファイバ芯線。
【請求項５】
前記反射コーティングは、前記先細部の細い部分で最も厚いものである、請求項４に記載の光ファイバ芯線。
【請求項６】
前記光ファイバ芯線の前記第１のコーティング部分は、前記ファイバ芯線と前記反射コーティングとの間にクラッディングの層をさらに有し、前記クラッディングの層は、光ファイバ芯線の第２の部分のクラッディングよりも実質的に薄く、前記クラッディングの層は、電磁放射線が反射によって前記光ファイバ芯線の第１の部分に沿って伝わることができるように十分に薄いものである、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ芯線。
【請求項７】
前記光ファイバの第１の部分は、前記光ファイバの第２の部分とは異なる断面積の芯線を有している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバ芯線。
【請求項８】
前記光ファイバの第１の部分は、前記光ファイバの第２の部分とは異なる材料の芯線を有している、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバ芯線。
【請求項９】
ライトパイプを被覆光ファイバへ連結するための光ファイバ連結構成であって、前記連結構成は、反射コーティングを有する光ファイバ芯線と、芯線を包囲するクラッディングを有する光ファイバ芯線を備えている被覆光ファイバとを備えているライトパイプを含み、前記ライトパイプの前記光ファイバ芯線は、電磁放射線がライトパイプから被覆光ファイバへ伝わることができるように前記被覆光ファイバの前記光ファイバ芯線へ光学的に接続されており、前記ライトパイプが前記被覆光ファイバへ光学的に接続されている領域に先細のクラッディングが設けられている、光ファイバ連結構成。
【請求項１０】
前記先細のクラッディングは、少なくとも一部が反射コーティングでコーティングされている、請求項９に記載の光ファイバ連結構成。
【請求項１１】
光ファイバ列であって、それぞれの光ファイバは、電磁放射線が反射によって前記光ファイバの第１の部分に沿って伝わることができるようにその長さの第１の部分に沿って反射コーティングを有し、かつ、その長さの第２の部分に沿ってクラッディングをさらに有している光ファイバ芯線を備え、クラッディングは、電磁放射線が前記光ファイバの第２の部分に沿って伝わることを可能にするのに適した屈折率を有している、光ファイバ列。
【請求項１２】
それぞれの光ファイバの被覆部は、電磁放射線検出装置の中で終わっている、請求項１１に記載の光ファイバ列。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに関するものであり、さらに詳しくは、限定されないが、電磁放射線を検出するための光ファイバ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁放射線検出器には光ファイバケーブル列(arrays)がしばしば使用される。それぞれのファイバには一方の露出端部があり、その露出ファイバ端部の指し示す方向から伝わる電磁放射線がファイバの中へ入り、その後、その長さに沿って伝わるようにされている。ファイバの他方端部は、所望の用途、例えば赤外線検出器、可視光検出器などに左右されるが、例えば電磁放射線の特定帯域の波長あるいは強度を検出することのできるセンサである。このような検出器は、それぞれのファイバがファイバの指し示す概略方向から到達する放射線だけを検出することができる、という点で指向性のものである。
【０００３】
したがって、並べて配置されたきわめて多数のファイバを有し、それによって、いっそう多くの方向を１つの検出器でカバーすることができるようにすることは、好ましくまた普通である。
【０００４】
従来の光ファイバには、クラッディングによって包囲された中心ファイバ芯線(core)が備わっている。従来の光ファイバ列(arrays)には多数の被覆(clad)ファイバが備わっている。これらのファイバは、その列を作り出すために縦横形態(matrix form)に構成されており、それぞれのファイバは、隣接するファイバに物理的にできるだけ近くなるように配置されている。これによって、その列において放射線をファイバの中へ案内することができない空間である「デッドスペース」の大きさを最小限にすることができる。
【発明の開示】
【０００５】
公知の光ファイバ列の欠点は、クラッディングのためにファイバ芯線（cores）どうしが比較的離れて配置されている、ということである。このため、列のかなりの部分が「デッドスペース」である。
