(57)【要約】  少なくとも１本の光拡散型光ファイバからの散乱化学光を用いて光反応性材料において光反応を実施するためのシステム及び方法が開示される。システム及び方法は、光反応性材料に対して光拡散型光ファイバを配する工程を含む。光拡散型光ファイバは、ガラスコア、周囲クラッド及び、ガラスコア内またはコア−クラッド境界に配された、ナノサイズ構造を有する。ナノサイズ構造は、化学光源から光散乱型光ファイバ内を進む誘導化学光を散乱するように構成される。散乱化学光は、光反応性材料の全体にわたって供給され、光反応性材料の全体にわたって光反応をおこさせる。
2014534566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反応性材料において光反応を実施するための照明システムにおいて、
化学光を発生する化学光源、
前記化学光源に光結合された少なくとも１本の光拡散型光ファイバであって、ガラスコア、前記ガラスコアを囲むクラッド及び外表面を有し、さらに、前記ガラスコア内またはコア−クラッド境界に配された複数のナノサイズ構造を有し、前記化学光を誘導化学光として誘導し、前記誘導化学光を散乱して前記外表面を通過する散乱化学光を形成するように構成される、少なくとも１本の光拡散型光ファイバ、
及び
前記光反応性材料、
を備え、
前記少なくとも１本の光拡散型光ファイバは、前記光反応性材料が前記散乱化学光を受け取り、前記光反応性材料の全体にわたって光反応をおこすように、前記光反応性材料に対して配される、ことを特徴とする照明システム。
【請求項２】
（ｉ）前記光反応性材料が光硬化性物質または光化学物質を含む、及び／または
（ii）前記少なくとも１本の光拡散型光ファイバの少なくとも一部が前記光反応性材料内にある程度または完全に埋め込まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記光反応性材料が、
（ｉ）光学素子を光学マウントに固定するために用いられる光硬化性埋込用樹脂を含む、及び／または
（ii）１つ以上の表面を有し、前記１つ以上の表面を通る化学光への自由空間露光によって前記光反応性材料の全体を光活性化することはできないように配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
光学アセンブリにおいて、
光学マウント、
前記光学マウントに配された光学素子、
前記光学マウントの一部と前記光学素子の一部の間に配され、化学光に露光されると硬化する、光硬化性埋込用樹脂、及び
前記光硬化性埋込用樹脂内に少なくともある程度埋め込まれ、前記光硬化性埋込用樹脂を硬化させるために、前記化学光を導入すると前記光硬化性埋込用樹脂の全体にわたって前記化学光を送達するように構成された、光拡散型光ファイバ、
を有し、
前記硬化した光硬化性埋込用樹脂が前記光学素子を前記光学マウントに固定する、ことを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項５】
硬化後の前記光硬化性埋込用樹脂を劣化させ得る波長を有する光から前記光硬化性埋込用樹脂を遮蔽するように構成された不透明シールドをさらに有することを特徴とする請求項４に記載の光学アセンブリ。
【請求項６】
前記光拡散型光ファイバが末端を有し、前記光学アセンブリが前記光拡散型光ファイバの前記末端に光結合された化学光源をさらに有することを特徴とする請求項４または５に記載の光学アセンブリ。
【請求項７】
前記化学光源と前記光拡散型光ファイバの間に動作可能な態様で配され、前記化学光源から化学光を受け取り、前記受け取った化学光を前記光拡散型光ファイバに供給するように構成された、低散乱導光型光ファイバをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の光学アセンブリ、あるいは請求項１または２に記載の照明システム。
【請求項８】
光反応性材料において化学光を用いて光反応を実施する方法において、
光拡散型光ファイバであって、ガラスコア、前記ガラスコアを囲むクラッド及び外表面を有し、前記ガラスコア内またはコア−クラッド境界に配された複数のナノサイズ構造をさらに有し、前記ナノサイズ構造は前記化学光を散乱するように構成されている光拡散型光ファイバを前記光反応性材料に対して配置する工程、
前記化学光を前記光拡散型光ファイバ内に結合して、誘導化学光を形成する工程、及び
前記ナノサイズ構造の作用により前記誘導化学光を前記光拡散型光ファイバの前記外表面から外に散乱させて、前記光反応性材料の全体にわたって進み、よって前記光反応性材料の全体にわたって前記光反応をおこさせる散乱化学光を形成する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
（ｉ）前記光反応性材料が、光硬化性ポリマー及び光化学物質を含む、光反応性材料の群から選ばれる、または
（ii）前記光反応性材料が光硬化性埋込用樹脂を含む、
及び
前記方法が、前記光硬化性樹脂を光学マウントに、前記光学マウントの一部と前記光学マウント内に配された光学素子の一部の間で、配する工程をさらに含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
（ｉ）外表面を有し、前記化学光に対して実質的に透明である容器の内部に前記光反応性材料を収める工程、及び
前記容器の前記外表面に隣接して前記光拡散型光ファイバを配し、前記光反応性材料に向けて前記散乱化学光に前記透明容器を透過させる工程、
あるいは
（ii）外表面を有し、前記化学光に対して実質的に透明である容器の内部に前記光反応性材料を収める工程、
及び
前記容器の前記外表面に隣接して前記光拡散型光ファイバを配し、前記光反応性材料に向けて前記散乱化学光に前記透明容器を透過させる工程、及び
前記容器内部の中の前記光反応性材料に向けて前記散乱化学光を導くため、前記光拡散型光ファイバに隣接して反射部材を配置する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２０１１年１０月７日に出願された米国特許出願第１３/２６９０７１号の優先権の恩典を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は全般には光反応に関し、特に、光拡散型光ファイバから散乱された化学光を用いる光反応性材料における光反応の実施に関する。
【背景技術】
【０００３】
光硬化または光化学のような、光反応の実施は、化学光源から特定の光反応性材料への化学光（通常は紫外光または可視光）の送達を含む。
【０００４】
多くの場合、光反応性材料は、化学光源からの化学光により、おそらくはコリメート光学系または集束光学系を用いて、光反応性材料が直接に露光され得るように配置される。しかし、光反応性材料が化学光により「自由空間」内で直接に露光され得ない場合がある。例えば、光反応性材料は光反応性材料の光硬化によって接合される必要がある２つの金属片の間にあり得る。光反応性材料は、不透明なパイプまたは他のタイプの閉鎖／半閉鎖容器の内部、あるいは不透明塗料層の下側に、あり得る。光反応性材料が化学光の自由空間照射を受け得る表面を提供するように光反応性材料を配置することができるが、化学光が光反応性材料全体にわたっては達することができないような配置もあり得る。この結果、光反応性材料の一部だけが露光され、局所的な光反応を受けることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、特に光反応性材料の全体にわたって光反応をおこさせるに有効に化学光の自由空間照射を用いることができない場合に、光反応性材料の全体にわたる化学光の送達を可能にする態様で光反応を実施することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態は光反応性材料において光反応を実施するための照明システムを含む。システムは化学光を発生する化学光源を備える。システムは化学光源に光結合された少なくとも１本の光拡散型光ファイバも備える。少なくとも１本の光拡散型光ファイバは、ガラスコア、ガラスコアを囲むクラッド及び外表面を有し、さらに、ガラスコア内またはコア−クラッド境界に配された複数のナノサイズ構造を有する。少なくとも１本の光拡散型光ファイバは、化学光を誘導化学光として誘導するように、また外表面を通って進む散乱化学光を形成するために誘導化学光を散乱するように、構成される。照明システムは光反応性材料も備える。少なくとも１本の光拡散型光ファイバは、光反応性材料が散乱化学光を受取り、光反応性材料の全体にわたって光反応をおこすように、光反応性材料に対して配置される。光反応性材料の例には、光硬化性物質及び光化学物質の少なくとも１つがある。
【０００７】
本開示の別の実施形態は光学アセンブリを含む。光学アセンブリは光学系マウント及び光学系マウントに配置された光学素子を有する。光学アセンブリは光学系マウントの一部と光学素子の一部の間に配置された光硬化性埋込用樹脂も有する。光硬化性埋込用樹脂は化学光に露光されると硬化する。光学アセンブリは、光硬化性埋込用樹脂内に少なくともある程度埋め込まれた、光拡散型光ファイバを有する。光拡散型光ファイバは、化学光が光拡散型光ファイバに導入されたときに光硬化性埋込用樹脂を硬化させるために、光硬化性埋込用樹脂の全体にわたって化学光を送達するように構成され、硬化した光硬化性埋込用樹脂が光学素子を光学系マウントに固定する。
【０００８】
本開示の別の実施形態は、化学光を用い、光反応性材料において光反応を実施する方法を含む。方法は光拡散型光ファイバの少なくとも一部を光反応性材料にある程度または完全に埋め込む工程を含む。光拡散型光ファイバは、ガラスコア、ガラスコアを囲むクラッド及び外表面を有し、さらに、ガラスコア内またはコア−クラッド境界に配された複数のナノサイズ構造を有する。ナノサイズ構造は化学光を散乱するように構成される。方法は、誘導化学光を形成するため、化学光を光拡散型光ファイバ内に結合する工程も含む。方法はさらに、光反応性材料の全体にわたって進み、よって光反応性材料を全体にわたって硬化させる、散乱化学光を形成するため、ナノサイズ構造の作用によって光拡散型光ファイバの外表面の外に誘導化学光を散乱する工程を含む。
【０００９】
上述の全般的説明及び以下の詳細な説明がいずれも本開示の実施形態を叙述し、特許請求されるような本開示の本質及び特質を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面は本開示のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は本開示の様々な実施形態を示し、記述と共に本開示の原理及び動作の説明に役立つ。特許請求の範囲は以下に述べられる詳細な説明に組み入れられて詳細な説明の一部をなす。
【００１０】
本開示のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、当業者にはその説明から明らかであろうし、あるいは本明細書に、特許請求の範囲及び添付図面とともに、説明されるように本開示を実施することによって認められるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は光拡散型光ファイバの一実施形態例の一区画の簡略な側面図である。
【図２】図２は図１の光ファイバの、方向２−２に沿って見られるような、簡略な断面である。
【図３Ａ】図３Ａは光拡散型光ファイバの一実施形態例についてファイバの一例の屈折率プロファイルを示す相対屈折率対ファイバ半径を示す簡略なグラフである。
【図３Ｂ】図３Ｂは光拡散型光ファイバの別の例の実施形態について相対屈折率対ファイバ半径を示す簡略なグラフである。
【図３Ｃ】図３Ｃは光拡散型光ファイバの別の実施形態例を示す。
【図４Ａ】図４ＡはｄＢ/ｍ単位のファイバ減衰（損失）対波長（μｍ）を示す。
【図４Ｂ】図４ＢはｄＢ/ｍ単位のファイバ減衰（損失）対波長（μｍ）を示す。
【図５】図５は単ファイバ内の２本の光路を用いるファイバ配置を示す。
【図６Ａ】図６Ａは（規格化）散乱強度対ファイバ長（任意単位）のグラフであり、ファイバが一様張力（例ａ）及び変動張力（例ｂ）でつくられて場合の、光拡散型光ファイバの長さに沿う強度分布を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは強度（相対単位）対散乱角（°）のグラフであり、白インクによる場合（曲線ｂ'）及びインクを用いない場合（曲線ａ'）の散乱分布関数を示す。
【図７】図７は光散乱の大きさ（任意単位）を散乱角（°）の関数としてプロットし、ファイバの末端に反射ミラーが結合され、ファイバに白インクがコーティングされている、図５に示されるような照明システム構成の例についての散乱特性を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本開示にしたがう、照明システムの一実施形態例の写真である。
