(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーであって、
コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域であって、前記第１の端部と前記第２の端部との間の少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含み、該少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、前記ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含み、前記少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられる、ガラスコア領域と、
前記ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域であって、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有する内側ガラスクラッド領域と、
前記内側ガラスクラッド領域を囲む外側クラッド領域であって、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有し、屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応する、外側クラッド領域と、
を備え、ファイバー曲げ位置において、前記外側クラッドを出射する光が、前記ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、前記曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一であることを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】
前記少なくとも１つのナノ構造化領域の断面が、実質的に円形であって、前記断面の原点が、前記光ファイバーの中心長手軸に実質的に対応していることを特徴とする、請求項１記載のファイバー。
【請求項３】
前記少なくとも１つの所定の半径方向セグメントが、前記コア半径より実質的に小さく、前記少なくとも1つのナノ構造化領域の断面が、前記ガラスコア領域の第１の部分であってナノサイズの構造体を含まない部分の周囲に配置された、環状リングとして特徴付けられることを特徴とする、請求項１記載のファイバー。
【請求項４】
前記環状リングが、ナノサイズの構造体を含まない、前記ガラスコア領域の前記第１の部分と第２の部分との間に配置されて成ることを特徴とする、請求項３記載のファイバー。
【請求項５】
（ｉ）前記内側ガラスクラッド領域が、フッ素でドープされて成るか、又は（ｉｉ）外側クラッド領域が、ポリマー材料を含んで成ることを特徴とする、請求項１〜４いずれか１項記載のファイバー。
【請求項６】
光の波長において、実質的に５０ｄＢ／ｋｍ〜５，０００ｄＢ／ｋｍの散乱誘起減衰によって特徴付けられることを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項記載のファイバー。
【請求項７】
コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域を含む、光ファイバーを用意するステップであって、前記ガラスコア領域が、前記第１の端部と前記第２の端部との間の、少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含み、該少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、前記ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含み、前記少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられ、前記光ファイバーが、ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域も含み、該内側ガラスクラッド領域が、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有し、前記光ファイバーが、前記内側ガラスクラッド領域を囲む、外側ポリマークラッド領域を更に含み、該外側クラッド領域が、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有し、屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、前記外側クラッドから出射する光が、前記ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、前記曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である、ステップと、
フェルールボア長を有するフェルール部を含む、光ファイバー用コネクタを用意するステップと、
前記外側ポリマークラッド領域の一部を除去するステップであって、前記外側ポリマークラッド領域の前記一部が、前記フェルールボア長に実質的に対応する長さを有する、ステップと、
前記光ファイバーの一部を、所定の距離、前記フェルールボアの内部に挿入するステップであって、前記所定の距離が、前記外側ポリマークラッド領域の前記除去された部分の長さに実質的に対応し、前記ガラスコア領域及び前記内側ガラスクラッド領域のみが、前記フェルールの内部に配置される、ステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記フェルールボアに硬化性エポキシを挿入するステップであって、前記光ファイバーの前記一部が前記フェルールボアの内部に固定される、ステップを更に備えたことを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
照明器具であって、
コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域を含む、光散乱光ファイバーであって、前記ガラスコア領域が、前記第１の端部と前記第２の端部との間の、少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含み、該少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、前記ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含み、前記少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられ、前記光ファイバーが、ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域を含み、該内側ガラスクラッド領域が、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有し、前記光ファイバーが、前記内側ガラスクラッド領域を囲む、外側ポリマークラッド領域も含み、該外側ポリマークラッド領域が、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有し、屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、前記外側クラッドから出射する光が、前記ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、前記曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である、光ファイバーと、
前記光ファイバーに結合され、該光ファイバーの内部に光を誘導するように構成された光源であって、前記光が前記ナノサイズの構造体によって散乱され、前記外側ポリマークラッド領域を通して放出される、光源と、
を備えたことを特徴とする照明器具。
【請求項１０】
前記光ファイバーに結合された光ファイバー用コネクタであって、フェルールボア長を有するフェルール部を含み、前記光ファイバーの一部が、前記フェルールボアの内部に配
置され、硬化性エポキシによって前記内部に固定され、前記フェルールボアの内部に配置された、前記光ファイバーの前記一部から、前記外側クラッド領域が除去されて成る、コネクタを更に備えたことを特徴とする、請求項９記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【関連技術の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年１０月２２日出願の米国仮特許出願第６２／０６７，０１７号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであって、その内容に依拠し、参照により全内容が本明細書に組み込まれたものとする。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、概して、照明用途に利用される光拡散光ファイバーに関し、より詳細には、ファイバーの長さに沿って色の動きを生じさせることができる、光拡散光ファイバーに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバーは、光源から遠隔地に光を送る必要がある様々な用途に利用されている。光通信システムは、例えば、光ファイバーのネットワークを利用して、サービスプロバイダーからエンドユーザーに光を送信する。
【０００４】
通信用光ファイバーは、吸収及び散乱による減衰が比較的少ない、８００ｎｍ〜１６７５ｎｍ範囲の近赤外波長で動作するように設計されている。これによって、ファイバーの一端に入射した光は、僅かな量がファイバーの側面を通して周囲に出射するのみで、大部分は、ファイバーの反対側の端部から出射することができる。
【０００５】
しかし、近年、従来のファイバーより、曲げに対して感受性が低い光ファイバーの必要性が高まっている。この理由は、光ファイバーをきつく湾曲させる必要がある構成を採る通信システムが益々多く展開されているからである。この必要性が、コア領域を囲む非周期的に配置された小さな空隙のリングを利用した光ファイバーの開発につながった。空隙を含むリングは、曲げに対する不感受性を増大させる働きをする、即ち、ファイバーは、ファイバー内を伝播する光信号の減衰を大きく変化させることなく、より小さな曲げ半径を有することができる。空隙を含むリング領域を光ファイバーのクラッド（コアから幾分離れている）に配置することによって、光損失が抑制され、結果として、空隙を含むリング領域を通して伝播する光の量が抑制される。
【０００６】
一般に、光ファイバーは、長距離に亘り、その一端から他端に効率よく光を送るように設計されており、一般的なファイバーの側面から光が逃げることは殆んどないため、光ファイバーが、長尺の照明源を形成するのに非常に適しているとは考えられていない。しかし、選択された量の光を特定の領域に効率的に供給する必要がある、特殊照明装置、看板、又は細菌増殖、光バイオエネルギーやバイオマス燃料の生産を含む、生物学的応用等、多くの用途がある。バイオマスの成長に関しては、光エネルギーをバイオマスベースの燃料に変換するプロセスを開発する必要がある。特殊照明装置については、光源が薄く柔軟性を有し、異なる様々な形状に容易に変更できなければならない。
【０００７】
光拡散ファイバーは、選択された量の光を特定の領域に効率的に供給する必要がある、特殊照明装置、看板、表示用途等の用途にとって重要である。熟慮された１つの方法において、光ファイバー内にナノ加工されたフィーチャーが形成され、光ファイバーの側面を通して非常に効率的に光を散乱するように構成された散乱中心が設けられている。光ファイバー及びファイバー内に形成された散乱機構によって、非常に小型で柔軟な照明源が提供される。ＬＥＤ又は同様の光源からの光をより効率的に結合するために、これらのファイバーを一緒に束ねて効果的にコアサイズを増加させることもできる。ファイバーからの光の抽出は、一般に均一であり、ファイバー内の散乱サイトの数を制御することによって、より多くの光又はより少ない光を側面から散乱させることができる。
【０００８】