【０００６】
このことは、比較的弱い電磁放射線を検出する必要があるところでは特に問題である。例えば、ミサイルは、目標を照射するために、少し軽量であり、したがって、比較的弱いレーザをミサイルに搭載していることがある。ミサイルはまた、目標から反射した電磁放射線を受信するための列を備えている電磁放射線検出器を有していることもある。目標を照射するために用いられるレーザは比較的弱いことから、反射された信号はきわめて弱く、したがって、できるだけ多量の復帰(returned)放射線を列のファイバによって捕捉することができるのが望ましい。
【０００７】
本発明によれば、電磁放射線が反射によって光ファイバの第１の部分に沿って伝わることができるようにその長さの第１の部分に沿って反射コーティングを有し、その長さの第２の部分に沿ってクラッディングをさらに有し、クラッディングは、電磁放射線が光ファイバの第２の部分に沿って伝わることを可能にするのに適した屈折率を有している光ファイバ芯線が提供される。
【０００８】
反射コーティングは金属コーティングであるのが好ましい。あるいは、反射性ポリマ材料あるいは半導体材料を代わりに用いてもよい。反射コーティングはおよそ１００ｎｍのきわめて薄い層であることだけが必要であるので、コーティングされたファイバは、先に説明された従来の光ファイバよりも著しく細い。したがって、コーティングされたファイバは、従来の光ファイバよりも高密度に充填することができ、光ファイバ列における「デッドスペース」が著しく減少する。
【０００９】
製造の間、例えばファイバ引き出しの間のようないくつかの環境では、ファイバ芯線にクラッディングの薄い層が残ることがある。このような環境では、電磁放射線が反射によって光ファイバの第１の部分に沿ってなお伝わることを保証するために、クラッディングの外面に反射コーティングを設けることが必要であるかもしない。
【００１０】
クラッディングの外面の少なくとも一部は反射コーティングでコーティングされているのが好ましい。反射コーティングはファイバの前記第１の部分に近い領域に存在しているのが有利である。これによって、ファイバの第１のコーティング部分とファイバの第２の被覆部分とが接する領域における電磁放射線の損失を防止するのに役立つ。
【００１１】
クラッディングはその長さの一部に沿って先細であってもよく、先細部の細い部分はファイバの第１のコーティング部分に隣接している。
【００１２】
クラッディングの先細部分にはクラッディングの外面に反射コーティングがあるのが有利である。反射コーティングは先細部の細い部分で最も厚いものでもよい。
【００１３】
光ファイバの第１の部分には光ファイバの第２の部分とは異なる断面積の芯線があってもよい。芯線は光ファイバの第２の部分ではより大きい断面積へ先細にされているのが有利である。光ファイバの第１の部分には、さらにあるいは代わりに、光ファイバの第２の部分とは異なる断面形状の芯線があってもよい。光ファイバの第１の部分には、さらにあるいは代わりに、光ファイバの第２の部分とは異なる材料の芯線があってもよい。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、ライトパイプ(light pipe)を被覆光ファイバへ連結するための光ファイバ連結構成(arrangement)であって、連結構成は、反射コーティングを有する光ファイバ芯線と、芯線を包囲するクラッディングを有する光ファイバ芯線を有する被覆光ファイバとを備えているライトパイプを含み、ライトパイプの光ファイバ芯線は、電磁放射線がライトパイプから被覆光ファイバへ伝わることができるように被覆光ファイバの光ファイバ芯線へ光学的に接続されており、ライトパイプが被覆光ファイバへ光学的に接続されている領域に先細のクラッディングが設けられている、光ファイバ連結構成が提供される。
【００１５】
先細部の長さおよび形状は、電磁放射線が所望のモードで伝搬するのを促進するように設計することができる。
【００１６】
先細のクラッディングは、少なくとも一部が反射コーティングでコーティングされているのが有利である。放射線の損失を防止するために、先細クラッディングの最も細い領域を反射コーティングでコーティングすることが特に有利である。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、光ファイバ列であって、それぞれの光ファイバは、電磁放射線が反射によって光ファイバの第１の部分に沿って伝わることができるようにその長さの第１の部分に沿って反射コーティングを有し、かつ、その長さの第２の部分に沿ってクラッディングをさらに有している光ファイバ芯線を備え、クラッディングは、電磁放射線が光ファイバの第２の部分に沿って伝わることを可能にするのに適した屈折率を有している光ファイバ列が提供される。
