(57)【要約】  本発明は、束又はマルチコア・ファイバの一部である個々の光ファイバ１００の端部のマイクロレンズ１０１を製造する方法であって、束又はマルチコア・ファイバの第１の端部１０の上に、光重合性溶液の液滴２を堆積するステップを含む方法に関する。本発明方法は、さらに、液滴２のサイズを適合させるステップと、液滴２を選択的に重合するために、第２の端部２０の上に所定の波長を中心とする光４を適用するステップと、そのそれぞれが第１の端部１０に、互いに物理的に隔てられたマイクロレンズ１０１が設けられた、個々の光ファイバ１００のネットワークを得るために、メタノール溶液を用いて第１の端部１０をすすぎ洗いするステップとを含む。本発明はさらに、方法によって得られたマイクロレンズ付きファイバの束、及びこのような束の例えば医療又は多重化イメージング及び／又は光ファイバの結合における使用に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバのネットワーク又はマルチコア・ファイバ（１）の一部を形成する単位光ファイバ（１００）の端部にマイクロレンズ（１０１）を製造する方法であって、前記マルチコア・ファイバ（１）の束又は前記マルチコア・ファイバ（１）の第１の端部（１０）の上に、光重合性溶液の液滴（２）を堆積するステップを含む方法において、
前記方法は、さらに、
前記液滴（２）のサイズを適合させるステップと、
前記液滴（２）を選択的に重合するために、前記束又は前記マルチコア・ファイバ（１）の第２の端部（２０）において、所与の波長を中心とする光（４）を注入するステップと、
それぞれが前記マルチコア・ファイバ又は前記束（１）の前記第１の端部に、互いに物理的に分離したマイクロレンズ（１０１）が設けられた単位光ファイバ（１００）のネットワークを得るために、メタノール又はエタノールなどの溶媒の溶液を用いて前記第１の端部（１０）をすすぎ洗いするステップとからなることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記液滴（２）の高さをその組成に従って適合させるステップであって、それによって、前記高さが、前記第１の端部（１０）と、各単位光ファイバから発する光ビームの交点を含む近位面との間の、マルチコア・ファイバの長手方向軸に実質的に沿って測定される距離より小さくなる、ステップからなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液滴（２）のサイズを適合させるステップが、その厚さを約数マイクロメートルまで低減することからなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記液滴（２）のサイズを適合させるステップが、前記マルチコア・ファイバ又は前記束の端部平面と、周縁部での前記液滴への接平面との間の角度Ａを、１０度未満の値まで低減することからなることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光重合性溶液が、約４重量％のメチルジエタノールアミン型の薬剤と約０．５重量％のエオシン型の薬剤とを含む混合物が加えられた、ＰＥＴＩＡ型の光重合性モノマーを含むことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
酸素及び／又は４−メトキシフェノールなどの抑制剤に反応し、所与の光重合閾値を有し、酸素及び／又は４−メトキシフェノールなどの前記抑制剤によって誘起されるラジカル光重合性溶液が用いられることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記マルチコア・ファイバ又はファイバの束（１）の前記第２の端部（２０）を照射するために、およそ０．５３２マイクロメートルの波長を有する光源が用いられることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の端部（２０）が、およそ１秒間照射されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記液滴のサイズを適合させるステップが、前記液滴（２）と実質的に同じ外径を有するファイバ型の外部要素（３）の平坦な端部（３０）を、前記マルチコア・ファイバ又は前記束（１）の第１の端部（１０）に固着した前記液滴の遠位の曲線状の端部に接触した状態に置くステップと、平坦な端部（３０）にある量の光重合性溶液が付加された後に、前記端部（１０、３０）を遠ざけるステップと、前記マルチコア・ファイバ又は前記束の前記第１の端部（１０）の上の液滴（２）の厚さ及び／又は角度Ａを測定するステップと、次いで前記測定の結果に従って、前記外部要素（３）の平坦な端部（３０）から溶液の痕跡が除去された後に２つの端部（１０、３０）を再び互いに近づけるステップとからなることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