コア及びクラッドの両方に散乱中心を有する光拡散ファイバーが開示されている。一部の実施の形態において、光拡散ファイバーは、シリカコアを有し、コアの一部が散乱サイトとして作用する（半径方向および軸方向に）非周期的に分布する、ナノ加工されたフィーチャーのリングを含んでいる。散乱サイトの直径は〜５０−５００ｎｍの範囲であり、長さは〜１０−１０００ｍｍである。散乱中心が５０−５００ｎｍサイズの範囲にあるため、使用する光の波長とは殆ど無関係に、伝播する光を効果的に散乱する。散乱光の大きさは、散乱中心の大きさ及びファイバーコアと比較した相対面積に依存することを利用して制御される。ファイバーの吸収損失はごく僅かであり、散乱損失は５〜１０ｄＢ／ｍと高くすることができる。ファイバーのクラッドは、Ｆドープシリカ又は低屈折率のポリマークラッドのいずれかとすることができ、ファイバーの開口数は最大０．５３である。曲げ損失も小さく、最小曲げ径が半径５ｍｍである。前述の光ファイバーの１つの問題は、特定の光ファイバーの使用に適した光コネクタに関係している。
【０００９】
例えば、Ｆドープシリカクラッドファイバーは、従来の光ファイバー用コネクタ技術と互換性があるように構成することができる。換言すれば、ガラスクラッドは、セラミックのフェルールに親密に接続されるため、フェルールに対するファイバーの歪み緩和が比較的高く、より容易にコアとフェルールとの高い同心性が達成される。しかし、従来のＦドープシリカクラッドファイバーが達成し得る開口数では、ファイバーが湾曲状態のとき、均一な照明ができない。一方、低屈折率のポリマークラッドを備えた光ファイバーに、従来の光ファイバー用コネクタ技術を用いると更に問題が大きくなる。低屈折率のポリマークラッドを有する光ファイバーは、クラッドが元の状態のままで、コネクタを用いて設置する必要があり、この種のコネクタは一般に「クリンプ＆クリーブ」ファイバーコネクタと呼ばれている。具体的には、コネクタの部品が、ファイバーの比較的柔らかいポリマー被覆に直接圧着されるが、ファイバーの表面が互いに平坦になるため、コネクタは物理的に接触することができない。更に、フェルールに対するファイバーの歪み緩和は遥かに小さい。最後に、低屈折率コーティングの厚さ及び心出しが正確でないため、コアとフェルールとの高い同心性を容易に達成することができない。簡潔に言えば、ポリマークラッドファイバーをガラスクラッドファイバーと比較すると、ポリマークラッドファイバーの結果の方が劣る。従って、標準の光ファイバーフェルールコネクタが使用できないため、ポリマークラッドファイバーを終端するコストは比較的高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、必要なのは、標準の光ファイバー用フェルールコネクタと組み合わせて使用することができ、湾曲した領域において、比較的均一な照明を提供する、Ｆドープシリカクラッドファイバーである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、標準の光ファイバー用フェルールコネクタと組み合わせて使用することができ、湾曲した領域において、比較的均一な照明を提供する、Ｆドープシリカクラッドファイバーを提供することによって、前述の必要性に対応するものである。
【００１２】
本発明の１つの態様は、第１の端部及び第２の端部を有し、コア半径によって特徴付けられるガラスコア領域を備えた光ファイバーに関するものである。ガラスコア領域は、第１の端部と第２の端部との間の少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含んでいる。少なくとも１つのナノ構造化領域は、ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含んでいる。少なくとも１つのナノ構造化領域は、コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられる。内側ガラスクラッド領域が、ガラスコア領域を囲み、内側ガラスクラッド領域はｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有している。外側クラッド領域が内側ガラスクラッド領域を囲み、外側クラッド領域は、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有している。屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、外側クラッドから出射する光が、ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である。
【００１３】
1つの実施の形態において、ガラスコア領域と内側ガラスクラッド領域の直径が、約１２５μｍに実質的に等しい。
【００１４】
1つの実施の形態において、少なくとも1つのナノ構造化領域の断面が、実質的に円形であって、円形断面の原点が、光ファイバーの中心長手軸に実質的に対応している。
【００１５】
実施の形態の１つのバージョンにおいて、少なくとも１つの所定の半径方向セグメントが、コア半径に実質的に等しい。
【００１６】
実施の形態の１つのバージョンにおいて、少なくとも１つの所定の半径方向セグメントが、コア半径より実質的に小さい。
【００１７】
1つの実施の形態において、少なくとも１つの所定の半径方向セグメントは、コア半径より実質的に小さく、少なくとも1つのナノ構造化領域の断面は、ガラスコア領域の第１の部分であって、ナノサイズの構造体を含まない部分の周囲に配置された環状リングとして特徴付けられる。
【００１８】
実施の形態の１つのバージョンにおいて、環状リングが、ナノサイズの構造体を含まないガラスコア領域の第１の部分と第２の部分との間に配置されている。
【００１９】
1つの実施の形態において、内側ガラスクラッド領域が、フッ素でドープされている。
【００２０】
1つの実施の形態において、外側クラッド領域が、ポリマー材料を含んでいる。
【００２１】
実施の形態の１つのバージョンにおいて、ポリマー材料が、フッ素ドープアクリレート材料、シリコーン材料、又はテフロン（登録商標）材料を含むポリマー材料の群から選択される。
【００２２】
1つの実施の形態において、ファイバーが、光の波長において、実質的に５０ｄＢ／ｋｍ〜５，０００ｄＢ／ｋｍの範囲の散乱誘起減衰によって特徴付けられる。
【００２３】