【００１８】
それぞれの光ファイバの被覆部は、例えば電磁放射線検出装置の中で終わっていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、例示としてのみ、添付図面を参照して、以下に説明される。
【００２０】
図１は光ファイバ構成(arrangement)１を示しており、これには光ファイバ芯線（core）３が備わり、その芯線は被覆(cladding)材料５で被覆されている。被覆材料５は、ファイバ芯線３の露出端部(exposed end)に入射する放射線が１つ以上の案内モードによってファイバ１に沿って伝わるように、適切な反射率を有する。ファイバ芯線３に隣接してクラッディング７に入射するいくつかの放射線は、案内モードの中へ連結することができる。クラッディングの外側部分９に当たる放射線は、案内モードになることがなく、また、ファイバ１に沿って伝搬することがない。
【００２１】
図２は、図１を参照して説明されたような光ファイバ１をいくつか備えてなる光ファイバ列１１を示している。これらの光ファイバ１はできるだけきつく互いにまとめられている。この列に当たる任意の電磁放射線は、ファイバ１に沿って伝わることができ、したがって検出することができるように、ファイバ芯線３の端部かまたはクラッディング７の内側部分かのいずれかに当たらなければならない。放射線を検出するために用いることのできない列の大きい領域、すなわち、光ファイバ１どうしの間の領域１３、および光ファイバ１におけるクラッディングの外側部分９の領域が存在することがわかる。「デッドスペース」（非検出）の領域は９および１３である。
【００２２】
図３は光ファイバ列１５を示しており、この光ファイバ列にはいくつかの光ファイバ１７が備わっている。それぞれの光ファイバ１７は、ファイバ芯線２１の周りに反射コーティング１９を有している。反射コーティング１９は、クラッディングよりも（典型的には２から３桁(orders of magnitude)）きわめて薄く、また、電磁放射線が反射コーティングからの反射によってファイバ芯線２１に沿って伝わることを可能にする。
【００２３】
反射コーティングはクラッディングよりも著しく薄いので、図１および図２の光ファイバ１と同じ寸法の領域に、より多くの光ファイバ１７を入れることができる。
【００２４】
このことは、非検出領域１９（反射コーティング）および非検出領域２３（光ファイバ１７どうしの間の領域）の検出領域２１に対する比が、従来の列１１におけるものよりもかなり小さい、ということを意味している。この列に当たる放射線は従来の列１１におけるものよりも多く光ファイバ１７によって受信されるので、より多くの放射線が検出器のセンサ部へ到達する。したがって、弱い放射線源に対して、より多くの検出の機会が存在している。
【００２５】
図４は光ファイバ１７を示している。ファイバ２１の露出端部から検出器（図示せず）のセンサ部へ伝わる放射線の進路２５が示されている。放射線は反射コーティング１９によって反射される。
【００２６】
図５はファイバ芯線２９を備える光ファイバ２７を示しており、この芯線は露出端部３１を有する。露出端部３１に隣接するファイバ芯線２９の部分は反射材料３３でコーティングされている。ファイバ芯線２９の残り部分は、適切な反射率を有する被覆材料３５で被覆されている。光ファイバのこの設計によれば、複数の光ファイバ２７の露出端部３１を、図３に関して説明されたのと同じように、列の中へ互いにきつく充填することができ、また、光ファイバの残り部分を従来のファイバ導波管にすることができる。このことは、そのような導波管が、希少金属からなるライトパイプに比べて、容易に入手することができるとともに比較的安価である点で、有利である。
【００２７】