単位光ファイバ（１００）の束であって、前記ファイバのすべて又は一部には、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法によって得られるマイクロレンズ（１０１）がその端部の一方に設けられることを特徴とする、単位光ファイバ（１００）の束。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光ファイバの束（１００）の、医療又は多重化イメージング及び／又は光ファイバ結合における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学の分野に関し、より具体的には、情報の伝送のための光ファイバに応用される光学の分野に関する。従って、本発明は、微小光学に関連する開発に関する。より具体的には、これは、その一方の端部が処理及び修正された光ファイバのケースである。関係するファイバは、具体的には、いわゆるマルチコア・ファイバであり、すなわち、１組の単位光ファイバ又は単位光ファイバのネットワークからなるものでる。端部のそれぞれには、最終的に、隣接するファイバの端部の上に形成されるマイクロレンズとは異なるマイクロレンズが設けられる。この構成は、例えば断層撮影又は同時分光分析における同時及び／又は多重化イメージングでの用途を目的としたマイクロレンズのネットワークを、マルチコア・ファイバ又は単位光ファイバの束の一方の端部に生成することを可能にする。
【０００２】
これは、非常に多数（数千本）の光ファイバを含む束の端部の光の焦点を合わせて、同数の微小ポイントを通して所与の表面を照射するケースである。
【背景技術】
【０００３】
レンズ付き光モノファイバ及びそれを製造する方法は知られている。例えば、本出願人の名前で出願された仏国特許第２７９８７４０号の文献は、少なくともその端部の１つにおいて所定の開口数を有するモノモード又は軽度のマルチモード光ファイバに関する。これらのファイバの１つ又は複数の端部には、それらの端部の一方に、光重合で得られる透明ポリマーの先端が設けられる。しかし、この文献で述べられている方法は専らモノファイバに関し、マルチコア・ファイバには当てはまらない。マルチコア・ファイバへの置き換えが、試験されてきたが、常にコア（単位ファイバの端部）の間の重合を引き起こす。これは、同時イメージング多重化などの用途への移行が望まれる場合は、解決すべき実際の問題となる。
【０００４】
また、仏国特許第２８２７９６８号の文献が知られており、これは、透明ポリマーの端部の先端と関係付けられたモノモード又はマルチモード光ファイバに関する。この技術は、例えば、先端が重なり合うマルチモードファイバにおける高いモードに対して、単一モードの４つの先端に応用される。この文献は、本発明のマルチコア・ファイバ及び関連する問題には関係しない。さらに、この文献では、特にその調合物の粘性を通じて、先端の化学組成を適合させることが追求されている。
【０００５】
さらに、微小光学では、マイクロレンズのネットワークを得るために、光ファイバの端部を処理及び／又は修正するためのいくつかの展開方向がある。知られているように、光は、光ビームがそれを通して注入された側とは反対の光ファイバの端部にて発散する。従って、ファイバ出口で、具体的にはこれらの端部にレンズを設けることによって、光を集束させる必要があることが明らかになっている。ファイバのサイズ及び／又は密度が増加したときには、問題が生じる。
【０００６】
第１の展開によれば、ファイバの束の端部にマイクロレンズのネットワークを製造するために、コアのそれぞれの端部にガラス・ポイントを製作するために化学エッチングが行われる。次いで、改善は、処理すべき単位ファイバの端部のまわりに金属の制御された堆積をもたらし、その後に樹脂を堆積し、次いで間隔を有して配置されたファイバの尖った端部をきれいに残すために化学エッチングを行うことからなる。
【０００７】