別の態様において、本発明は、コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域を含む、光ファイバーを用意するステップを備えた方法に関している。ガラスコア領域は、第１の端部と第２の端部との間の、少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含んでいる。少なくとも１つのナノ構造化領域は、ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含んでいる。少なくとも１つのナノ構造化領域は、コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられる。光ファイバーは、ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域も含んでいる。内側ガラスクラッド領域は、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有している。光ファイバーは、内側ガラスクラッド領域を囲む、外側ポリマークラッド領域を更に含んでいる。外側クラッド領域は、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有している。屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、外側クラッドから出射する光は、ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である。本方法は、フェルールボア長を有するフェルール部を含む、光ファイバー用コネクタを用意するステップを備えている。外側ポリマークラッド領域の一部が除去される。外側ポリマークラッド領域の一部は、フェルールボア長に実質的に対応する長さを有している。光ファイバーの一部が、所定の距離フェルールボアの内部に挿入され、所定の距離が、外側ポリマークラッド領域の除去された部分の長さに実質的に対応し、ガラスコア領域及び内側ガラスクラッド領域のみが、フェルールの内部に配置される。
【００２４】
1つの実施の形態において、フェルールボアに硬化性エポキシが挿入されて、ファイバーの一部がフェルールボアの内部に固定される。
【００２５】
1つの実施の形態において、ガラスコア領域と内側ガラスクラッド領域の直径が、約１２５μｍに実質的に等しい。
【００２６】
1つの実施の形態において、内側ガラスクラッド領域が、フッ素でドープされ、ポリマー材料が、フッ素ドープアクリレート材料、シリコーン材料、又は「テフロン」材料を含むポリマー材料の群から選択される。
【００２７】
更に別の態様において、本発明は、第１の端部及び第２の端部を有し、コア半径によって特徴付けられるガラスコア領域を含む、光散乱光ファイバーを備えた照明器具に関している。ガラスコア領域は、第１の端部と第２の端部との間の少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含み、少なくとも１つのナノ構造化領域は、ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含んでいる。ガラスコア領域は、平均屈折率ｎａｖｇを有している。少なくとも１つのナノ構造化領域は、コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられる。ファイバーは、ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域を含み、内側ガラスクラッド領域は、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有している。ファイバーは、内側ガラスクラッド領域を囲む、外側クラッド領域も含み、外側ポリマークラッド領域はｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有している。屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、外側クラッドから出射する光が、ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である。照明器具は、光ファイバーに接続され、光ファイバーの内部に光を誘導するように構成された光源も備え、光はナノサイズの構造体によって散乱され、外側ポリマークラッド領域を通して放出される。
【００２８】
1つの実施の形態において、光ファイバー用コネクタが光ファイバーに結合される。光ファイバー用コネクタは、フェルールボア長を有するフェルール部を含んでいる。光ファイバーの一部がフェルールボアに配置され、硬化性エポキシによって、フェルールボアの内部に固定される。フェルールボアの内部に配置された、光ファイバーの一部の外側クラッド領域が、光ファイバーから除去されている。
【００２９】
1つの実施の形態において、ガラスコア領域と内側ガラスクラッド領域の直径は、約１２５μｍに実質的に等しい。
【００３０】
1つの実施の形態において、光は、実質的に２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の少なくとも１つの波長によって特徴付けられる。
【００３１】
1つの実施の形態において、光源は少なくとも１つのＬＥＤを含んでいる。
【００３２】
本開示の目的のために、本明細書において使用される場合、「水平」、「垂直」、「前」、「後」等の用語、及びデカルト座標の使用は、図面における基準及び説明を容易にするためのもであって、絶対的な配向及び／又は方向に関し、本明細書又は特許請求の範囲のいずれも厳密に限定することを意図するものではない。
【００３３】
定義
以下の開示の説明において、以下の用語及び語句は、ナノサイズの構造体を有する光拡散光ファイバーに関連して使用されるものである。「屈折率プロファイル」は、屈折率又は相対屈折率と導波路（ファイバー）の半径との関係である。「相対屈折率パーセント」は、Δ（ｒ）％＝１００×[ｎ（ｒ）２−ｎＲＥＦ２]／２ｎ（ｒ）２で定義され、ここで、ｎ（ｒ）は、別に明記しない限り、半径ｒにおける屈折率である。相対屈折率パーセントは、別に明記しない限り、８５０ｎｍにおいて定義される。１つの態様において、基準屈折率ｎＲＥＦは、８５０ｎｍにおいて１．４５２４９８の屈折率を有するシリカガラスであり、別の態様では、８５０ｎｍにおけるクラッドガラスの最大屈折率である。本明細書において、相対屈折率は、別に明記しない限り、Δで表され、その値は「％」単位で与えられる。領域の屈折率が基準屈折率ｎＲＥＦより小さい場合には、相対屈折率は負であり、陥凹領域又は陥凹屈折率を有すると言い、別に明記しない限り、最小相対屈折率は、相対屈折率が最も負の点において算出される。領域の屈折率が基準屈折率ｎＲＥＦより大きい場合には、相対屈折率は正であり、当該領域は隆起している又は正の屈折率を有していると称することができる。