図６はファイバ芯線３９を備える光ファイバ３７を示しており、この芯線は露出端部４１を有する。露出端部４１に隣接するファイバ芯線３９の部分は反射材料３３でコーティングされている。ファイバ芯線３９の残り部分は被覆材料３５で被覆されている。被覆材料３５は、光ファイバの反射コーティング部へ隣接して先細にされており(tapered)、また、クラッディング３５の先細(tapered)外面４７は、反射材料３３と同じであってよい反射材料４９でコーティングされている。反射コーティング４９によって、先細部４７で比較的薄いクラッディングを通して放射線が失われるのが防止される。クラッディングの外面４７に到達するどんな放射線も、クラッディング３５の中へ向かって反射する。反射コーティング４９は、先細部４７の長さに沿って一定の厚さであってもよく、あるいは、代わりに、図６に示されたようにクラッディング３５の厚さが先細部４７に沿って増大するにつれて、厚さが減少するものであってもよい。先細部４７によって、放射線が所望のモードで伝搬するのが促進される。この例では、ファイバ芯線３９は先細部４７の領域で断面積が増大するように示されているが、ファイバ芯線３９は、所望であれば、先細領域を通して同じ断面積を保持しているものであってもよい。
【００２８】
図７はファイバ芯線５３を備える光ファイバ５１を示しており、この芯線は露出端部５５を有する。露出端部５５に隣接するファイバ芯線５３の部分は反射材料３３でコーティングされている。ファイバ芯線５３の残り部分は被覆材料３５で被覆されている。被覆材料は、ここでは、光ファイバの反射コーティング部に隣接して先細にされていないが、クラッディング５７の端面は、反射材料３３と同じであってよい反射材料５９でコーティングされている。
【００２９】
図８はファイバ芯線６３を備える光ファイバ６５を示しており、この芯線は露出端部６１を有する。このファイバはその長さに沿って被覆されており、クラッディング３５は、光ファイバ６５の露出端部６１の近傍で著しく薄く、かつ先細６９にされている。このファイバの露出端部６１および先細部６９の外面には、反射材料６７のコーティングが施されている。これによって、放射線は、クラッディングが充分に薄いときに反射によってファイバの露出端部６１の領域でファイバに沿って伝搬することができる。
【００３０】
図９はファイバ芯線７５、７７を備える光ファイバ７３を示しており、この芯線は露出端部７１を有する。露出端部７１に隣接するファイバ芯線７５の部分は反射材料７９でコーティングされている。ファイバ芯線７７の残り部分は被覆材料３５で被覆されている。被覆材料３５は、光ファイバの反射コーティング部へ隣接して先細にされており、また、クラッディング３５の先細外面８１は、反射材料７９でコーティングされている。反射コーティング７９によって、先細部８１で比較的薄いクラッディングを通して放射線が失われるのが防止される。クラッディング３５の先細外面８１に到達するどの放射線も、クラッディング３５の中へ向かって反射する。反射コーティング７９は、図９に示されたように先細部８１の長さに沿って一定の厚さであってもよく、あるいは、代わりに、（図６に示されるように）クラッディング３５の厚さが先細部８１に沿って増大するにつれて、厚さが減少するものであってもよい。先細部８１によって、放射線が所望のモードで伝搬するのが促進される。この例では、ファイバ芯線７５、７７は先細部８１の領域でつながる相異なる２つの材料から形成されており、また、ファイバ芯線７５、７７は、放射線が先細部８１の領域で著しく損失することなくその長さに沿って伝搬することができるように、設計されている。これによって、１つの材料をライトパイプとして用いることができ、また、異なる伝搬モードが必要である場合に、異なる材料を被覆ファイバにおけるファイバ芯線として用いることができる。この例では、ファイバ芯線７５、７７は、先細部８１の領域を通して同じ断面積を保持するように示されている。
【００３１】
図１０は、図９の光ファイバ７３に類似した特徴を有している光ファイバ８３を示しており、類似した形状構成には図９におけるのと同じ参照符号が付されている。しかしながら、この例では、ファイバ芯線７５、７７は、先細部８１の領域において断面積が増加するように示されている。先細部の形状および寸法は、所望のモードにおいてファイバ芯線７７に沿った放射線の伝搬を促進するように選択される。
【００３２】
当業者にとって、本発明の相異なる実施形態が可能であり、それらのいくつかは本明細書で説明されている、ということは明らかであろう。本発明の範囲は、本明細書で説明されたものと同じ原理を利用する実施形態をカバーしている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の被覆光ファイバの端部における正面図である。
【図２】従来の光ファイバ列の正面図である。
【図３】本発明に係る光ファイバ列の正面図である。