別の展開方向は、六角形のネットワークに配置された１組の（５０，０００から６０，０００の）光ファイバの端部の化学エッチングに基づく。最初に、実質的に円筒形の孔のネットワークが得られ、孔の底部は、単位ファイバの端部に対応する。次いで、これらの孔は、マイクロレンズとして働く誘電体の微小球体で満たされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】仏国特許第２７９８７４０号
【特許文献２】仏国特許第２８２７９６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの知られている方法は実施するのが複雑であり、数多くの方法ステップを必要とし、時には制御するのが難しく、コスト及び信頼性の問題を生じる。また、ガラス先端の光学品質は、あまり良くない。
【００１０】
本発明は、従来技術の欠点を改善し、具体的には、ファイバのネットワーク又はマルチコア・ファイバの一部を形成する単位光ファイバの端部にマイクロレンズを製造する方法において、具体的には、前記マルチコア・ファイバの束又は前記マルチコア・ファイバの第１の端部の上に、光重合性溶液の液滴（すなわち毛管メニスカス）を堆積するステップを含む方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、本方法は、さらに、前記液滴のサイズを適合させるステップと、前記液滴を選択的に重合するために、前記マルチコア・ファイバ又はファイバの束の第２の端部において、所与の波長を中心とする光を注入するステップと、それぞれがマルチコア・ファイバ又はファイバの束の第１の端部に、互いに物理的に分離したマイクロレンズが設けられた単位光ファイバのネットワークを得るために、メタノール又はエタノールなどの溶媒の溶液を用いて前記第１の端部をすすぎ洗いするステップとからなる。
【００１２】
具体的には、本方法は、液滴の高さをその組成に従って適合させるステップであって、それによって、前記高さが、前記第１の端部と、各単位光ファイバから発する光ビームの交点を含む近位面との間の、マルチコア・ファイバの長手方向軸に実質的に沿って測定される距離より小さくなる、ステップからなる。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、前記液滴のサイズの低減は、その厚さを約数マイクロメートルまで低減することからなる。
【００１４】
本発明の他の実施例によれば、液滴のサイズの低減は、マルチコア・ファイバの端部平面と、周縁部での液滴への接平面との間の角度Ａを、１０度未満の値まで低減することからなる。
【００１５】
「周縁部での液滴への接平面」とは、ファイバ又はファイバの束の端部平面と液滴の周縁部で接する、液滴の外面の平面を意味する。
【００１６】
本発明の１つの特徴によれば、前記光重合性溶液は、約４重量％のメチルジエタノールアミン型の薬剤と約０．５重量％のエオシン型の薬剤とを含む混合物が加えられた、ＰＥＴＩＡ型の光重合性モノマーを含む。
【００１７】
有利には、酸素及び／又は４−メトキシフェノールなどの抑制剤に反応し、所与の光重合閾値を有し、酸素及び／又は４−メトキシフェノールなどの前記抑制剤によって誘起されるラジカル光重合性溶液が用いられる。
【００１８】
さらに、マルチコア・ファイバ又はファイバの束の第２の端部を照射するために、およそ０．５３２マイクロメートルの波長を有する光源が用いられる。
【００１９】
好ましくは、前記端部は、およそ１秒間照射される。
【００２０】
例示として、液滴のサイズを適合させるステップは、液滴と実質的に同じ外径を有するファイバ型の外部要素の平坦な端部を、マルチコア・ファイバの第１の端部に固着した液滴の遠位の曲線状の端部に接触した状態に置くステップと、平坦な端部にある量の光重合性溶液が付加された後に、前記端部を遠ざけるステップと、マルチコア・ファイバの第１の端部の上の液滴の厚さ及び／又は角度Ａを測定するステップと、次いで測定の結果に従って、外部要素の平坦な端部から溶液の痕跡が除去された後に２つの端部を再び互いに近づけるステップとからなる。この互いに近づける操作は、所定の厚さの値又は角度Ａが得られるまで繰り返される。
【００２１】
また、本発明は、単位光ファイバの束に関する。それによれば、前記ファイバのすべて又は一部には、上述の方法によって得られるマイクロレンズが、その端部の一方に設けられる。
【００２２】
上述の方法により得られた光ファイバの束の医療又は多重化イメージング、光ファイバ結合における使用は、本発明の一部となる。
【００２３】