【００３４】
本明細書において「アップドーパント」とは、純粋な非ドープＳｉＯ２に対し、相対的に屈折率を上昇させる傾向にあると見なされるドーパントを意味する。本明細書において「ダウンドーパント」とは、純粋な非ドープＳｉＯ２に対し、相対的に屈折率を低下させる傾向にあると見なされるドーパントを意味する。アップドーパントは、アップドーパントではない１つ以上の別のドーパントを伴う場合には、負の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在していてもよい。同様に、アップドーパントではない１つ以上の別のドーパントは、正の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在していてもよい。ダウンドーパントは、ダウンドーパントではない１つ以上の別のドーパントを伴う場合には、正の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在していてもよい。同様に、ダウンドーパントではない１つ以上の別のドーパントは、負の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在していてもよい。
【００３５】
本明細書において「αプロファイル」又は「アルファプロファイル」という用語は、「％」単位のΔ（ｒ）で示される相対屈折率プロファイルを意味し、ここで、ｒは半径であり、式Δ（ｒ）＝Δ（ｒ０）（１−[|ｒ−ｒ０|／（ｒ１−ｒ０）]α）に従い、ここで、ｒ０はΔ（ｒ）が最大になる点、ｒ１はΔ（ｒ）％がゼロの点、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲にあり、ここで、ｒｉはαプロファイルの初期点、ｒｆはαプロファイルの終点であり、αは実指数である。
【００３６】
本明細書において、「放物線状」という用語は、僅かな変動及び／又は中心線ディップを含む、α値が２．０から若干変動するコア内の１つ以上の点における、実質的に放物線状の屈折率プロファイルを意味する。一部の例示的実施の形態において、αは１．５を超え２．５未満である。別の実施の形態において、αは１．７を超え２．３未満である。更に別の実施の形態において、８５０ｎｍで測定したとき、αは１．８〜２．３である。別の実施の形態において、８５０ｎｍで測定したとき、屈折率プロファイルの１つ以上の区域が、α値が８を超える実質的にステップ型の屈折率形状を有している。別の実施の形態において、８５０ｎｍで測定したとき、αが１０又は２０より大きい。
【００３７】
「ナノ構造化ファイバー領域」という用語は、ガスを充満した多数（５０を超える）の空孔、例えば、ファイバーの断面において５０、１００、あるいは２００を超える空孔又はナノサイズの構造体を含む領域又は区域を有するファイバーを意味する。ガス入り空孔は、例えば、ＳＯ２、Ｋｒ、Ａｒ、ＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２、又はこれ等の混合物を含むことができる。本明細書に記載のナノサイズの構造体（例えば、空孔）の断面サイズ（例えば、直径）は、１０ｎｍ〜１μｍ（例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍ）であり、長さは１ｍｍ〜５０ｍ（例えば、２ｍｍ〜５ｍ、又は５ｍｍ〜１ｍの範囲）である。
【００３８】
標準シングルモード又はマルチモード光ファイバーにおいて、１３００ｎｍ未満の波長における損失の大半は、レイリー散乱によって占められている。レイリー散乱損失（ＬＳ）は材料の特性によって決まり、一般に可視波長（４００〜７００ｎｍ）において、約２０ｄＢ／ｋｍである。また、レイリー散乱損失は強い波長依存性を有し、これは９５％を超える入射光を消散させるためには、少なくとも約１ｋｍ〜２ｋｍのファイバーが必要であることを意味している。かかるファイバーが短い場合には照明効率が低下し、長いファイバー（１ｋｍ〜２ｋｍ、又はそれ以上）を使用すると高価になると共に管理が困難になる。バイオリアクターやその他の照明システムに、長尺のファイバーを使用する場合には、設置が面倒である。
【００３９】
照明用途の特定の構成において、１ｍより有意に短い長さ及び１００ｍより有意に長い長さが可能であるが、例えば、１〜１００ｍの短尺ファイバーの使用が望ましい。そのためには、良好な角散乱特性（ファイバー軸からの均一な光の消散）、及びブライトスポットを回避するためのファイバー湾曲部における良好な曲げ特性を維持しつつ、ファイバーの散乱損失を増加させる必要がある。本発明の少なくとも一部の実施の形態における好ましい属性は、ファイバー照明装置の長さに沿った高照度である。光ファイバーは柔軟性に富むため、多様な照明形状に展開することができる。ファイバーによる照明に３０％を超える変動が生じないよう、ファイバーの湾曲部において（曲げ損失の増加による）ブライトスポットが生じないことが好ましい。一部の実施の形態において、照明の変動は２０％未満、ときにより１０％未満である。例えば、少なくとも一部の実施の形態において、ファイバーの平均散乱損失は５０ｄＢ／ｋｍを超え、長さ０．２ｍのファイバー区域における散乱損失の変動は３０％以内（即ち、散乱損失が平均散乱損失の±３０％以内）である。少なくとも一部の実施の形態によれば、ファイバーの平均散乱損失が５０ｄＢ／ｋｍを超え、長さ０．０５ｍ未満のファイバー区域における散乱損失の変動が３０％以内である。少なくとも一部の実施の形態によれば、ファイバーの平均散乱損失が５０ｄＢ／ｋｍを超え、長さ０．０１ｍのファイバー区域における散乱損失の変動が３０％以内（即ち、±３０％以内）である。少なくとも一部の実施の形態によれば、ファイバーの平均散乱損失が５０ｄＢ／ｋｍを超え、長さ０．０１ｍのファイバー区域における散乱損失の変動が２０％以内（即ち±２０％以内）、また一部の実施の形態において、長さ０．０１ｍのファイバー区域において、１０％以内（±１０％以内）である。
【００４０】
少なくとも一部の実施の形態において、光ファイバーの側面から出射される照明波長における全（拡散）光強度の変動が、対象とするファイバーの長さ、例えば、０．０２〜１００ｍであってよい、において３０％未満である。クラッド又は被覆に蛍光材料を含めることによって、光ファイバーの側面から出射される照明波長における全光強度を変えることができる。蛍光材料によって散乱される光の波長は、ファイバー内を伝播する光の波長と異なる。