【図４】図３の光ファイバ列の一部における縦断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光ファイバの縦断面図である。
【図６】第２実施形態に係る光ファイバの縦断面図である。
【図７】第３実施形態に係る光ファイバの縦断面図である。
【図８】第４実施形態に係る光ファイバの縦断面図である。
【図９】第５実施形態に係る光ファイバの縦断面図である。
【図１０】第６実施形態に係る光ファイバの縦断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月21日(2005.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線を有している光ファイバであって、芯線の第１の長手部分が、ほぼ一定の断面積のものであり、かつ、電磁放射線を内部反射によって前記芯線の第１の長手部分に沿って伝えるために、内向きの反射コーティングによって覆われており、芯線の第２の長手部分が、電磁放射線を芯線の第２の長手部分に沿って案内するのに適した屈折率を有している被覆材料によって覆われており、芯線の第１の長手部分とその関連したコーティングとからなる断面積は、前記芯線の第２の長手部分とその関連したクラッディングとからなる断面積よりも小さい、光ファイバ。
【請求項２】
前記第１の長手部分と第２の長手部分との間に前記芯線の中間の長手部分が配置され、前記被覆材料の端部が前記中間の長手部分の中で終わっており、前記中間の長手部分の被覆材料における外面の少なくとも一部は内向きの反射コーティングによって覆われている、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記被覆材料の端部は先細にされており、前記先細部の最も細い部分は前記芯線の第１の部分へ向けられている、請求項１または請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記被覆材料の先細端部の前記外面は内向きの反射コーティングを有している、請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記反射コーティングは、前記先細部の最も細い部分で最も厚いものである、請求項４に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記芯線と前記第１の長手部分の前記反射コーティングとの間に被覆材料の層が配置されており、この被覆材料の層は、前記芯線の第２の部分のクラッディングよりも実質的に薄く、かつ、電磁放射線が内部反射によって前記芯線の第１部分に沿って伝わることができるように十分に薄いものである、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記芯線の第１の部分は、前記芯線の第２の部分とは異なる断面積を有している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記芯線の第１の長手部分および第２の長手部分は、相異なる材料から形成されている、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の複数の光ファイバを備え、前記光ファイバの第１の長手部分どうしが密に並んで配置されている、光ファイバ列。
【請求項１０】
前記それぞれの光ファイバの一方の端部は、電磁放射線検出装置の中で終わっている、請求項９に記載の光ファイバ列。
【請求項１１】
ライトパイプを被覆光ファイバへ連結するための光ファイバ連結構成であって、前記連結構成は、反射コーティングを有する光ファイバ芯線と、芯線を包囲するクラッディングを有する光ファイバ芯線を備えている被覆光ファイバとを備えているライトパイプを備え、前記ライトパイプの前記光ファイバ芯線は、電磁放射線がライトパイプから被覆光ファイバへ伝わることができるように前記被覆光ファイバの前記光ファイバ芯線へ光学的に接続されており、前記ライトパイプが前記被覆光ファイバへ光学的に接続されている領域に先細のクラッディングが設けられている、光ファイバ連結構成。
【請求項１２】
前記先細の被覆材料は、少なくとも一部が内向きの反射コーティングによって覆われている、請求項１１に記載の光ファイバ連結構成。
【国際調査報告】
2005534957.tif 000013
2005534957.tif 000014
2005534957.tif 000015