【図８Ｂ】図８Ｂはフラスコの形態の生体培養槽と組み合わせて用いられるような照明システムの実施形態例を示し、培養槽内の生体材料は光化学物質と見なすことができる。
【図９Ａ】図９Ａは、図８Ｂの照明システムと同様であるが、光拡散型光ファイバが直線形である照明システムの例の側面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは図９Ａと同様であり、複数本の光拡散型光ファイバを備える照明システムの例を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、光反応性材料がその内部に配されている、パイプの形態の容器の斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、光反応性材料がその内部に配されている、パイプの形態の容器の断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、破断部で示されるように光反応性材料を収めている、不整形容器の例の側面図である。
【図１１】図１１は、光拡散型光ファイバからの散乱化学光を用いて内部に収められた光反応性材料において光反応を実施するためにパイプ内部の光拡散型光ファイバとともに動作可能な態様で配置されて示される、図９Ａの照明システムの側面図である。
【図１２】図１２は、光硬化性埋込用樹脂の形態の光反応性材料によって光学素子を光学系マウントに固定することによって光学素子を支持するために用いられる、従来技術の光学系マウントの正面図である。
【図１３】図１３は図１２の従来技術の光学系マウント光硬化性埋込用樹脂に自由空間を通して化学光を供給する従来技術の方法の略図であり、化学光がどのようにして光硬化性埋込用樹脂の全体にわたっては到達しないかを挿入拡大図に示す。
【図１４】図１４は図１２と同様であり、光硬化性埋込用樹脂内に埋め込まれ、化学光源に光結合された光拡散型光ファイバ区画を有する、本開示にしたがう、光学系マウントを示す。
【図１５】図１５は図１３と同様であり、光散乱型光ファイバ内を進む誘導散乱光がどのようにして光硬化性埋込用樹脂の全体にわたって到達する散乱化学光を形成するかを示す。
【図１６】図１６は図１５と同様であり、光反応がおこった後に光反応性材料を劣化させ得る光から光反応性材料を保護する不透明シールドの実施形態例を示す。
【図１７】図１７は図１６と同様であり、光学系マウントに支持される光学素子がミラーの形態にある例を示す。
【図１８】図１８は図１７と同様であり、光学系マウントに支持される光学素子が、例えばフラットパネルディスプレイに用いることができる、平ガラス板の形態にある例を示す。
【図１９】図１９は、光反応性層を挟み込む２つの不透明平面素子で形成された、サンドイッチ構造の例の立側面図である。
【図２０】図２０は図１９のサンドイッチ構造の側面図であり、光反応性材料の全体にわたって散乱化学光を送達するため、化学光照明システムの光拡散型光ファイバの一部が光反応性材料に完全に埋め込まれている。
【図２１】図２１は、光反応性材料の全体にわたって散乱化学光が送達されるように、光反応性材料内に埋め込まれた光散乱型光ファイバの蛇行形状の例を示す、図１９のサンドイッチ構造の上面図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは図１０Ａと同様であり、光反応性材料はパイプの形態の容器内にあるが、パイプが化学光の波長に対して実質的に透明である、実施形態例を示す。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは図２２Ａの照明システムの断面図であり、光拡散型光ファイバに対して動作可能な態様で配置された反射部材の例をさらに示し、内部に収められた光反応性材料に達するために散乱化学光がどのように透明パイプを通って進むかを示す。
【図２３Ａ】図２３Ａは図２２Ａと同様であり、２つの半型を有し、光反応性材料を収める金型を形成するように構成された透明容器の実施形態例を示す。光反応性材料は容器の外表面に隣接して配された光拡散型光ファイバからの散乱化学光によって活性化され、散乱化学光は光拡散性材料に達するために容器半型を通って進む。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは図２３Ａの容器及び光拡散型光ファイバの構成の断面図である。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、図２３Ａの照明システムを用いて形成された、光硬化成形の例の側面図である。
【図２４】図２４は図２と同様であり、光拡散型光ファイバが外表面に隣接する外装被覆を有し、外装被覆はファイバの外表面をでてくるような散乱化学光の散乱の大きさを高めるように構成されている。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の、それらの例が添付図面に示されている、実施形態をここで詳細に参照する。可能であれば必ず、同じかまたは同様の参照数字が、全図面を通して、同じかまたは同様の要素を指して用いられる。本明細書に開示される実施形態が、それぞれが本開示のいくつかの恩恵を取り入れている、例に過ぎないことは当然である。
【００１３】
以下の例に本開示の範囲内で様々な改変及び変形がなされ得るし、また別の例を達成するために異なる態様で結びつけることができる。したがって、本開示の真の範囲は、本明細書に説明される実施形態の観点から、ただしそのような実施形態には限定されずに、本開示の全体から理解されるべきである。
【００１４】
定義
「横」、「縦」、「前」、「後」、等のような語及び直交座標の使用は、図面における基準のため及び説明を容易にするためのものであり、説明及び特許請求の範囲のいずれに
おいても絶対的な方位及び／または方向について厳密に限定することは目的とされていない。
【００１５】
以降の本開示の説明において、以下の語句はナノサイズ構造を有する光拡散型光ファイバに関して用いられる。
【００１６】
「屈折率プロファイル」は屈折率または相対屈折率と導波路（ファイバ）半径の間の関係である。
【００１７】
「相対屈折率％」は：
【００１８】
【数１】
2014534566.tif 000003
【００１９】
と定義される。ここでｎ(ｒ)は、別途に指定されない限り、半径ｒにおける屈折率である。相対屈折率％は、別途に指定されない限り、８５０ｎｍにおいて定められる。一態様において、基準屈折率ｎ基準は８５０ｎｍにおける屈折率が１.４５２４９８の石英ガラスであり、別の態様においては、８５０ｎｍにおけるクラッドガラスの最大屈折率である。本明細書で用いられるように、相対屈折率はΔで表され、別途に指定されない限り、その値は「％」単位で与えられる。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎ基準より小さい場合、相対屈折率％は負であり、低下領域または低下屈折率を有すると称され、最小相対屈折率は、別途に指定されない限り、相対屈折率が最も負である点において計算される。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎ基準より大きい場合、相対屈折率％は正であり、その領域は隆起している、または正屈折率を有するということができる。
【００２０】
本明細書において「上げドーパント」は純粋なアンドープＳｉＯ２に対して相対屈折率を高める性質を有するドーパントと見なされる。本明細書において「下げドーパント」は純粋なアンドープＳｉＯ２に対して相対屈折率を低める性質を有するドーパントと見なされる。上げドーパントは、上げドーパントではない１つ以上の他のドーパントがともなう場合に負の相対屈折率を有する光ファイバの領域内に存在することができる。同様に、正の相対屈折率を有する光ファイバの領域内に上げドーパントではない１つ以上の他のドーパントが存在することができる。下げドーパントは、下げドーパントではない１つ以上の他のドーパントがともなう場合に正の相対屈折率を有する光ファイバの領域内に存在することができる。
【００２１】
同様に、負の相対屈折率を有する光ファイバの領域内に下げドーパントではない１つ以上の他のドーパントが存在することができる。
【００２２】
語「αプロファイル」または「アルファプロファイル」は、ｒを半径として、式：
【００２３】
【数２】
2014534566.tif 000004
【００２４】
にしたがう、「％」単位のΔ(ｒ)で表される相対屈折率プロファイルを指す。ここで、ｒ０はΔ(ｒ)％が最大になる点であり、ｒ１はΔ(ｒ)％がゼロになる点であり、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲にあって、ｒｉはαプロファイルの始点であり、ｒｆはαプロファイルの終点であり、αは実数の指数である。
【００２５】
したがって、本明細書に用いられるように、語「放物形」は、コア内の１つ以上の点において２.０のα値から若干変わり得る実質的に放物形の屈折率プロファイルを、また小さな変化または中心ディップを有するプロファイルも、含む。いくつかの実施形態例において、αは８５０ｎｍで測定して、１.５より大きくて２.５より小さく、さらに好ましくは１.５より大きくて２.３より小さく、さらに一層好ましくは１.８より大きくて２.３より小さい。他の実施形態において、屈折率プロファイルの１つ以上のセグメントは、８５０ｎｍで測定してα値が８より大きく、さらに好ましくは１０より大きく、さらに一層好ましくは２０より大きい、実質的にステップ型の屈折率プロファイル形状を有する。
【００２６】
語「ナノ構造化ファイバ領域」は、ファイバの断面内に、多数の（５０より多い）ガス充満空隙あるいは他の構造、例えば、５０より多く、１００より多く、または２００より多くの空隙を含む、領域または区域を有するファイバを表す。ガス充満空隙は、例えば、ＳＯ２，Ｋｒ，Ａｒ，ＣＯ２，Ｎ２，Ｏ２またはこれらの混合気を含むことができる。本明細書に説明されるようなナノサイズ構造（例えば空隙）の断面寸法（例えば直径）は１０ｎｍから１μｍまで（例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で）変わることができ、長さは１ｍｍから５０ｍまで（例えば２ｍｍ〜５ｍまたは５ｍｍ〜１ｍの範囲で）変わることができる。
【００２７】
標準の単一モード光ファイバまたは多モードファイバにおいて、１３００ｎｍより短い波長における損失はレイリー散乱が支配的である。そのようなレイリー散乱損失Ｌｓは材料の特性によって決定され、一般に可視波長（４００〜７００ｎｍ）に対して約２０ｄＢ/ｋｍである。レイリー散乱損失は強い波長依存性も有し（すなわちＬｓ∝１/λ４，図４Ｂの対照ファイバＡを見よ）、これは入力光の９５％より多くを散逸させるには少なくとも約１ｋｍから２ｋｍのファイバが必要であることを意味する。そのようなファイバの長さが短くなるほど照明効率は低くなるであろうし、長い（１ｋｍから２ｋｍ以上）ファイバの使用にはさらに費用がかかり、取り扱いが困難になり得る。長いファイバは、バイオリアクターまたはその他の照明システムに用いる場合、装着に面倒になり得る。
【００２８】
電飾用途及び照明用途のためのいくつかの構成においては、長さがより短い（例えば１〜１００ｍ）のファイバを用いることが望ましいであろう。これには、ファイバによる散乱損失を高め、同時に、良好な角度散乱特性（ファイバの軸から離れる光の一様な散逸）及びファイバの曲り点における輝点を回避するための良好な曲げ性能を維持できることが必要である。本明細書に説明される本開示の実施形態の少なくともいくつかの望ましい属性は、ファイバ発光体の長さに沿って一様で高い照度である。光ファイバは可撓であるから、広汎な照明形状の配置が可能である。ファイバによって与えられる照明が、３０％より大きくは変化せず、変化が好ましくは２０％より小さく、さらに好ましくは１０％より小さいように、ファイバの曲り点に（高い曲げ損失による）輝点がないことが好ましい。例えば、少なくともいくつかの実施形態において、ファイバの平均散乱損失は５０ｄＢ/ｋｍより大きく、散乱損失は与えられた０.２ｍ長のいずれのファイバセグメントにかけても３０％より大きくは変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±３０％以内である）。少なくともいくつかの実施形態にしたがえば、ファイバの平均散乱損失は５０ｄＢ/ｋｍより大きく、散乱損失は長さが０.０５ｍより短いファイバセグメントにかけて３０％より大きくは変化しない。少なくともいくつかの実施形態にしたがえば、ファイバの平均散乱損失は５０ｄＢ/ｋｍより大きく、散乱損失は０.０１ｍ長のファイバセグメントにかけて３０％より大きくは変化しない（すなわち±３０％以内である）。少なくともいくつかの実施形態にしたがえば、ファイバの平均散乱損失は５０ｄＢ/ｋｍより大きく、散乱損失は０.０１ｍ長のファイバセグメントにかけて、２０％より大きくは変化せず（すなわち±２０％以内であり）、好ましくは１０％より大きくは変化しない（すなわち±１０％以内である）。