【００４１】
以下の例示的な実施の形態の一部において、ファイバーのコア領域又はコアの極近傍に配置されたナノ構造化ファイバー領域（ナノサイズの構造体を有する領域）を有するファイバーの構成が記述されている。ファイバーの実施の形態の一部は、５０ｄＢ／ｋｍを超える（例えば、１００ｄＢ／ｋｍ超、２００ｄＢ／ｋｍ超、５００ｄＢ／ｋｍ超、１０００ｄＢ／ｋｍ超、３０００ｄＢ／ｋｍ超、５０００ｄＢ／ｋｍ超）散乱損失を有し、その散乱損失（従って、照明、又はこれ等のファイバーから放射される光）が、角度空間において均一である。
【００４２】
ファイバー湾曲部におけるブライトスポットの発生を抑制又は排除するために、曲げ直径５０ｍｍ未満において、ファイバーを９０°湾曲させたときの減衰の増加が、５ｄＢ／ターン（例えば、３ｄＢ／ターン未満、２ｄＢ／ターン未満、１ｄＢ／ターン未満）であることが好ましい。例示的実施の形態において、更に小さい曲げ直径、例えば、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、更には５ｍｍ未満において、このような低曲げ損失を達成することができる。曲げ半径５ｍｍにおいて、全減衰量の増加が１ｄＢ／９０度ターンである。
【００４３】
一部の実施の形態によれば、曲げ損失が直線ファイバーのコアの固有散乱損失以下である。固有散乱は主にナノサイズの構造体によるものである。従って、少なくとも光ファイバーの曲げ不感性の実施の形態によれば、曲げ損失がファイバーの固有散乱損失を超えることはない。しかし、散乱レベルが曲げ直径の関数であるため、ファイバーの曲げ展開は散乱レベルに依存する。例えば、一部の実施の形態において、ファイバーの曲げ損失は、３ｄＢ／ターン未満、一部の実施の形態において、２ｄＢ／ターン未満であり、ブライトスポットを形成することなく、ファイバーを半径５ｍｍまで円弧状に湾曲させることができる。
【００４４】
また、以下の説明において、散乱された化学線が光反応性材料の全体に供給又は送達される一部の実施形態において、散乱化学線は、妥当な時間内に、光反応性材料に対して光反応を行うのに十分な強度を有しているものと仮定している。
【００４５】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載の実施形態を参照することによって明らかになるであろう。
【００４６】
更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の方法を実施することによって認識できるであろう。前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、いずれも単なる例示であって、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。添付図面は、更なる理解が得られることを意図して添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は１つ以上の実施の形態を示すもので、その説明と併せ、様々な実施の形態の原理及び作用の説明に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態による、二重クラッド光拡散光ファイバーの一部の概略側面図。
【図２】実施の形態による、二重クラッド光拡散光ファイバーの相対屈折率プロット対半径の概略図。
【図３】実施の形態による、図２に示すファイバーのコア領域細部の概略断面図。
【図４】二重クラッド光拡散光ファイバー細部の概略図であって、別の実施の形態による、図１及び２に示すファイバーの別のコア領域を示す図。
【図５】図４に示す二重クラッド光拡散光ファイバーの相対屈折率プロット対半径の概略図。
【図６Ａ】別の実施の形態による、図２に示すファイバーのコア領域細部の概略断面図。
【図６Ｂ】別の実施の形態による、図２に示すファイバーのコア領域細部の概略断面図。
【図７Ａ】実施の形態による、光ファイバーの終端に使用されるコネクタの断面図。
【図７Ｂ】実施の形態による、光ファイバーの終端に使用されるコネクタの断面図。
【図８Ａ】実施の形態による、照明器具の概略図。
【図８Ｂ】実施の形態による、照明器具の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
添付図面に例を示す、現時点における本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図面全体を通し、同じ又は同様の部品は、可能な限り、同じ又は同様の参照符号によって示してある。二重クラッド光拡散光ファイバーの1つの実施の形態が図１に示してあり、図面全体を通し、概して参照番号１２で示す。
【００４９】
本開示の範囲において、以下の例に対し様々な改良及び変形が可能であり、また異なる例の態様を異なる方法で組み合わせて、更に別の例を実現することができる。従って、本開示の真の範囲は、本明細書に記載の実施の形態を考慮しつつ、これに限定されず、本開示の全体から理解されたい。
【００５０】
本発明の方法は、コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域を含む、光ファイバーを用意するステップを備えている。ガラスコア領域は、第１の端部と第２の端部との間の少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含んでいる。少なくとも１つのナノ構造化領域は、ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含んでいる。少なくとも１つのナノ構造化領域は、コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられる。光ファイバーは、ガラスコア領域を囲む、内側ガラスクラッド領域も含んでいる。内側ガラスクラッド領域は、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有している。光ファイバーは、内側ガラスクラッド領域を囲む、外側ポリマークラッド領域を更に含んでいる。外側クラッド領域は、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３によって特徴付けられ、屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、外側クラッドから出射する光は、ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である。本方法は、フェルールボア長を有するフェルール部を含む、光ファイバー用コネクタを用意するステップを備えている。外側ポリマークラッド領域の一部が除去され（除去された部分の長さが、フェルールボア長に実質的に対応している）、（ガラスコア領域及び内側ガラスクラッド領域のみが、フェルールの内部に配置されるように）、光ファイバーが、外側ポリマークラッド領域の除去された部分の長さに実質的に対応する所定の距離、フェルールボアに挿入される。