本発明の他の特徴、詳細、及び利点については、添付の図を参照して以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による方法の主要ステップを示すいくつかの図である。
【図１Ａ】大量の液滴が備えられた、ファイバの束の第１の端部の簡略化されたセクションを示す図である。
【図１Ｂ】少量の液滴が備えられた、ファイバの束の第１の端部の簡略化されたセクションを示す図である。
【図２】光重合性液滴のサイズを低減するための機器の概略図である。
【図３】ラジカル重合閾値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
より分かりやすくするために、同一又は同様の要素は、すべての図において同一の参照符号によって印が付けられている。
【００２６】
図１は、本発明による作製方法の様々な主要ステップを示す。最初に、例えばピペット又は外部ファイバ３を用いて、ファイバの束又はいわゆるマルチコア・ファイバ１の第１の端部１０の上に、光重合性溶液の液滴２が堆積される。マルチコア・ファイバ１は、外装の施された光ファイバ１００の束からなる。以下で説明されるように、堆積される溶液は、エオシン、及びメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などの少なくとも１つの光重合開始剤が混合されたＰＥＴＩＡなどのモノマーをベースとする溶液であることが好ましい。本発明の好ましい用途に対しては、４重量％のＭＤＥＡと、０．５重量％のエオシンの混合物が選択される。
【００２７】
光重合開始剤は、特定の波長に適合させるために、本発明の範囲から逸脱せずに変更することができる。ここでは、波長は、およそ０．５３２マイクロメートルである。
【００２８】
ファイバ又はファイバの束１の第１の端部１０の上に液滴（すなわち毛管メニスカス）２が堆積された後に、この液滴２のサイズが適合される。この適合は、一般に低減からなり、より具体的には厚さの低減、及び／又はファイバの束の端部平面と、周縁部での液滴への接平面との間の角度Ａの低減からなる。
【００２９】
図１Ａ及び図１Ｂは、どのように角度Ａが求められるかを規定している。図１Ａは、本方法の第１のステップによる、例えばおよそ２３度の角度Ａを有する液滴２に対応する。図１Ｂは、以下に説明するように、そのサイズが低減された図１（ｉｖ）による液滴に実質的に対応する。それにより、最終的な角度Ａは、およそ８度とされることが可能である。
【００３０】
既に試験された本発明の一実施例によれば、本方法の間に、角度Ａを低減することが追求される。
【００３１】
技術的には、厚さ及び／又は角度の低減は、液滴２と実質的に同じ外径を有するファイバ型の外部要素３の端部を、液滴２の遠位の曲線状の端部に接触した状態に置くことによって達成される。端部を近づけるステップは、図１（ｉ）に示されており、接触は、図１（ｉｉ）に概略的に示されている。次に、端部は軸方向に遠ざけられ、それにより、最初は溶液が無かった外部要素３の端部には、図１（ｉｉｉ）に見られるように溶液が付加され、それにより、液滴２の体積はそれに従って低減される。
【００３２】
図２は、液滴２のサイズ（又は体積）の制御された修正をもたらすために用いられる機器の例を示す。それにより、液滴２が備えられたファイバ１又はファイバの束の第１の端部１０は、白色光源５の位置に配置され、例えば液滴２を精細に観察するためのレンズ及びカメラを備えた観察システム６が、光源５に対向して配置される。処理すべきファイバ１の長手方向軸内に、例えば平板とマイクロメータねじとからなるシステム７によって支持され、軸方向に移動可能な外部ファイバ３が配置される。この構成は、ファイバ１及び３を、又は、より正確にはそれらのそれぞれの端部を、軸方向に互いに近づける又は遠ざけるように移動することを可能にする。図２の矢印Ｆはこの動きを示し、それにより、光重合性溶液の液滴２のサイズを修正し、且つこの修正を制御することが可能になる。
【００３３】
もちろん、このような制御に関連するこのような適合を可能にする、それ自体は知られた任意の他の手段を、本発明の範囲から逸脱せずに用いることができる。
【００３４】