【００２９】
少なくともいくつかの実施形態において、例えば０.０２〜１００ｍ長とすることができる、ファイバの目標長さに対する、照明波長においてファイバ側面を通ってくる総合（拡散）光強度の強度変動は３０％より小さい。特定の照明波長においてファイバの側面を通る総合光の強度はクラッドまたは被覆層に蛍光材料を導入することで変わり得ることに注意されたい。蛍光材料による光散乱の波長はファイバ内を伝搬する光の波長と異なる。
【００３０】
以下の実施形態のいくつかにおいて、出願人等は、ナノ構造化ファイバ領域（ナノサイズ構造を有する領域）がファイバのコア領域に、またはコアのごく近傍に、配置されている、ファイバ構造を説明する。ファイバ実施形態のいくつかは５０ｄＢ/ｋｍをこえる（例えば、１００ｄＢ/ｋｍより大きい、２００ｄＢ/ｋｍより大きい、５００ｄＢ/ｋｍより大きい、１０００ｄＢ/ｋｍより大きい、３０００ｄＢ/ｋｍより大きい、５０００ｄＢ/ｋｍより大きい）散乱損失を有し、散乱損失（したがって照明、すなわちそのようなファイバによって放射される光）は角度空間において一様である。
【００３１】
ファイバの曲げにともなう輝点を軽減または排除するため、ファイバの９０°曲げにおける減衰の増大は曲げ直径が５０ｍｍ未満の場合に、５ｄＢ/ターンより小さい（例えば、３ｄＢ/ターンより小さい、２ｄＢ/ターンより小さい、１ｄＢ/ターンより小さい）ことが望ましい。実施形態例において、そのような低曲げ損失はさらに小さく、例えば、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、さらには５ｍｍ未満の、曲げ直径においてさえ達成される。減衰の総増大は５ｍｍの曲げ半径において９０°ターン当たり１ｄＢより小さいことが好ましい。
【００３２】
いくつかの実施形態にしたがえば、曲げ損失は直ファイバのコアによる真性散乱損失以下であることが好ましい。真性散乱はほとんどがナノサイズ構造からの散乱による。したがって、少なくとも光ファイバの曲げ不感実施形態にしたがえば、曲げ損失はそのファイバに対する真性散乱をこえない。しかし、散乱レベルは曲げ直径の関数であるから、ファイバの曲げ配置はその散乱レベルに依存する。例えば、実施形態のいくつかにおいて、ファイバは３ｄＢ/ターンより小さい、好ましくは２ｄＢ/ターンより小さい、曲げ損失を有し、ファイバは輝点を形成させずに、半径が５ｍｍでしかない小さい孤に曲げることができる。
【００３３】
また、以下の説明においては、散乱化学光が光反応性材料の全体にわたって供給または送達されるといわれるいくつかの実施形態において、散乱化学光は妥当な時間内に光反応性材料に光反応を実施するに十分な強度を有すると想定されている。
【００３４】
光拡散型光ファイバ
図１は中心軸（中心線）１６を有する（本明細書では「ファイバ」とも称される）光拡散型光ファイバ１２の実施形態例の一区画の簡略な側面図である。図２は、図１の方向２−２に沿って見られるような、光拡散型光ファイバ１２の簡略な断面図である。ファイバ１２は、例えば周期的または非周期的なナノサイズ構造３２（例えば空隙）を有するナノ構造化ファイバ領域を含む、様々なタイプの光ファイバのいずれか１つとすることができる。一実施形態例において、ファイバ１２は３つの区画または領域に分割されたコア２０を有する。これらのコア領域は、中実中心部２２，ナノ構造化リング部（内周環状コア領域）２６及び、内周環状コア領域２６を囲む、外周中実部２８である。クラッド領域４０（クラッド）が円環コア２０を囲み、外表面を有する。クラッド４０は、大開口数（ＮＡ）を与えるため、低屈折率を有することができる。クラッド４０は、例えばＵＶ硬化性または熱硬化性のフルオロアクリレートまたはシリコーンのような低屈折率ポリマーとすることができる。
【００３５】
必要に応じて施される被覆４４がクラッド４０を囲む。被覆４４は低弾性率一次被覆層及び高弾性率二次被覆層を含むことができる。少なくともいくつかの実施形態において、被覆層４４は、アクリレート系またはシリコーン系のポリマーのような、ポリマー被覆を含む。少なくともいくつかの実施形態において、被覆はファイバの長さに沿って一定の直径を有する。
【００３６】
以下に説明される別の実施形態例において、被覆４４はクラッド４０を通過するコア２０からの「放射光」の分布及び／または本性を強めるように構成される。クラッド４０の外表面または必要に応じて施される被覆４４の外表面は、ファイバ内を進んでいる光が、本明細書に説明されるように、散乱により、それを通って外に出されるファイバ１２の「側面」４８を表す。
【００３７】
必要に応じて保護用の被覆または外装（図示せず）がクラッド４０を覆う。ファイバ１２はフッ素化クラッド４０を有することができるが、漏洩損失が照明特性を低下させない、短尺用途にファイバが用いられることになるのであれば、フッ素化クラッドは必要ではない。
【００３８】
いくつかの実施形態例において、ファイバ１２のコア領域２６は、図２の拡大挿入図に詳細に示される空隙例のような、非周期的に配された複数のナノサイズ構造（例えば空隙）３２を内部に有する、ガラス母材（ガラス）３１を有する。別の実施形態例において、空隙３２は、フォトニック結晶光ファイバにおけるように、周期的に配することができ、空隙は一般に約１×１０−６ｍと１×１０−５ｍの間の直径を有する。空隙３２は非周期的にまたはランダムに配置することもでき、領域２６のガラスはフッ素ドープシリカであるが、他の実施形態においてガラスはアンドープ純シリカである。空隙の直径は少なくとも１０ｎｍであることが好ましい。
【００３９】
ナノサイズ構造３２はコア２０から離れてファイバの外表面に向かう方向に光を散乱する。散乱光は次いでファイバ１２の外表面を通って「拡散」されて、所望の照明を提供する。すなわち、ほとんどの光が、ファイバ１２の長さに沿い、ファイバ１２の側面を通して（散乱により）拡散される。ファイバはその長さにわたって実質的に一様な光を放射することが好ましく、ファイバは放射される光の波長（照明波長）において５０ｄＢ/ｋｍより大きい散乱誘起散乱減衰を有することが好ましい。この波長に対する誘起減衰は１００ｄＢ/ｋｍより大きいことが好ましい。いくつかの実施形態において、この波長に対する散乱誘起減衰は５００ｄＢ/ｋｍより大きく、いくつかの実施形態においては、１０００ｄＢ/ｋｍより大きく、２０００ｄＢ/ｋｍより大きく、５０００ｄＢ/ｋｍより大きい。そのような光散乱損失は、標準の単一モード光ファイバ及び多モード光ファイバにおけるレイリー散乱損失よりも、約２.５〜２５０倍の大きさである。
【００４０】
ガラスでつくられたコア領域２２及び２８は、Ｇｅ，Ａｌ及び／またはＰのような上げドーパントを含むことができる。「非周期的に配された」または「非周期的分布」は、（図２に示されるような）光ファイバの断面をとると、空隙３２がファイバの一部にかけてランダムにまたは非周期的に分散されていることを意味する。ファイバの長さに沿う異なる点における同様の断面は異なる断面空隙パターンを示すであろう。すなわち、様々な断面は異なる空隙パターンを有し、空隙の分布及び空隙の大きさは一致しないであろう。すなわち、空隙は非周期的であり、空隙はファイバ構造内に周期的には配されていない。これらの空隙は光ファイバの長さに沿って（すなわち軸線に平行に）引き延ばされて（細引きされて）いるが、伝送ファイバの一般的な長さに対してファイバの全長にわたることはない。理論にはこだわらずに、空隙がファイバの長さに沿って１０ｍまで延びることはなく、多くの場合、空隙の延びは１ｍ未満であると考えられる。
【００４１】
本明細書において以下に論じられる照明システムに用いられるようなファイバ１２は、固結されたガラスブランクにかなりの量のガスが閉じ込められ、よって固結ガラス光ファイバプリフォーム内に空隙を生じさせる結果となる、プリフォーム固結条件を用いる方法によって作製することができる。これらの空隙を除去する工程をとるのではなく、得られたプリフォームは内部に空隙またはナノサイズ構造を有する光ファイバを形成するために用いられる。得られたファイバのナノサイズ構造または空隙は、ファイバの長さに沿い、その側面を介して、ファイバの外に光を散乱または誘導するために用いられる。すなわち、光はコア２０から離れ、ファイバの外表面を通して誘導されて、所望の照明を提供する。
【００４２】
本明細書に用いられるように、空隙のようなナノサイズ構造の直径は、ファイバの軸線に対して垂直な断面で光ファイバを見たときに、空隙の周上に両端がある線分の内で最長の線分である。ナノサイズ空隙を有する光ファイバの作製方法は、例えば、米国特許出願第１１/５８３０９８号明細書に説明されている。この明細書は本明細書に参照として含められる。
【００４３】
上述したように、ファイバ１２のいくつかの実施形態において、コア区画２２及び２８はゲルマニウムがドープされたシリカ、すなわち酸化ゲルマニウムドープシリカを含む。所望の屈折率及び密度を得るため、ゲルマニウム以外のドーパントを、単独でまたは組み合わせて、コア内、特に中心線１６またはその近傍に用いることができる。少なくともいくつかの実施形態において、本明細書に開示される光ファイバの相対屈折率プロファイルは区画２２及び２８において負ではない。このようなドーパントは、例えば、Ａｌ，Ｔｉ，Ｐ，Ｇｅまたはこれらの組合せとすることができる。少なくともいくつかの実施形態において、光ファイバはコア内に屈折率下げドーパントを含んでいない。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される光ファイバの相対屈折率プロファイルは区画２２，２４及び２８において負ではない。
【００４４】
本開示に用いられるようなファイバ１２のいくつかの例において、コア２０は純シリカを含む。一実施形態において、ファイバの好ましい属性は、生体材料がそれに有感であるかまたは光反応性材料に光反応をおこさせる、所望のスペクトル範囲においてファイバの外に光を散乱する（すなわち光を拡散する）ことができる能力である。別の実施形態において、散乱光は装飾アクセント及び白色光用途に用いることができる。散乱による損失の大きさは、ファイバのガラスの特性、ナノ構造領域２６の幅並びにナノサイズ構造の大きさ及び密度を変えることによって高めることができる。
【００４５】
本開示に用いられるようなファイバ１２のいくつかの例において、コア２０は分布屈折率型コアであり、好ましくはコアの屈折率プロファイルは放物形状（または実質的に放物形状）を有する。例えば、コア２０の屈折率プロファイルは、８５０ｎｍで測定して、α値が約２，好ましくは１.８と２.３の間の、αプロファイルを有する。他の実施形態において、屈折率プロファイルの１つ以上のセグメントは、８５０ｎｍで測定して、α値が８より大きく、さらに好ましくは１０より大きく、さらに一層好ましくは２０より大きい、実質的にステップ型の屈折率プロファイルを有する。いくつかの実施形態において、コアの屈折率は、コアの最大屈折率及び光ファイバ全体の最大屈折率が中心線１６から少々距離をおいて配される、中心線ディップを有するが、他の実施形態において、コアの屈折率には中心線ディップがなく、光ファイバ全体の最大屈折率は中心線に配される。
【００４６】
一実施形態例において、ファイバ１２はシリカ系コア２０及び（シリカに対する）屈折率低下ポリマークラッド４０を有する。低屈折率ポリマークラッド４０は、好ましくは負であり、さらに好ましくは−０.５％より小さく、さらに一層好ましくは−１％より小さい、相対屈折率を有する。いくつかの実施形態例において、クラッド４０は２０μｍ以上の厚さを有する。いくつかの実施形態例において、クラッドはコアより低められた屈折率及び１０μｍ以上（例えば２０μｍ以上）の厚さを有する。いくつかの実施形態例において、クラッドは、例えば約１２５μｍ（例えば、１２０μｍ〜１３０μｍまたは１２３μｍ〜１２８μｍ）の、Ｒ最大の２倍の外径を有する。他の実施形態において、クラッドは１２０μｍより小さい、例えば６０μｍまたは８０μｍの、直径を有する。他の実施形態において、クラッドの外径は、２００μｍより大きい、３００μｍより大きい、または５００μｍより大きい。いくつかの実施形態において、クラッドの外径はファイバ１２の長さに沿って一定の直径を有する。いくつかの実施形態において、ファイバ１２の屈折率は放射対称性を有する。コア２０の外径２・Ｒ３はファイバの長さに沿って一定であることが好ましい。コア区画２２，２６，２８の外径もファイバの長さに沿って一定であることが好ましい。一定であるとは、平均値に対する直径の変動が１０％より小さく、好ましくは５％より小さく、さらに好ましくは２％より小さいことを意味する。