【００５１】
本明細書において具体化され、図１に示すように、実施の形態による光拡散光ファイバーの一部の概略側面図が開示されている。本明細書に記載のように、複数の空孔、又はナノ粒子が、中心軸（「中心線」）１６を有する、二重クラッド光拡散光ファイバー（以下「ファイバー」）１２のコアに配置されている。二重クラッド領域４０（「クラッド」）が、環状コア２０を囲み、外面又は被覆６０を有している。二重クラッド４０は、ステップ屈折率によって特徴付けられ、高い開口数（ＮＡ）を得るために、外側クラッド４０−２が、内側クラッド部４０−１より実質的に低い屈折率を有している、ここでＮＡは（ｎｉｎｎｅｒ２−ｎｏｕｔｅｒ２）０．５と定義される。図２を参照されたい。
【００５２】
任意である被覆６０は、二重クラッド４０を囲んでいる。当業者であれば、「クラッド」という用語は、光をコア部分２０に閉じ込めるように構成された材料を指すことが分かるであろう。はっきり言えば、クラッドは、別の機能も有することができるが、その主な機能は、ファイバー内を伝播する光のコア領域への誘導及び閉じ込めを支援することである。本明細書に記載のように、クラッド４０の上に１つ以上の被覆６０を施すことができる。当業者であれば、「被覆と」という用語は、被覆は一般にガラスを外部損傷から保護するために用いられ、ファイバー１２のコア領域２０に、ファイバー内を伝播する光を閉じ込める又は除去する光学的機能を有していてもいなくてもよいという点において、クラッドという用語と異なることが分かるであろう。
【００５３】
１つの実施の形態において、被覆６０は、低モジュラスの一次被覆層及び高モジュラスの二次被覆層を含むことができる。少なくとも一部の実施の形態において、被覆層６０は、アクリレート系又はシリコーン系ポリマー等のポリマー被覆を含むことができる。少なくとも一部の実施の形態において、被覆は、ファイバーの長さに沿って、一定の直径を有している。別の実施の形態において、被覆６０は、二重クラッド４０を通過する「放射光」の分布及び／又は性質を向上させるように構成される。クラッド４０の外面又は任意の被覆の外側の表面は、本明細書に記載のように、ファイバーを伝播する光が散乱によって出射するファイバー１２の「側面」を表わしている。
【００５４】
一部の例示的な実施の形態において、被覆６０は、放射光の改質に役立つ、蛍光又は紫外線吸収分子を含んでいる。適切なアップ又はダウンコンバート分子を被覆に含めて、入力光源の波長と異なる波長の光を生成することもできる。インク被覆層を適用して、放射光の色又は色相を変えることもできる。
【００５５】
一部の実施の形態によれば、ポリマー、金属、又はガラスのカバー（又は被覆）でファイバー１２を囲むことができる。被覆又はカバーは、２５０μｍより大きい最小外寸（例えば直径）を有している。ファイバーが金属被覆を有している場合、金属被覆が開口部を含み、所定の領域に光を選択的に向けることができる。必要に応じ、保護カバー又はシース（図示ぜず）によって、クラッド４０（又は被覆されている場合には、任意の被覆６０）を覆うことができる。
【００５６】
本明細書において具体化され、図２に示すように、本発明による二重クラッド光拡散ファイバーの概略図が開示されている。図は、相対屈折率対ファイバー半径を示すプロットである。図の最左端がファイバーの中心であり、最右端は外側クラッド部４０−２の範囲を示している。従って、光ファイバーは、コア領域２０、内側クラッド４０−１、及び外側クラッド４０−２を含んでいる。本明細書に記載のように、ガラスコア領域は、ガラスコア領域２０に形成された１つ以上のナノ構造化領域２６を含んでいる（例えば、図３、４、６Ａ、及び６Ｂを参照）。ナノ構造化領域２６は、ガラスコア領域を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体３１を含んでいる。従って、ガラスコア領域は、ナノ構造化領域及び非光散乱領域両方の関数である、平均屈折率を有している。内側クラッド４０−１と外側クラッド４０−２との屈折率差４００は光ファイバーの「曲げ均一性」に関連している。曲げ均一性は、曲げ位置における、外側クラッド４０−２を介した実質的に均一な光放出を指す。本発明は、所定の曲げ均一性直径に対し、曲げ位置において、光をファイバーのガラスコア部分に効果的に閉じ込めるために、屈折率差４００を最適化するものである。例えば、比較的小さい屈折率差４００（即ちＮＡ≦０．２になる差）によって、直径約３０ｍｍを超える光ファイバーの曲げに対し、曲げ均一性がもたらされるのに対し、比較的大きい屈折率差４００（即ちＮＡ≧０．４になる差）によって、直径約５ｍｍを超える光ファイバーの曲げに対し、大幅に改善された曲げ均一性がもたらされる。所与の曲げ直径が、曲げ均一性直径より小さい場合、ファイバーの側面を通して放射される光は益々不均一になる。従って、より大きい差４００を与える、より小さい屈折率の被覆材料は、より高価であるため、コスト等、他の設計の側面を犠牲にしながら、設計者が利用して、曲げ損失の改善を最適化することができる妥協点が存在する。以下に説明するように、図２に示すコア領域は、ナノ構造化領域２６及び非ナノ構造化領域２２及び２８の両方を含むことができる（本図には示してない）。
【００５７】
光ファイバー１２のガラス部分（２０、４０−１）は、標準的な光ファイバー処理方法を用いて作製することができる。例えば、１つの実施の形態において、外部蒸着（ＯＶＤ）法を用いて、低濃度シリカスート（０．２５〜１．０ｇ／ｃｃ）の化学蒸着を実施している。低濃度シリカスートは、圧密化ステップにおいて焼結される。圧密化ステップの間、不溶性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｋｒ、ＳＯ２）のポケット又は気泡が、ガラス母材に捕捉される。本明細書に記載のように、その後のレイダウン及び圧密化ステップを実施して所望のコア構造を構築することができる。具体的には、このようにして、シリカ領域とナノ構造化シリカの両方を含むコア構造を実現することができる。コア２０の設計は、ナノ構造化領域２６と非ナノ構造化シリカ（２２、２８）との組み合わせとして選択され、全体的に異なる固有レベルの散乱が可能になる。具体的には、より多くのナノ構造体を含む設計によって散乱レベルが高くなる。