これは、特定の厚さの値及び／又は角度Ａをできるだけ正確に達成するケースである。これは、本発明の原理が、液滴２となる溶液のラジカル重合閾値に基づくためであり、前記閾値は、酸素又は４−メトキシフェノールなどの重合抑制剤、又は他の等価な抑制剤によって誘起される。抑制剤は、重合のベクターである溶液中のフリー・ラジカルを無効にし、従って重合が生じるのを防止する。この閾値を超えるためには、光子エネルギー（出力又は露光時間）を増加する必要があり、それによって、重合を可能にする抑制剤分子を消費することが可能になる。溶液を適合させることにより、具体的には溶液の層の厚さ又はより具体的には液滴２の厚さを低減することによって、液滴の外側に存在する酸素がより急速に照射領域まで拡散し、このようにして重合が制限される。従って、強度の低い領域、すなわちコア又は単位ファイバ端部の間は重合を誘起せず、単位ファイバ１００の端部に位置する領域は、互いに物理的に分離したまま重合することができることになる。
【００３５】
図３は上述の原理を示し、これから以下のことが明らかとなる。すなわち、（ａ）大きなサイズ、従って、大きな厚さの液滴２があり、所与の閾値Ｅｓ及び少量の酸素を有する場合は、ファイバの束の端部１０の全体が、ある厚さにわたって重合されることになる。これと異なり、（ｂ）液滴の厚さがより小さく（ここではおよそ数マイクロメートル）、重合閾値Ｅｓが増加された場合は、特定の量の抑制剤が、ファイバの間の領域（ここではコア間領域とも呼ぶ）ではなく、ファイバの端部を選択的に重合することを可能にする。
【００３６】
従って、既に述べたように、これは、堆積された溶液のラジカル重合閾値に関係する液滴２の厚さを正確に制御するケースである。
【００３７】
液滴２の寸法、具体的には高さ、すなわちファイバの長手方向軸に沿って測定した寸法は、マルチコア・ファイバの第１の端部１０と、各単位ファイバ１００から発する光ビームの交点を含む近位面との間の、同じ長手方向軸に沿って測定した距離よりも小さくなければならない。光ビームは、それぞれ実質的に円錐形であり、その最も小さなセクションは、各単位ファイバ１００の実際の端部によって形成される。単位ファイバ１００は、互いに実質的に平行に配置されているので、光ビームは、ファイバ１００の端部から特定の距離を超えた交点領域を有する。上述のように、重なり領域に従って液滴２０の高さ（すなわち厚さ）を適合させることが追求される。
【００３８】
さらに、液滴の高さは光重合性溶液の組成に依存し、具体的には、溶液の酸素又は４−メトキシフェノールなどの抑制剤の濃度に依存することになる。
【００３９】
比較試験により、マイクロレンズ１０１の高さは、ビーム又はファイバ１の端部１０に堆積された溶液の厚さと直接相関することが明らかとなった。
【００４０】
図１（ｉｖ）を参照すると、液滴２のサイズが得られた後に、本方法は、続いてマルチコア・ファイバ１の第２の端部２０を、光源４を用いて照射する。これは、ファイバ１の第１の端部１０において求められる選択的重合を引き起こすことになる。
【００４１】
最後に、図１のステップ（ｖ）によれば、これは、ファイバ１００の端部に形成された物の外側の重合の痕跡を削除するために、ファイバ１の第１の端部１０をすすぎ洗いするケースであり、それにより、マイクロレンズ１０１が形成される。
【００４２】
例示として、厚さ１０マイクロメートルの液滴２が第１の端部１０に設けられた長さ１メートルのマルチコア光ファイバ１は、その第２の端部２０から、７マイクロワットの電力で２秒間、５３２ナノメートルの波長を有する光源によって照射された。それにより、すべて互いに物理的に隔てられたマイクロレンズ１０１が、マルチコア光ファイバ１の端部に得られた。
【００４３】
従って、上述の方法は実施するのが簡単であり、ファイバの束又はマルチコア・ファイバ１の一方の端部１０に、マイクロレンズ１０１のネットワークを作製することを可能にする。これらの新規で進歩性のある構造は、本発明の範囲の一部を形成する。
【００４４】
より一般には、本発明は、端部１０の少なくとも１つにマイクロレンズ１０１が設けられ、マイクロレンズ１０１は、ファイバの他方の端部２０から発せられた光を集束させており、マイクロレンズの間の光強度はゼロである、マイクロファイバの束を得ることを可能にする。
【００４５】
非常に興味深いことには、この特定のビームは、例えば数百さらには数千の互いに非常に近接した点上への光のマルチ集束に基づいて生物組織を照射するために、内視鏡検査などの同時イメージング用途、又は同時分光法において、マイクロレンズのネットワークとして有利に用いることができる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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