【００４７】
図３Ａは、図２に示される一例のファイバ１２についての相対屈折率Δ対ファイバ半径の一例のグラフ（実線）である。コア２０は、α値が１.７と２.３の間（例えば１.８〜２.３）であることを特徴とする、分布屈折率型コアプロファイルを有することもできる。屈折率プロファイルの別の例が破線で示される。コア領域２２は中心線から外半径Ｒ１まで径方向に広がり、最大屈折率ｎ１（及び相対屈折率％Δ１最大）に対応する相対屈折率プロファイルΔ１(ｒ)を有する。この実施形態において、基準屈折率ｎ基準はクラッドにおける屈折率である。第２のコア領域（ナノ構造領域）２６は最小屈折率ｎ２，相対屈折率プロファイルΔ２(ｒ)，最大相対屈折率Δ２最大，及び最小相対屈折率Δ２最小を有し、いくつかの実施形態においてはΔ２最大＝Δ２最小である。第３のコア領域２８は、最大屈折率ｎ３，最大相対屈折率がΔ３最大の相対屈折率プロファイルΔ３(ｒ)，及び最小相対屈折率Δ３最小を有し、いくつかの実施形態においてはΔ３最大＝Δ３最小である。この実施形態において、環状クラッド４０は、屈折率ｎ４，最大相対屈折率がΔ４最大の相対屈折率プロファイルΔ４(ｒ)，及び最小相対屈折率Δ４最小を有する。いくつかの実施形態において、Δ４最大＝Δ４最小である。いくつかの実施形態において、Δ１最大＞Δ４最大及びΔ３最大＞Δ４最大である。いくつかの実施形態において、Δ２最小＞Δ４最大である。図２及び３Ａに示される実施形態において、Δ１最大＞Δ３最大＞Δ２最大＞Δ４最大である。この実施形態において、これらの領域の屈折率は以下の関係、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２＞ｎ４を有する。
【００４８】
いくつかの実施形態において、コア領域２２，２８は、Δ１(ｒ)及びΔ３(ｒ)が一定の図３Ａに示されるように、実質的に一定の屈折率プロファイルを有する。そのような実施形態のいくつかにおいて、Δ２(ｒ)はわずかに正である（０＜Δ２(ｒ)＜０.１％）か、わずかに負である（−０.１％＜Δ２(ｒ)＜０）かまたは０％である。いくつかの実施形態において、外層クラッド領域４０は、Δ４(ｒ)が一定の図３Ａに示されるように、実質的に一定の屈折率プロファイルを有する。そのような実施形態のいくつかにおいて、Δ４(ｒ)＝０％である。コア区画２２はΔ１(ｒ)≧０％の屈折率を有する。いくつかの実施形態において。空隙で満たされた領域２６は、絶対値が０.０５％より小さい、負の相対屈折率を有する相対屈折率プロファイルΔ２(ｒ)を有し、コア領域２８のΔ３(ｒ)は、例えば、正またはゼロである。少なくともいくつかの実施形態において、ｎ１＞ｎ２及びｎ３＞ｎ４である。
【００４９】
いくつかの実施形態において、クラッド４０は−０.０５％＜Δ４(ｒ)＜０.０５％となる屈折率を有する。他の実施形態において、クラッド４０及びコア区画２０，２６，２８は純（アンドープ）シリカを含むことができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、クラッド４０は純シリカまたはＦドープシリカを含む。いくつかの実施形態において、クラッド４０は純低屈折率ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、ナノ構造化領域２６は複数の空隙３２を有する純シリカを含む。ナノ構造化領域２６の、いかなる空隙の存在も考慮に入れた、最小相対屈折率及び平均実効相対屈折率は、いずれも−０.１％より小さい。空隙３２は、アルゴン、窒素、酸素、クリプトンまたはＳＯ２のような、１つ以上のガスを含むことができ、あるいはガスを実質的に含まない、真空とすることができる。しかし、いずれかのガスが入っているかいないかにかかわらず、ナノ構造化領域２６の平均屈折率は空隙３２の存在によって低められる。空隙３２はナノ構造化領域２６内にランダムにまたは非周期的に配することができ、他の実施形態において、空隙はナノ構造化領域内に周期的に配される。
【００５１】
いくつかの実施形態において、複数の空隙３２は複数の非周期的に配された空隙及び複数の周期的に配された空隙を含む。
【００５２】
実施形態例において、コア区画２２は酸化ゲルマニウムドープシリカを含み、環状内周コア領域２８は純シリカを含み、環状クラッド領域４０はガラスまたは低屈折率ポリマーを含む。そのような実施形態のいくつかにおいて、ナノ構造化領域２６は純シリカ内に複数の空隙３２を含み、また別のそのような実施形態において、ナノ構造化領域２６はフッ素ドープシリカ内に複数の空隙３２を含む。
【００５３】
いくつかの実施形態において、コアの外半径Ｒｃは、１０μｍより大きく、６００μｍより小さい。いくつかの実施形態において、コアの外半径Ｒｃは、３０μｍより大きく、４００μｍより小さい。例えば、Ｒｃは１２５μｍから３００μｍとすることができる。他の実施形態において、コア２０の外半径Ｒｃは（図３Ａに示される実施形態においてはＲｃ＝Ｒ３であることに注意されたい）、５０μｍより大きく、２５００μｍより小さい。コア２０の中心部２２は０.１Ｒｃ≦Ｒ１≦０.９Ｒｃの範囲、好ましくは０.５Ｒｃ≦Ｒ１≦０.９Ｒｃの範囲にある半径を有する。ナノ構造化リング領域２６の幅Ｗ２は、０.０５Ｒｃ≦Ｗ２≦０.９Ｒｃであることが好ましく、０.１Ｒｃ≦Ｗ２≦０.９Ｒｃであることが好ましい。いくつかの実施形態においては０.５Ｒｃ≦Ｗ２≦０.９Ｒｃである（同じ密度のナノサイズ構造に対して、ナノ構造領域が広くなるほど大きな散乱誘起減衰が得られる）。中実ガラスコア領域２８は０.１Ｒｃ＞Ｗ３＞０.９Ｒｃであるような幅Ｗｓ＝Ｗ３を有する。コア２０のそれぞれの区画はシリカ系ガラスを含む。ナノ構造化領域２６の径方向幅Ｗ２は１μｍより大きいことが好ましい。例えばＷ２は５μｍから３００μｍ、好ましくは２００μｍ以下とすることができる。いくつかの実施形態において、Ｗ２は２μｍより大きく、１００μｍより小さい。他の実施形態において、Ｗ２は２μｍより大きく、５０μｍより小さい。他の実施形態において、Ｗ２は２μｍより大きく、２０μｍより小さい。いくつかの実施形態において、Ｗ２は少なくとも７μｍである。他の実施形態において、Ｗ２は２μｍより大きく、１２μｍより小さい。コア領域２８の幅Ｗ３は(Ｒ３−Ｒ２)であり、その中点Ｒ３中点は(Ｒ２＋Ｒ３)/２である。いくつかの実施形態において、Ｗ３は１μｍより大きく、１００μｍより小さい。
【００５４】
ファイバ１２の開口数（ＮＡ）は光をファイバに向けている光源のＮＡ以上であることが好ましい。ファイバ１２のＮＡは０.２より大きいことが好ましく、いくつかの実施形態においては０.３より大きく、０.４より大きいことがさらに一層好ましい。
【００５５】
いくつかの実施形態において、第１のコア領域２２のコア外半径Ｒ１は２４μｍより小さくはなく、また５０μｍより大きくはないことが好ましい。すなわち、コア直径は約４８μｍと１００μｍの間である。他の実施形態においてはＲ１＞２４μｍであり、また他の実施形態においてはＲ１＞３０μｍであり、さらに他の実施形態においてはＲ１＞４０μｍである。
【００５６】
いくつかの実施形態においては、内周環状部２６の径方向幅の５０％より多くに対して|Δ２(ｒ)|＜０.０２５％であり、他の実施形態においては、領域２６の径方向幅の５０％より多くに対して|Δ２(ｒ)|＜０.０１％である。屈折率低下環状部２６は、クラッドの相対屈折率が−０.０５％より小さい値に初めに達する点に始まり、中心線から径方向に外側に向かう。いくつかの実施形態において、クラッド４０は、最大絶対値が０.１％より小さい相対屈折率プロファイルΔ４(ｒ)を有し、この実施形態においては、Δ４最大(ｒ)＜０.０５％及びΔ４最小(ｒ)＞−０.０５％であり、屈折率低下環状領域２６は最外空隙が見られる点で終わる。
【００５７】
クラッド構造４０は、光ファイバの最外周でもある、半径Ｒ４まで広がる。いくつかの実施形態において、クラッドの幅，Ｒ４−Ｒ３は２０μｍより大きく、他の実施形態においてＲ４−Ｒ３は少なくとも５０μｍであり、いくつかの実施形態においてＲ４−Ｒ３は少なくとも７０μｍである。
【００５８】
別の実施形態において、全コア２０がナノ構造化され（例えば、空隙で満たされ）、コア２０はクラッド４０で囲まれる。コア２０は「ステップ」型屈折率デルタを有することができ、あるいは、例えばα値が１.８と２.３の間のαプロファイルを有する、分布屈折率型コアプロファイルを有することができる。
【００５９】
ファイバ１２を形成するために用いられる光学プリフォーム（図示せず）の作製を、長さが１ｍで直径が２０ｍｍの完全に固結された純シリカ無孔コアケイン上に外付け（ＯＶＤ）法によって４７０ｇのＳｉＯ２スート（密度０.５ｇ/ｃｍ３）を堆積し、この結果、スートシリカ領域で囲まれた固結無孔シリカコア領域を含む（時に、プリフォームと、または光学プリフォームと、称される）プリフォームアセンブリが得られる、一実施形態例において行った。次いで、このプリフォームアセンブリのスートクラッドを以下のように焼結した。プリフォームアセンブリを、初めに炉の上部ゾーンにおいて、ヘリウム及び３％塩素（ガスの％は全て体積による）を含む雰囲気内で、１１００℃で２時間乾燥し、次いで、（降下プロセス中のスートプリフォームの外面に対するほぼ１００℃/分の温度上昇に相当する）２００ｍｍ/分で、ほぼ１５００℃に設定された高温ゾーンを通して（体積で）１００％のＳＯ２焼結雰囲気内を降下させた。次いでプリフォームアセンブリを、（降下プロセス中のスートプリフォームの外面に対するほぼ５０℃/分の温度上昇に相当する）ほぼ１００ｍｍ/分の速度で、高温ゾーンを通して再び（すなわち２回目）降下させた。次いでプリフォームアセンブリを、（降下プロセス中のスートプリフォームの外面に対するほぼ２５℃/分の温度上昇に相当する）５０ｍｍ/分の速度で、高温ゾーンを通して再び（すなわち３回目）降下させた。次いでプリフォームアセンブリを、（降下プロセス中のスートプリフォームの外面に対するほぼ１２.５℃/分の温度上昇に相当する）５０ｍｍ/分の速度で、高温ゾーンを通して再び（すなわち４回目）降下させ、次いで最終的に、スートを焼結してＳＯ２ぬかあわ入り(seeded)シリカオーバークラッドプリフォームにするため、６ｍｍ/分（ほぼ３℃/分の昇温速度）で焼結した。それぞれの降下工程後に、（１１００℃に設定されたままの）炉の上部ゾーン内にプリフォームアセンブリを２００ｍｍ/分で上昇させた。第１シリーズの高降下速度は、プリフォーム内へのガス閉込めを容易にする、光ファイバプリフォームの外面のガラス化を行うために行われる。次いで、プリフォーム内のいかなる残留ヘリウムも抜きとるため、プリフォームを１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持オーブン内に２４時間入れた。次いでこのプリフォームをほぼ１７００℃に設定された通常の黒鉛リドロー炉に入れ、アルゴン雰囲気内でリドローして、直径が１０ｍｍで長さが１ｍの、無孔ＳｉＯ２コア／ＳＯ２ぬかあわ入り（すなわち、ＳＯ２ガスを含む非周期的に配置された空隙を有する）シリカオーバークラッドケインにした。
【００６０】
１０ｍｍ径ケインの１本を旋盤に再び取り付けて、さらに約１９０ｇのＳｉＯ２スート（密度０.５２ｇ/ｃｍ３）をＯＶＤ法によって堆積した。次いで、このアセンブリのためのこの（オーバークラッドと呼ぶことができる）クラッドのスートを以下のように焼結した。初めにアセンブリをヘリウム及び３％塩素からなる雰囲気において１１００℃で２時間乾燥し、続いて、スートを焼結して酸化ゲルマニウム含有無孔シリカコア／ＳＯ２ぬかあわ入りシリカ（すなわちＳＯ２を含む空隙を有するシリカ）リング／無孔オーバークラッドプリフォームにするため、１５００℃に設定された高温ゾーンを通して（体積で）１００％ヘリウム雰囲気内を５ｍｍ/分で降下させた。いかなる残留ヘリウムもこのプリフォームから抜きとるため、プリフォームを１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持オーブン内に２４時間入れた。光ファイバプリフォームを抵抗加熱炉に入れ、ヘリウム雰囲気においてほぼ１９００℃〜２０００℃で線引きして、３ｋｍ長の１２５μｍ径光ファイバにした。光ファイバプリフォームの温度は光ファイバの張力をモニタ及び制御することで制御した。この実施形態においては、線引きされたファイバの（例えば３ｋｍ長の）それぞれの部分が流れている間、３０ｇと６００ｇの間の１つの値にファイバ張力を保持した。線引きプロセス中に、ファイバを低屈折率シリコーン系被覆材で被覆した。
【００６１】
別の上述した１０ｍｍ径無孔シリカコア／ＳＯ２ぬかあわ入りシリカオーバークラッドケイン（すなわち第２のケイン）を用いて、図４Ｂに示される例のための光ファイバプリフォーム及びファイバを作製した。さらに詳しくは、第２の１０ｍｍ径無孔シリカコア／ＳＯ２ぬかあわ入りシリカオーバークラッドケインを再び旋盤に取り付けて、さらに約３７５０ｇのＳｉＯ２スート（密度０.６７ｇ/ｃｍ３）をＯＶＤ法によって堆積した。この（このアセンブリのためのオーバークラッドと呼ぶことができる）クラッドのスートを以下のように焼結した。初めにアセンブリをヘリウム及び３％塩素からなる雰囲気において１１００℃で２時間乾燥し、続いて、スートを焼結して酸化ゲルマニウム含有無孔シリカコア／ＳＯ２ぬかあわ入りシリカ（すなわちＳＯ２を含む空隙を有するシリカ）リング／無孔オーバークラッドを含むプリフォームを作製するため、１５００℃に設定された高温ゾーンを通して（体積で）１００％ヘリウム雰囲気内を５ｍｍ/分で降下させた。得られた光ファイバプリフォームを、いかなる残留ヘリウムもプリフォームから抜きとるため、１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持オーブン内に２４時間入れた。最後に、光ファイバプリフォームを線引きして、５ｋｍ長の１２５μｍ径光ファイバにし、上述したように低屈折率ポリマーで被覆した。
【００６２】
図３Ｂはファイバ１２についての屈折率プロファイルのまた別の実施形態例を簡略に示す。図３Ｂのファイバ１２は、相対屈折率がΔ１のコア２０，コア２０に重なり、コア２０を囲む、ナノ構造化領域２６’’を有する。コア２０は「ステップ」型屈折率プロファイルまたは、例えばα値が１.８と２.３の間のαプロファイルを含む、分布屈折率型プロファイルを有することができる。
【００６３】
この実施形態例（図３Ｂを見よ）において、ナノ構造化領域２６’’は複数の空隙３２を有する環状リングである。この実施形態において、領域２６’’の幅は１〜２μｍほどに小さくすることができ、領域２６’’は負の平均相対屈折率Δ２を有することができる。クラッド４０の（径方向）幅は１μｍほどに小さくすることができ、クラッドは（純シリカに対して）負、正または０％の相対屈折率を有することができる。
【００６４】
図３Ａと３Ｂの間の主要な違いは、図３Ａに示されるナノ構造化領域はコア２０内にあり、図３Ｂにおいてはナノ構造化領域がコア／クラッド界面にあることである。屈折率低下環状領域２６’’はコアの相対屈折率が初めに−０.０５％より小さい値に達する点に始まり、中心線から径方向に外側に向かう。図３Ｂの実施形態において、クラッド４０は最大絶対値が０.１％より小さい相対屈折率Δ３(ｒ)を有し、この実施形態ではΔ３最大＜０.０５％及びΔ３最小＞−０.０５％であり、屈折率低下環状部２６’’は空隙充満領域において最外空隙が現れる点で終わる。
【００６５】
図３Ｂに示される実施形態において、コア２０の屈折率ｎ１は環状領域２６’’の屈折率ｎ２より大きく、クラッド４０の屈折率ｎ３も屈折率ｎ２より大きい。
【００６６】
図３Ｃは作製された実ファイバを代表する一例のファイバ１２の簡略な断面図である。図２も参照すれば、図３Ｃのファイバ１２は、外半径Ｒ１が約３３.４μｍの第１のコア領域２２，外半径Ｒ２＝４２.８μｍのナノ構造化領域２６，外半径Ｒ３＝６２.５μｍの第３のコア領域２８及び外半径Ｒ４（図示せず）が８２.５μｍのポリマークラッド４０を有する。この実施形態においては、コアの材料は純シリカ（アンドープシリカ）であり、クラッドのための材料は、ガラスコアとともにファイバＮＡを０.３にする、低屈折率ポリマー（例えば、米国ミシガン州ミッドランド(Midland)のダウコーニング(Dow-Corning)社からＱ３-６６９６の商品名で入手できる、屈折率が１.４１３のＵＶ硬化性シリコーン）であった。光ファイバ１２は、図４Ｂに示されるような、例えばＳＭＦ-２８ｅ（登録商標）のような、標準単一モード伝送ファイバと比較して、比較的平坦な（弱い）波長依存性を有していた。（ＳＭＦ-２８のような）標準単一モードまたは多モードファイバにおいて、１３００ｎｍより短い波長における損失はレイリー散乱によって支配される。そのようなレイリー散乱損失は材料の特性で決定され、一般に可視波長（４００〜７００ｎｍ）に対して約２０ｄＢ/ｋｍである。レイリー散乱損失の波長依存性はλ−ｐに比例し、ｐ≒４である。少なくとも１つのナノ構造化領域を有するファイバにおける波長依存散乱の指数は２より小さく、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長範囲の少なくとも８０％（例えば９０％より広く）にわたって１より小さいことが好ましい。４００ｎｍ〜１１００ｎｍでの平均スペクトル減衰は、４０ｇの張力でファイバを線引きしたときには約０.４ｄＢ/ｍ、９０ｇの張力でファイバ１２を線引きしたときには約０.１ｄＢ/ｍであった。この実施形態において、ナノサイズ構造はＳＯ２ガスを含んでいる。出願人等は、ナノ構造化リング内のＳＯ２充満空隙が散乱に大きく寄与することを見いだした。さらに、ナノ構造の形成にＳＯ２ガスを用いた場合、このガスにより熱可逆的損失を得ることが可能になる（すなわち、６００℃以下ではナノ構造ファイバが光を散乱するが、６００℃より高温では同じファイバが光を誘導するであろう）ことが見いだされた。ＳＯ２が付与するこの独特な挙動も、同じファイバを６００℃以下に冷却すると、ファイバ１２は光拡散型光ファイバとしてはたらき、観測可能な散乱効果を再び生じるであろうという点において、可逆である。
【００６７】
いくつかの実施形態において、ファイバ長に沿う照明の一様性は、最小散乱照明強度が最大散乱照明強度×０.７より小さくならないように、線引きプロセス中のファイバ張力を制御するか、または（例えば、３０ｇと１００ｇの間または４０ｇと９０ｇの間の）適切な線引き張力を選ぶことによって制御される。
【００６８】
したがって、いくつかの実施形態によれば、ファイバ１２を作製する方法は、最小散乱照明強度が最大散乱照明強度×０.７より小さくならない、ファイバ長に沿う照明の一様性を制御するため、線引きプロセス中にファイバ張力を制御する工程を含む。
【００６９】
ファイバ１２内のナノサイズ構造３２の存在（図２を見よ）は光散乱による損失を生じさせ、ファイバの外表面を通って散乱する光は照明目的に用いることができる。図４は、図３Ｃのファイバ（ＳＯ２ガス充満空隙を有するファイバ）についてのｄＢ/ｍ単位の減衰（損失）対波長（ｎｍ）のグラフである。図４Ａは、ファイバ１２が非常に大きな散乱損失を達成できる（したがって高照明強度を提供できる）ことを示す。ファイバ１２の散乱損失は、可視波長範囲において約０.０２ｄＢ/ｍ、または波長５００ｎｍにおいて約２０ｄＢ/ｋｍのレイリー散乱損失、及び比較的強い波長依存性１/λ４を有する、標準１２５μｍ分布屈折率コア多モード対照ファイバＡ（ファイバＡは、ナノ構造化領域を有していないステップ屈折率型多モードファイバである）と比較すると、弱い波長依存性を有する（Ｌｓは１/λ-ｐに比例し、ｐは２より小さく、好ましくは１より小さく、さらに一層好ましくは０.５より小さい）。ファイバ１２に対する張力の効果も図４Ａ〜４Ｂに示される。さらに詳しくは、図４Ａ〜４Ｂはファイバ線引き張力が高くなるほど得られる散乱損失が小さくなり、ファイバ線引き張力が低くなるほど、得られるファイバ区画の散乱損失が大きくなる、すなわち照明強度が高くなることを示す。
【００７０】
図４Ａは、９０ｇ及び４００ｇの異なるファイバ張力で線引きされた（コア内に空隙を有する）ファイバ１２について、減衰を波長の関数として示す。図４Ｂは、９０ｇ及び４０ｇの異なるファイバ張力で線引きされた（コア内に空隙を有する）異なる光拡散型光ファイバ１２，損失が規格化された対照多モードファイバ（ファイバＡ）、及び１/λ波長依存性をもつ理論ファイバについて、減衰を波長の関数として示す。図４Ｂのグラフは損失の波長依存性を表すことに注意されたい。この例においては、ファイバ１２とファイバＡについて散乱の勾配を比較するため、２本のプロットを同じグラフ上で容易に見ることができるように、低損失ファイバ（ファイバＡ）の損失は２０倍にしてある。
【００７１】
いかなる特定の理論にもこだわらずに、線引き張力を、例えば９０ｇから４０ｇに、下げたときの散乱損失の増大はナノ構造の平均直径の増大によりと考えられる。したがって、このファイバ張力の効果は、線引きプロセス中にファイバ張力を変えることにより、ファイバの長さに沿って一定の減衰（照明強度）を生じさせるために用いることができるであろう。例えば、高張力Ｔ１で線引きされた、損失がα１ｄＢ/ｍで長さがＬ１の、第１のファイバセグメントは光パワーを入力レベルＰ０からＰ０ｅｘｐ(−α１・Ｌ１/４.３４３)まで減衰させるであろう。第１のファイバセグメントに光結合された、低張力Ｔ２で線引きされ、損失がα２ｄＢ/ｍで長さがＬ２の、第２のファイバセグメントは光パワーをＰ０ｅｘｐ(−α１・Ｌ１/４.３４３)からさらにＰ０ｅｘｐ(−α１・Ｌ１/４.３４３)ｅｘｐ(−α２・Ｌ２/４.３４３)まで減衰させるであろう。第１及び第２のファイバセグメントの長さ及び減衰は、連結されたファイバの長さに沿って一様な強度を与えるように調節することができる。
【００７２】
ファイバ１２の利点の１つはその長さに沿って一様な証明を与えることができる能力である。図５は、ファイバの長さに沿って一様な照明が得られる、光源１５０からの２本の誘導光１５２Ｇの光路を用いるファイバ１２の配置を示す。この配置ではミラーＭがファイバ１２の末端１４に配される。入力端１３において光源１５０により光拡散型光ファイバ１２に供給された入力光１５２は、誘導光１５２Ｇとしてファイバ１２内を伝搬する。誘導光１５２Ｇの、散乱光１５２Ｓ（図５には図を簡明にするためにこの散乱光の内のいくらかだけが示されている）としてファイバ１２から散乱されない部分はミラーＭで反射されて、ファイバ１２の軸に沿って伝搬し、ファイバ末端１３に向けて戻る。ファイバ１２の減衰及び長さが適切に選ばれていれば、光源に向けて戻される光出力パワーは原光パワーの２％〜５％より少ない。損失分布が一定のファイバ（図４Ａを見よ）についての散乱損失強度はファイバの始点において高く、ファイバの終点において弱くなり得る。しかし、強度が高い、ファイバの始点において散乱損失が低く、強度が低い終点において散乱損失が高くなるように、ファイバ１２が周期的に制御された張力をもって線引きされていれば（張力の値は、１８００℃から２１００℃まで変わり得る、炉温に関係する）、得られる散乱強度は変化をより小さくするか、または（例えば、図６Ａに例Ｃで示されるように）一定にすることができる。ファイバ線引き張力は、例えば４０ｇと４００ｇの間で、制御し、変化させることができ、したがって、広い範囲（例えば６倍まで）の散乱誘起減衰を与えることができる。図５のミラーＭは、より一様な照明を与えるためだけでなく、ファイバによって散乱される光の質を高めるためにも、第１の光源と同様の（係数２以内の、すなわち５０％〜２００％の範囲にある）パワー密度出力を有する第２の光源で置き換えることもできる。
【００７３】
本明細書に説明される照明システムの実施形態例の一態様は、散乱光強度の角度分布が角度空間において一様またはほぼ一様なことである。ファイバの表面から軸方向に散乱する光は平均散乱強度に対して、５０％より小さく、好ましくは３０％より小さく、好ましくは２０％より小さく、さらに一層好ましくは１０％より小さい、偏差を有する。ナノサイズ構造をもたない従来のシリカ系光ファイバにおいて支配的な散乱機構は、広い角度分布をもつ、レイリー散乱である。ナノ構造リング内の空隙による散乱が付加されているファイバ１２は、図６Ａ（実施形態ａ及びｂ）及び図６Ｂ（実施形態ａ'）に示されるように、強い前向成分を有し得る。しかし、この分布は光拡散型光ファイバ１２の被覆の上に散乱性材料を配することで補正することができる。ＴｉＯ２系白色インクを含有する被覆をもって作製されたファイバ１２は前方偏向性がかなり弱められた角度分布を与える（図６Ｂの実施形態ｂ'を見よ）。厚いＴｉＯ２インクを付加することで、前方散乱成分をさらに低減し、よって角強度分布の一様性をさらに高めることができる。
【００７４】
図７は、光拡散型光ファイバ１２が、後方反射ミラーＭにあるいは別の光源１５０に、光結合されている、照明システム例についての光散乱量（相対単位）対散乱角をグラフで示す。ファイバがＴｉＯ２系白色インク被覆層を有していなくとも、この構成は比較的平坦な（すなわち非常に一様な）角度散乱強度を提供する（図６ａを見よ）。いくつかの実施形態において、ファイバの長さに沿う、制御されたインク被覆の変化（インク被服の厚さまたは被覆内のインク濃度の変化）は、大角度で（１５°より大きく）ファイバから散乱される光の強度の変化をさらに一様にする、別の方法を提供するであろう。
【００７５】
いくつかの実施形態において、インクは散乱光を波長がさらに長い光に変換する蛍光材料とすることができる。いくつかの実施形態において、そのような被覆を有する光拡散型光ファイバをＵＶ光源、例えば４０５ｎｍまたは４４５ｎｍのダイオードレーザに結合することにより、ファイバ１２によって白色光を放射する（外表面から拡散させる）ことができる。実施形態例における蛍光白色光の角度分布は実質的に一様（例えば、角度空間において、２５％〜４００％、好ましくは５０％〜２００％、さらに一層好ましくは５０％〜１５０％、または７０％〜１３０％、または８０％〜１２０％）である。
【００７６】
照明システム構成
発光ダイオード（ＬＥＤ）または太陽光のような低コスト光源への高効率結合には、ファイバ１２が大きなＮＡ及び大きなコア直径を有することが必要である。図２に示される構造と同様の構造により、多モードコア２０の寸法は、最大化させることができて、５００μｍまでの半径を有することができる。クラッド厚はかなり小さく、例えば約１５〜３０μｍ（例えば約２０μｍ）とすることができる。例えば、一実施形態にしたがえば、複数本の光拡散型光ファイバを支持体に巻き付けることができて、それぞれの光拡散型光ファイバを１つの光源または複数の光源に光結合させることができる。複数本のファイバ１２を束ね合わせて、リボン、リボンスタックまたは円形束の内の少なくとも１つにすることができる。ファイバの束またはリボン（すなわち複数本のファイバの集合体）は結合効率を高めるために光源の形状に整えることもできる。代表的な束／リボン構造は、例えば、２〜３６本のファイバ１２を有することができ、あるいは数１００本までのファイバ１２を有することができる。複数本のファイバの集成体であるケーブル構造は周知であり、ケーブル構造には、リボン、複数のリボンの集合体またはチューブ内に集められたファイバを含めることができるであろう。そのような複数本のファイバは１本以上の光拡散型光ファイバ１２を含むことができる。
【００７７】
１本のファイバ
ファイバ１２に結合された明るい連続光原１２は、以下に説明されるように、サイン、またはディスプレイ照明、または光反応の実施のような様々な用途のための照明システムとして用いることができる。
【００７８】
１本のコア径が１２５〜３００μｍのファイバ１２を照明システムが用いる場合、ファイバ１２に光を供給するための光源１５０として多モードレーザを用いることができるであろう。一方向に光を向ける反射性被覆を有する１本のファイバ１２を用いる照明器具（ディスプレイスクリーンのための明周照明器）が図８Ａをなす写真に示される。いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２を有する１つまたは複数の照明器は、例えば、船着場の照明、釣り糸及びルアー、及び、ファイバ１２の細さと可撓性及び水中に安全に浸漬され得る能力が極めて望ましい関連用途のため、水環境で用いることができる。ファイバ１２は、出口照明、通路照明、室内検出器のためのＩＲ光放射のためにも有用であり得るし、衣服、特に着用者の視認性をさらに高めるための保護／反射服の、糸に用いることもできる。装飾照明におけるファイバ１２の使用例は多岐にわたるが、いくつかの例には、家庭用電気器具の照明及びエッジ効果、自動車／航空機照明、家事照明及び家具照明がある。
【００７９】
図８Ｂは、生体培養システム９８の実施形態例及び生体培養システムに用いられるような照明システム１００の例を示し、生体チャンバ１７０は内部１７２を有するフラスコの形態にある。光源１５０及び光結合系１６０は、光源からの光１５２を低散乱導光性光ファイバ１２Ａの入力端１３Ａに結合するように構成される。低散乱導光性光ファイバ１２Ａはファイバ１２の入力端１３に、例えば光接続部材１６４を用いて、光結合される。照明システム１００において、ファイバ１２は二次光源としてはたらき、以下では光源ファイバとも称される。
【００８０】
図８Ｂの実施形態において、光源ファイバ１２は１本の順／逆巻きファイバで形成される。光源ファイバ１２は、誘導光がファイバ外表面から散乱されて実質的に一様な光を放射する分散光源を形成する光源ファイバ部を形成するために支持構造体に巻き付けられ得ることに注意されたい。ファイバ１２における散乱量を多くするため、光源ファイバ部に曲げが形成される。少なくとも１本のファイバの順／逆巻きは、光源ファイバ部の長さに沿う放射光減少の効果を補償することで放射光の一様性を高めることができる。複数本のファイバ１２を、それぞれのファイバを光源に結合して、順次に支持構造体に巻き付けることができ、長分散光源を形成するために用いることができる。ファイバ１２は、様々な生体チャンバの寸法形状に適するように構成することができ、生体材料１８０の生体材料培養に光を供給する。生体材料１８０は、例えば、藻類（例えば、藻類コロニー、藻類ブルーム）または細菌（例えば藍藻）とすることができる。実施形態例において、生体材料１８０は水のような支持媒体１８４内に浮遊させることができる。生体材料１８０は、以下でさらに詳細に論じられるように、光反応性材料２７０の一タイプをなす。
【００８１】
被覆
実施形態例において、ファイバ１２は、図２に関して論じたように、また以下で図２４に関しても論じられるように、被覆４４を有することができる。一実施形態例において、被覆４４は向上した耐水密着性を与えるＵＶ硬化性アクリレート被覆のような親水性被覆層を含む。被覆層は、ガラスに隣接する低弾性率（一般に＜３ＭＰａ）一次被覆層及び高弾性率（一般に＞５０ＭＰａ）二次被覆層を有することができる。高弾性率二次被覆層は（低弾性率）一次被覆層に隣接し、一次被覆層に重ねて配される。
【００８２】
単層被覆として、または多層被覆内の一層として、施される他のまたは追加の被覆を被覆４４の形成に用いることもできる。そのような材料の例は、細胞培養培地としてはたらく親水性被覆、または抜け出した光をさらに散乱させる材料を含む被覆である。これらの被覆はファイバ１２に対する保護カバーとしてはたらくこともできる。
【００８３】
被覆４４に用いるための親水性被覆の例は、表面への向上した細胞の付着及び培養のために普通に用いられる材料であり、カルボン酸官能価及びアミン官能価を有する（例えばアクリル酸またはアクリルアミドを含む配合物を含む）。さらに、親水性被覆は生体材料の培養に不可欠な栄養素のための貯蔵器としてはたらくことによって価値が向上し得る。
【００８４】
いくつかの実施形態例において、被覆４４は散乱光１５２Ｓを改変するためにはたらく蛍光発光分子または紫外光吸収分子を含む。入力光源の波長とは異なる波長の光を発生するに適するアップコンバーター分子またはダウンコンバーター分子を含めることもできる。放射光の色または色調を変えるためにインク被覆層を施すこともできる。他の被覆実施形態は、ファイバから放射された光をさらに散乱させることができる分子を含む。別の実施形態では、光反応の速度を高めるために用いることができる光活性触媒を被覆上に含めることができる。まさにそのような触媒の一例は、光触媒としてはたらくことができるルチル，ＴｉＯ２である。
【００８５】
いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２はポリマー、金属またはガラスのカバー（または被覆）４４内に封じることができ、被覆またはカバーは、２５０μｍより大きい、最小の外寸（例えば直径）を有する。ファイバが金属被覆を有していれば、金属被覆は与えられた領域に光を優先的に向けることを可能にするための開口部を有することができる。そのような追加の被覆またはカバーは、ファイバ上に施された被覆について上述した態様と同じ態様で放射光を変えるかまたは反応を触媒するための化合物をさらに含むこともできる。
【００８６】
上述したように、ファイバ１２は被覆４４の一部としてまたは被覆４４としてファイバの外表面上に配された親水性被覆を有することができる。また、蛍光発光化学種も、放射光をさらに散乱させることができる分子も、光ファイバ被覆４４内に配することができる。いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２に結合された光源は波長が２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある光を発生し、ファイバ被覆４４内の蛍光材料（蛍光発光化学種）が、白色光、緑色光、赤色光、またはＮＩＲ（近赤外）光を発生する。
【００８７】
さらに、追加の被覆層４４を層４４に含めることができる。この層は、散乱光１５２Ｓを改変するかまたは被覆材料の相互作用を変えるように構成することができる。まさにそのような被覆４４の例は、ポリ(２-アクリルアミド-２-メタンスルホン酸)、オルソ-ニトロベンジル基、またはアゾベンゼン部のそれぞれのような、ただしこれらには限定されない、材料を含むであろう。
【００８８】
照明システム構成例
照明システム１００及び（以下で紹介され、論じられるような）２００のいくつかの実施形態例は、（ｉ）２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の少なくとも１つの波長λを有する光１５２を発生する光源１５０及び（ii）少なくとも１本のファイバ１２を備える。ファイバ１２は、ガラスコア、クラッド及び、コア内またはコア−クラッド境界に配された、複数のナノサイズ構造３２を有する。このファイバ１２はさらに、外表面及び、光源に光結合された、少なくとも１つの末端を有する。上述したように、光拡散型光ファイバ１２は、誘導光１５２Ｇを、空隙のような、ナノサイズ構造によってコアから離れる方向に散乱して外表面を通過させ、その長さにかけて実質的に一様な光を散乱光１５２Ｓとして放射する長さを有する光源ファイバ部を形成する。一実施形態において、光散乱型光ファイバ１２は、２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内（例えば４００〜７００ｎｍの範囲内または１μｍ〜２μｍの範囲内）の１つ以上の波長に対して５０ｄＢ/ｋｍより大きい散乱誘起減衰を有する。
【００８９】
ファイバ１２は、指定された領域内で、コア２０から離れる方向に進んで外表面４８を通過する散乱光１５２Ｓを、ナノサイズ構造３２によって、優先的に形成するために、その内部に形成された複数の曲がりを有することができる。長さに沿う散乱光１５２Ｓの照明強度の偏差は最大散乱照明強度の３０％より小さいことが好ましい。
【００９０】
いくつかの実施形態にしたがえば、散乱誘起減衰は１００ｄＢ/ｋｍと６０００ｄＢ/ｋｍの間であるか、またはさらに高い。いくつかの実施形態において、散乱による減衰は、２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内にある１つ以上の波長に対して、６０００ｄＢ/ｋｍ〜６００００ｄＢ/ｋｍである。いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２は０.５ｍと１００ｍの間の長さを有し、散乱誘起減衰は２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内にある１つ以上の波長に対して３００ｄＢ/ｋｍと５０００ｄＢ/ｋｍの間にあり、及び／またはファイバ長当たり３ｄＢより大きい。
【００９１】
他の実施形態において、ファイバ１２は０.１ｍと０.５ｍの間の長さを有し、散乱誘起減衰は２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内にある１つ以上の波長に対して５０００ｄＢ/ｋｍと６００００ｄＢ/ｋｍの間にある。ナノサイズ構造は、直径が１０ｎｍより大きく、好ましくは５０ｎｍより大きく、さらに好ましくは１００ｎｍより大きい、ガス充満空隙（例えばＳＯ２充満空隙）であることが好ましい。ファイバクラッド４０はガラスまたはポリマーであり、厚さが少なくとも２０μｍであることが好ましい。クラッドは、コア２０とともに、０.２以降のＭＡを与える。上述したように、ファイバ長に沿う照明の一様性（最大強度から約３０％以内、好ましくは最大強度から約２０％以内、さらに好ましくは最大強度から約１０％以内）は、線引きプロセス中にファイバ張力を制御することによって達成することができる。先述したように、散乱光１５２Ｓによる照明の一様性は、光源１５０に結合されたファイバ末端の反対側のファイバ１２の末端に結合されたミラーＭを用いることでさらに高めることができる。
【００９２】
したがって、いくつかの実施形態によれば、光拡散型光ファイバ１２は、光を散乱するためのナノ構造３２で少なくともある程度満たされたガラスコア２０，コアを囲むクラッド４０及びクラッドを囲む少なくとも１つの被覆４４を有する。例えば、コア及びクラッドは、被覆４４を構成する一次被覆層及び二次被覆層で、及び／またはインク層で、囲むことができる。いくつかの実施形態において、インク層は散乱光１５２Ｓのスペクトルをさらに吸収して改変するため（例えば、拡散光に別の色を与えるため）の顔料を含む。他の実施形態において、被覆層の１つ以上は、ファイバ被覆から放射する光（ファイバで拡散された光）が異なる波長にあるように、ファイバコアを通って伝搬する光の波長を変換する分子を含む。
【００９３】
いくつかの実施形態において、インク層及び／または被覆４４は、コアからの散乱光１５２Ｓを異なる波長の光に変化するための蛍光物質を含む。いくつかの実施形態において、蛍光物質及び／または顔料は一次被覆内に分散される。いくつかの実施形態において、顔料は一次被覆内及び二次被覆内に分散される。いくつかの実施形態において、蛍光物質及び／または顔料はポリマークラッド内に分散される。ナノ構造はＳＯ２で満たされた空隙であることが好ましい。
【００９４】
いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２は、一次被覆、必要に応じて設けられる、一次被覆を囲む二次被覆及び／または（例えば、クラッド上に直接にまたは被覆の１つの上に配された）インク層を有する。一次被覆及び／または二次被覆は、顔料、蛍光物質、蛍光発光材料、ＵＶ吸収性材料、親水性材料、光改変材料またはこれらの組合せの内の少なくとも１つを含むことができる。
【００９５】
複数本の光拡散型光ファイバ１２を束ね合わせて、リボン、リボンスタックまたは円形束の内の少なくとも１つにすることができる。ファイバの束またはリボン（すなわち複数本のファイバの集合体）は結合効率を高めるために光源の形状に整えることもできる。代表的な束／リボン構造は、例えば、２〜３６本の光拡散型光ファイバ１２を有することができ、あるいはファイバを積み重ねることで数１００本までのファイバ１２を有することができる。
【００９６】
上述したように、ファイバ１２は光ファイバの外表面上に配された親水性被覆４４を有することができる。あるいは、親水性被覆はファイバリボンの外表面上に配することができる。リボンは、光拡散型光ファイバ１２と光源の間のより良好な結合を与えるため、光源の形状に整えることもできる。リボン構造から得られる利点は、リボンは、波形、螺旋形または渦巻形のような曲構造を形成することができ、よって所望の領域への光の散乱を可能にし得るから、個々のファイバを巻く必要がなくなり得ることである。さらに、複ファイバリボンの使用は、大リボンスタックを有する可能性を提供する。そのようなリボンスタックは一層集中された光量を与え、赤色レーザ、日光、発光ダイオード、または点光源の誘導のような、異なる光源の使用に対する可能性も開くであろう。例えば、一実施形態にしたがえば、複数本の光拡散形光ファイバ１２を束ね合わせて、リボン、リボンスタックまたは円形束の内の少なくとも１つにしておいて、それぞれの光拡散形光ファイバ１２を単光源または複数の光源に光結合することができる。さらに、光拡散形光ファイバ１２の束またはリボンを、最小の損失で光を光拡散形光ファイバに向けて導くことができる伝送ファイバによって、光源に連結することができる。この後者の構成は、送達されるべき領域から遠くの光源から集光される、遠隔照明用途に非常に有用であると期待され得る。
【００９７】
いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２は、
（１）コア、クラッド及び、コア内またはコア−クラッド境界に配された、複数のナノサイズ構造、
を有し、
−光ファイバはさらに外表面を有し、
（ｉ）誘導光をナノサイズ構造によってコアから離れる方向に散乱して外表面を通過させる、及び
（ii）照明波長において５０ｄＢ/ｋｍより大きい散乱誘起減衰を有する、
ように構成される、
及び
（２）１つ以上の被覆、
を有し、１つクラッドまたは少なくとも１つの被覆が蛍光物質または顔料を有する。いくつかの実施形態にしたがえば、これらの顔料は、ファイバの外表面によって与えられる照明（拡散光）がファイバコアを通って伝搬している光の波長とは異なる波長をもつように、光の波長を変えることが可能であり得る。ナノ構造はＳＯ２で満たされた空隙であることが好ましい。
【００９８】
いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２は、コア、クラッド及び、コア内またはコア−クラッド境界に配された、複数のナノサイズ構造を有する。光ファイバはさらに外表面を有し、
（ｉ）誘導光をナノサイズ構造によってコアから離れる方向に散乱して外表面を通過させる、及び
（ii）照明波長において５０ｄＢ/ｋｍより大きい散乱誘起減衰を有する、
ように構成され、コア全体がナノサイズ構造を有する。そのようなファイバは、必要に応じて、少なくとも１つの被覆を有することができ、クラッドまたは少なくとも１つの被覆は蛍光物質及び顔料を含む。いくつかの実施形態にしたがえば、ナノ構造はＳＯ２充満空隙である。
【００９９】
いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２は、コア及び、コア全体がナノ構造を含むように、コア内に配された複数のナノサイズ構造を有する。光ファイバはさらに外表面を有し、
（ｉ）誘導光をナノサイズ構造によってコアから離れる方向に散乱して外表面を通過させる、及び
（ii）照明波長において５０ｄＢ/ｋｍより大きい散乱誘起減衰を有する、
ように構成され、光ファイバはクラッドを有していない。いくつかの実施形態にしたがえば、ナノ構造はＳＯ２で満たされた空隙である。ナノ構造化領域内のＳＯ２充満空隙は散乱に大きく寄与する（散乱を向上させる）。
【０１００】
いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバ１２は、コア及び、コア全体がナノ構造を含むように、コア内に配された複数のナノサイズ構造を有する。光ファイバはさらに外表面を有し、
（ｉ）誘導光をナノサイズ構造によってコアから離れる方向に散乱して外表面を通過させる、及び
（ii）照明波長において５０ｄＢ/ｋｍより大きい散乱誘起減衰を有する、
ように構成され、光ファイバはクラッドを有していない。いくつかの実施形態にしたがえば、ファイバは、クラッドまたは被覆のいずれかが蛍光物質及び顔料を含むように少なくとも１つの被覆を有する。いくつかの実施形態にしたがえば、ナノ構造はＳＯ２で満たされた空隙である。上述したように、ナノ構造化領域内のＳＯ２充満空隙は散乱に大きく寄与する（散乱を向上させる）。
【０１０１】
光拡散型光ファイバを用いる光反応の実施
本開示の態様は、１本以上の光拡散形光ファイバ１２からの散乱化学光１５２Ｓを用いる、光反応性材料における光反応の実施に向けられる。これは、散乱化学光が所望の光反応を生じさせるに十分な強度で光反応性材料全体にわたって供給されるように光反応性材料に対して動作可能な態様で配された、１本以上の光拡散形光ファイバを用いる照明システムの使用によって達成される。以下の説明において、光源１５０は化学光１５２を発生する化学光源を含む。
【０１０２】
光反応性材料２７０の例には光化学物質及び光硬化性物質がある。光硬化性物質には光硬化性ポリマーがある。光化学物質には、光酸、光塩基及び化学光がフリーラジカル反応、光酸化、光還元またはそのような反応の組合せをおこさせる物質がある。
【０１０３】
図９Ａは図８Ｂの照明システムと同様の化学線照明システム２００の例の側面図である。低散乱導光型光ファイバ１２Ａが、一例において光ファイバコネクタとすることができる、光結合系１６０を介して末端１３Ａにおいて化学光源１５０に光結合される。低散乱導光型光ファイバ１２Ａは、図示されるように、例えば光接続部材１６４を用いて、光拡散型光ファイバ１２の入力端１３に光結合される末端１４Ａを有する。光拡散型光ファイバ１２も入力端１３の反対側の末端１４を有する。化学光源１５０は光ファイバ１２Ａ内及び１２内を誘導光１５２Ｇとして進む化学光１５２を放射する。光拡散型光ファイバ１２内を進む誘導化学光１５２Ｇは散乱して、散乱化学光１５２Ｓとしてファイバから外に出る。一例において、光源１５０は、既述した光源に加えて、ＵＶ光硬化性材料の硬化またはＵＶ光化学反応の誘起に適するＵＶ化学光を放射する、水銀ランプ、キセノンランプまたは重水素ランプを含む。
【０１０４】
光拡散型光ファイバ１２は、図８Ｂに示されるように巻くかまたはコイルになるように構成することができ、あるいはいずれか妥当な形状であるように構成することができる。一例において、図５に示されるように、必要に応じてミラーＭが光拡散型光ファイバ１２の末端１４に光結合される。一例において、照明システム２００は、散乱化学光１５２Ｓまたは誘導化学光１５２Ｇの、例えばミラーＭからの反射による、光源１５０への戻りを防止するための、低散乱導光型光ファイバ１２Ａに配された光アイソレータ１６８を備える。
【０１０５】
図９Ｂは図９Ａと同様であり、複数本の光拡散型光ファイバ１２のそれぞれに光結合された複数本の低散乱導光型光ファイバ１２Ａを用いる、化学線照明システム２００の例を示す。
【０１０６】
図１０Ａは内表面２５２で定められる内部２５４を有するパイプ２５０の形態の容器の斜視図であり、図１０Ｂはその断面図である。パイプ２５０は前端面２６２及び後端面２６４を有する。パイプ２５０は任意の長さＬ及び中心軸ＡＰを有する。図１０Ａ及び１０Ｂにおいてパイプ２５０は円筒形であるとして示されるが、円筒形である必要はなく、図１０Ｃに示される不整形容器２５０のように、屈曲形状、先細り形状、等とすることができる。光反応性材料２７０は容器（パイプ）内部２５４内に、例えば内壁２５２に隣接して、配される。光反応性材料は内部２５４をある程度または完全に満たすことができる。
【０１０７】
本開示の一態様は散乱化学光１５２Ｓを用いる光反応性物質２７０における光反応の実施に向けられる。本開示のこの態様は、化学光１５２への露光では光反応性材料２７０の全体に光反応をおこさせることができないように構成されているかまたはそうではなくとも配置されている状況において特に有用である。例えば、光反応性材料２７０の全体が不透明構造内に収められ、よって、光反応性材料が化学光源１５０から直接に（すなわち、自由空間を進む）化学光１５２を受け取ることができない状況がある。同様に、光反応性材料２７０は、光反応性材料の１つ以上の表面を見せて、不透明構造体に収めることができる。そのような表面は光源１５０から直接に化学光１５２で照射することができるが、化学光は光反応性材料の全部分に達することはできず、光反応性材料の一部は活性化されない（すなわち光反応がおこらない）ままである。
【０１０８】
すなわち、一例において、光反応性材料は、（以下で紹介され、論じられる）１つ以上の表面２７１を有し、その１つ以上の表面を通る化学光への自由空間露光によって光反応性材料の全体を光活性化することはできないように構成される。
【０１０９】
図１１は、パイプ２５０の内部２５４内に、パイプ内部に配された光反応性材料２７０に対して動作可能な態様で配置されている光拡散型光ファイバ１２とともに示される、図９Ａの化学線照明システム２００の側面図である。光拡散型光ファイバ１２を、パイプ２５０の内部２５４に、例えばパイプ軸ＡＰに沿って、挿入することができる。化学光源１５０が化学光１５２を発生すると、光は低散乱導光型ファイバ１２Ａに入り、誘導化学光１５２Ｇとして、低散乱導光型ファイバ１２Ａを通って光拡散型光ファイバ１２に進む。誘導化学光１５２Ｇは光拡散型光ファイバ１２内を進み、上述したように、散乱化学光１５２Ｓを発生する。散乱化学光１５２Ｓは光反応性材料に入射して入り、光反応性材料の全体にわたってその内部で光反応、例えば光硬化反応または光化学反応を生じさせるに十分な強度を有する。一般に化学光源１５０からの自由空間露光では光反応性２７０の全体積にわたって化学光１５２を向けることはできないであろうことに注意されたい。化学光照明システム２００により、光散乱型光ファイバ１２からの散乱化学光の形態での化学光１５２の送達が可能になる。
【０１１０】
光源１５０が、３５５ｎｍにおいて、３０ｋＨｚの繰り返しレート及び約１０ｎｓのパルス幅で、パワーが２.３Ｗの光を放射するレーザである、図１１に示される構成と同様の構成で実験を行った。結合効率が約６０％の光カプラ１６０でレーザを光拡散型光ファイバ１２に直接結合した。長さＬが約３０ｃｍの不透明プラスチックパイプ２５０内に光拡散型光ファイバ１２を配置した。パイプ２５０の内部２５４の実質的に全体を、米国特許第７２５６２２１号明細書の実施例８に説明されるような光硬化性ポリマー材料の形態にある、光反応性材料２７０で満たした。上記特許明細書は本明細書に参照として含められる。実施例８の光反応性材料２７０は、５８.００％のＫｒａｔｏｎ Ｌ-２０７，８.００％のＤＤ-３６ダイマージオール，３０.００％のＴＪＦＳ０５シリカ粉末及び４.００％の、Ｋｒａｔｏｎ Ｌ-２０７内５％Ｃｙｒａｃｕｒｅ分散液からなる。露光時間は１０分から６０分の範囲とした。実験において、ポリマー光反応性材料２７０は光拡散型光ファイバ１２から約３ｍｍ〜４ｍｍの範囲内で硬化した。
【０１１１】
図１２は光学素子３００を支持するために用いられる従来技術の光学素子マウント（光学マウント）３１０の正面図である。光学マウント３１０及び、動作可能な態様で光学マウント３１０内に支持された（例えば光学マウント３１０に固定された）、光学素子３００は、光学アセンブリ３１２を構成する。図１３は、光学マウント３１０に光学素子３００を固定するために用いられる光硬化性埋込用樹脂の形態にある光反応性材料２７０に自由空間を介して化学光１５２を送達するために化学光源１５０が用いられる、従来技術の光学素子アセンブリ３１２の略図である。一例において、光学素子３００はガラスまたはプラスチックでつくられ、光学マウントは金属でつくられる。光学素子は周縁３０２及び下面３０４を有する。
【０１１２】
一例において、光学素子３００は、例えば、選ばれた波長の光は透過させるが化学線波長の光は実質的に遮断するかまたは化学光１５２を実質的に吸収するように設計されたコーティング３０１の存在により、化学光１５２を実質的に遮断する。例えば、光学素子３００は、１つの波長（例えば１９３ｎｍの深ＵＶ波長）を有する光は透過させるが化学線波長の光、例えば４３５ｎｍまたは３６５ｎｍの波長を有するＵＶ光はほとんど透過させないように構成することができる。
【０１１３】
実施形態例において、光学マウント３１０は、光学素子３００がレンズ下面３０４及び隣接するレンズ周縁３０２においてその上に支持される、リップ３３０によってある程度定められる、内周リング３２０によって定められる中央開口３１６を有する。光学素子３００は、リング３２０を少なくともある程度満たし、レンズ周縁３０２の少なくとも一部及びレンズ周縁に隣接するレンズ下面３０４の一部に接する、上述した光硬化性埋込用樹脂２７０を用いて光学マウント３１０に固定される。したがって、光硬化性埋込用樹脂２７０は光学素子３００の少なくとも一部に接していて、光学マウント３１０の少なくとも一部に接触している。光反応性材料２７０は、化学光源１５０から自由空間伝搬によって直接入ってくる化学光１５２をその上に入射させることができる、表面２７１を提供する。
【０１１４】
図１３の配置は、光硬化性埋込用樹脂２７０の一部２７０Ａは表面２７１を通る化学光１８２に露光されるが、光学素子３００の下側にある（すなわち下面３０４に隣接する）光硬化性埋込用樹脂の別の部分２７０Ｂは不透明光学素子によって照射から遮断されるような配置である。したがって、光硬化性埋込用樹脂２７０の部分２７０Ｂは未硬化のままであり、よって光学素子３００は光学マウント３１０に適切に固定されていない。
【０１１５】
図１４は図１２と同様であり、図１５は図１３と同様であるが。図１４及び１５は化学光照明システム２００の一部としての光拡散型光ファイバ１２の一区画（一部）が光硬化性埋込用樹脂２７０内に埋め込まれている実施形態を示す。この実施形態においては、リング３２０内にあるＵＶ硬化性埋込用樹脂の全体にわたって散乱化学光１５２Ｓを光拡散型光ファイバ１２から送達することにより、光硬化性埋込用樹脂が硬化される。
【０１１６】
上述したように、光反応性材料２７０の全体にわたって到達する散乱化学光１５２Ｓのもとは、化学光源１５０によって発生され、光拡散型光ファイバ１２内を誘導化学光１５２Ｓとして進む、化学光１５２である。別の例においては、光拡散型光ファイバ１２の一部が光反応性材料２７０に部分的に埋め込まれるだけであって、他の部分は、例えば、低散乱導光型光ファイバ１２Ａに光結合させるか、または化学光源１５０に直接に光結合させることができるように、光反応性材料から突き出ている。
【０１１７】
一例において、光反応性材料２７０において光反応が実施された後、光拡散型光ファイバ１２は光接続部材１６４において低散乱導波型光ファイバ１２Ａから分離されるか、あるいは単に可能な限り光反応性材料の近くで切り離されて、光拡散型光ファイバ１２の埋込部分が光反応性材料に埋め込まれたままに残される。
【０１１８】
光学マウント３１０に用いられる光硬化性埋込用樹脂の形態にある光反応性材料において光反応を実施するための上述のシステム及び方法には、重要な実際的用途がある。一用途例において、ＤＵＶ照明器またはＤＵＶ結像レンズのようなＤＵＶ光学系に１つ以上の光学マウント３１０が用いられる。残念ながら、ＵＶ光硬化性埋込用樹脂はＤＵＶ波長を有する光への露光により劣化し得る。
【０１１９】
したがって、図１６を参照すれば、一例において、ＵＶ光硬化性埋込用樹脂２７０は、散乱化学光１５２Ｓによる硬化後のＵＶ光硬化性埋込用樹脂２７０のＤＵＶ劣化を防止するため、不透明シールド３５０によって覆われる。不透明シールド３５０は、コーティング、層、中実部材、等の形態にあることができ、この例においては、ＵＶ光硬化性埋込用樹脂の露出表面２７１に対応する円環形状を有する。
【０１２０】
図１７は図１６と同様であり、光学素子３００が反射性表面（例えば反射性コーティング）３０１を有するミラーの形態にある実施形態を示す。図１５に示される実施形態におけるように、内周リング３２０及び光硬化性埋込用樹脂２７０内に配された光拡散型光ファイバ１２からの散乱化学光１５２Ｓは、光硬化性埋込用樹脂の全体にわたって供給され、光硬化性埋込用樹脂を硬化させるためにはたらく。
【０１２１】
図１８は図１５と同様であり、光学素子３００が、例えばフラットパネルディスプレイに用いられ得る、平ガラス板の形態にある実施形態を示す。不透明シールド３５０は不透明ベゼルを形成するとして示される。
【０１２２】
図１９は、光反応性材料２７０の層を挟み込む２枚の不透明平素子４００によって形成された、段サンドイッチ構造３９０の例の側立面図である。不透明平素子４００は、例えば、化学光１５２に対して（例えば、反射防止膜、不透明塗料、等により）実質的に不透明なガラス板、金属、プラスチックまたは、光反応性材料２７０の全ての部分への化学光１５２Ｓの到達を実質的に妨げる、その他の材料とすることができる。
【０１２３】
従来の自由空間照射手法を用いる、サンドイッチ構造３９０の不透明平素子４００を通しての光反応性材料２７０の光反応の実施には問題がある。
【０１２４】
図２０は、挟み込まれた光反応性材料２７０において光反応を実施するため、化学光照明システム２００が内部に組み込まれている、図１９のサンドイッチ構造３９０の断面図である。図２１は光反応性材料２７０内に埋め込まれた蛇行配置の光拡散型光ファイバ１２を示す、サンドイッチ構造３９０の上面図である。一例において、光拡散型光ファイバ１２は、散乱化学光１５２Ｓが光反応性材料２７０の全部分に到達することができ、よって光反応性材料の全体にわたって、光硬化のような、光反応がおこるように、配置される。
【０１２５】
散乱化学光１５２Ｓを用いて光反応を実施するために、光拡散型光ファイバ１２の一部がある程度または完全に光反応性材料２７０内に埋め込まれている実施形態例において、光反応完了後、光拡散型光ファイバは所定の場所に残る。例えば、光硬化性材料２７０を光硬化させる場合、光拡散型光ファイバ１２は光硬化した材料内に埋め込まれたままである。一例において、光拡散型光ファイバ１２または低散乱導光型光ファイバ１２Ａは光硬化した材料２７０からの出口点またはその近傍において切断される。例として、切断位置４５０の例が図２１に示される。
【０１２６】
図２２Ａは図１０Ａと同様であり、光反応性材料２７０はパイプ２５０の形態の容器２５４の内部２５４の中にあるが、パイプ２５０が化学光１５２の波長に対して実質的に透明である。実施形態例を示す。パイプ２５０は外表面２５５を有する。光拡散型光ファイバ１２は、化学光照明システム２００の一部として、例えば図２２Ａに示されるようなコイル形状または巻付け形状で、パイプ２５０の外表面２５５に隣接して配置される。
【０１２７】
図２２Ｂは図２２Ａのパイプ２５０及び光拡散型光ファイバ１２の断面図である。図２２Ｂは、必要に応じて、光拡散型光ファイバ１２に隣接して動作可能な態様で配された反射部材２６６も示し、反射部材２６６は、それがなければ光反応性材料２７０に入射しないであろう散乱化学光１５２Ｓを、挿入拡大図に示されるように、パイプ２５０及びパイプ２５０内に収められた光反応性材料に向ける。実施形態例において、反射部材２６６は、クラッド４０の屈折率と実質的に整合する屈折率整合材料のような、（化学光１５２に対して透明な）透明材料２６７によって光拡散型光ファイバの外表面４８から遠ざけられる。一例において、透明材料２６７は接着剤である。反射部材２６６は鏡面反射または拡散反射を与えることができる。
【０１２８】
図２２Ａ及び図２２Ｂの照明システム２００の実施形態において、散乱化学光１５２Ｓはパイプ２５０を外表面２５５から内部２５４に通過し、パイプ内の光反応性材料２７０において光反応をおこさせる。
【０１２９】
図２３Ａは図２２Ａと同様であり、外表面５０１及び上部嵌合半型５０２Ａと下部嵌合半型５０２Ｂを有する容器５００で構成された照明システム２００の例を示す。化学光照明システム２００内に、特に光拡散型光ファイバ１２が容器の外表面５０１を巡ってコイル巻きにされて、配置された容器５００が示される。容器５００は化学光１５２の波長に対して透明である。図２３Ｂは容器５００の断面を容器５００の外側を巡って巻かれた光拡散型光ファイバ１２の断面とともに示す。一例において、容器５００は内部領域５０４を定め、選ばれた形状を有し、光反応性材料２７０を入れる、金型を構成する。光反応性材料２７０が光硬化性材料であり、容器を通して散乱化学光１５５２Ｓに露光されると、光反応性材料２７０は光硬化を受ける。これにより、半型５０２Ａと５０２Ｂを分離して、図２３Ｃに示される、得られた光硬化成形体２７０’を取り出すことができる。
【０１３０】
図２４は図２と同様であり、光拡散型光ファイバ１２が上述した外周被覆４４を有する実施形態例を示す。外周被覆４４は、以下に説明されるように、散乱化学光１５２Ｓがファイバの外周被覆４８から出る際の散乱化学光Ｓの散乱の大きさを高めるように構成することができる。外周被覆４４の例には、上述した例に加えて、蛍光剤及び、粒子のような散乱剤、または上で論じたＴｉＯ２インクのようなインクがある。いくつかの場合に、散乱化学光１５２の波長は変えることができる。実施形態において、波長変化は光反応性材料２７０のための化学光波長帯内にとどまるように選ばれる。他の実施形態において、波長変化は化学光波長を改善するように、すなわち光反応性材料の感度がさらに高い波長に散乱化学光１５２Ｓの波長を変えるように、選ばれる。
【０１３１】
上記の説明が本開示の例示に過ぎず、特許請求の範囲に定められるような本開示の本質及び特質の理解のための概要の提供が目的とされていることは当然である。添付図面は本開示のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は本開示の様々な特徴及び実施形態を示し、記述とともに、本開示の原理及び動作の説明に役立つ。本明細書に説明されるような本開示の実施形態に、添付される特許請求の範囲に定められるような本開示の精神または範囲を逸脱することなく、様々な改変がなされ得ることが当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【０１３２】
１２    光拡散型光ファイバ（ファイバ）
１３    ファイバ入力端
１４    ファイバ末端
１６    中心軸（中心線）
２０    コア
２２    中実中心部
２６    ナノ構造リング部（内周環状コア領域）
２８    外周中実部
３１    ガラス母材（ガラス）
３２    ナノサイズ構造（空隙）
４０    クラッド領域（クラッド）
４４    被覆
４８    （ファイバの）側面
１００，２００    照明システム
１５０    光源
１５２    入力光
１５２Ｇ    誘導光
１５２Ｓ    散乱光
２７０    光反応性材料
２７１    光反応性材料表面
３００    光学素子
３０１    光学素子コーティング
３０２    光学素子周縁
３０４    光学素子下面
３１０    光学素子マウント（光学マウント）
３１２    光学アセンブリ
３１６    中央開口
３２０    内周リング
３３０    リップ
３５０    不透明シールド
３６０    
Ｍ    ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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