【００５８】
次のステップにおいて、（クラッド４０−１の所望の厚さに応じて）所定量のスートを堆積させることによって、内側クラッド４０−１が形成される。スートはＳｉＦ４等のフッ素前駆体の存在下において圧密化され、フッ素ドープクラッド材料（Ｆドープクラッド４０−１）が形成される。
【００５９】
圧密化されたプリフォームは、加熱されファイバーに引き伸ばされる延伸にかけられる。ガラスファイバー部分の直径は、５０〜６００μｍの範囲とすることができる。一部の用途において、直径の範囲は８０〜２５０μｍである。エポキシ硬化光ファイバーコネクタの使用が要求される用途の場合、ファイバー１２のガラス部分の直径は、一般に１２５μｍである。ガラスの熱履歴を修正することにより、延伸時にファイバーの散乱レベルを更に制御することができる。例えば、より高い温度の延伸によって、ナノ構造体の結合が更に生じ、同じプリフォームからより大きなレベルの散乱が得られる。
【００６０】
ファイバー１２の一部の実施の形態において、コア２０は屈折率分布型コアであり、コアの屈折率プロファイルは、放物線（又は実質的に放物線）形状を有し、一部の実施の形態において、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、場合により１．８〜２．３のα形状を有している。別の実施の形態において、屈折率プロファイルの１つ以上の区域は、８５０ｎｍで測定して、α値が８を超え、場合によっては１０又は２０を超える、実質的にステップインデックス形状を有している。一部の実施の形態において、コアの屈折率は、中心線ディップを有することができ、コアの最大屈折率及び光ファイバー全体の最大屈折率は、中心線１６から僅かに離れて位置しているが、別の実施の形態においては、コアの屈折率に中心線ディップがなく、コアの最大屈折率及び光ファイバー全体の最大屈折率は中心線に位置している。
【００６１】
次のステップにおいて、ガラスクラッド部４０−１の上に、ポリマークラッド４０−２が形成される。ポリマークラッド層４０−２は、Ｆドープアクリレート材料又はシリコーン被覆として実施することができる。ファイバー製造に係る当業者であれば、裸のファイバーに被覆することができるガラスと比較して、低い屈折率を有する任意のポリマー材料が機能することができることを認識するであろう。一般的な例には、「テフロン」、シリコーン、及びＦをドープしたアクリレートが含まれる。ポリマークラッド材料４０−２は、内側クラッド４０−１より小さい所定の屈折率を有するように選択される（図２参照）。ポリマークラッド材料４０−２は、照明器具内の光ファイバーの構成及び配置に応じて選択された、曲げ抵抗を与える二次的機能を有している（図８参照）。比較的低い屈折率を有する材料は、通常、比較的高い屈折率を有する材料より、良好な曲げ抵抗を示すが、低屈折率材料は、一般に高価である。ポリマークラッド材料４０−２の厚さは、所望量の光を誘導するように選択される。ポリマークラッド材料は、５〜３０μｍの範囲の厚さを有することができる。特定の実施の形態において、ポリマークラッド材料は、約１５μｍの厚さを有している。Ｆドープアクリレート材料は、ＳＳＣＰ社又はＬｕｖａｎｔｉｘ社によって提供されるＰＣ４０４ＡＰ等、ファイバーのクラッド用途に用いられる任意の適切な低屈折率材料を使用して、実施することができる。
【００６２】
図２に示す光ファイバー１２を形成した後、１つ以上の任意の被覆を施すことができる。例えば、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社が提供する被覆等、適切な標準通信グレードの被覆によって、ファイバーを被覆することができる。任意の被覆の主たる機能は、ファイバー１２を物理的に保護することである。標準通信グレードの被覆は、１０〜１００μｍの範囲の厚さを有することができる。特定の実施の形態において、ポリマークラッドは、約２０〜２５μｍの厚さを有している。標準通信グレードの被覆の周囲に、光散乱構造体又はナノ粒子を有する拡散被覆を施すこともできる。この被覆の公称厚さは、約２．５μｍである。本明細書に記載の方法の利点の１つは、光ファイバー１２が、エポキシ系コネクタと嵌合する能力である。図７Ａ、７Ｂを参照されたい。
【００６３】
図３を参照すると、実施の形態による図２に示すファイバーのコア領域の詳細が開示されている。この実施の形態において、コア領域全体が「ナノ構造化」材料から成っている。具体的には、光拡散ファイバー１２のコア領域２６は、例えば、図３の拡大挿入図に詳細に示す例示的な空孔等、内部に複数の非周期的に配置されたナノサイズの構造体（例えば、空孔又はナノ粒子）３２を有する、ガラス母材（「ガラス」）３１を含んでいる。別の例示的な実施の形態において、フォトニック結晶光ファイバーにおけるように、ナノサイズの構造体３２は、周期的に配列されていてもよく、ナノサイズの構造体は、一般に、約１×１０−６ｍ〜１×１０−５ｍの直径を有している。ナノサイズの構造体３２は、母材３１の内部に非周期的又はランダムに配置することもできる。一部の例示的な実施の形態において、ガラス母材３１は、フッ素ドープシリカから成り、別の実施の形態において、ガラスは非ドープ純シリカである。ナノ構造体３２の直径は、少なくとも１０ｎｍである。
【００６４】
ナノサイズの構造体３２は、コア２０からファイバー１２の外面に向けて光を散乱する。次いで、散乱光は、ファイバー１２の外面を通して「拡散し」、所望の照明が提供される。即ち、所望量の光が、ファイバー１２の側面を通して、ファイバーの長さに沿って、（散乱によって）拡散される。ファイバー１２は、射出放射波長（照明波長）において、５０ｄＢ／ｋｍを超える散乱誘起減衰を有することができる。コア内を伝播する光の波長に対する散乱誘起減衰は、１００ｄＢ／ｋｍより大きい。一部の実施の形態において、この波長において、散乱誘起減衰は５００ｄＢ／ｋｍより大きく、一部の実施の形態において、散乱誘起減衰は、例えば、１０００ｄＢ／ｋｍ、２０００ｄＢ／ｋｍ超、又は５０００ｄＢ／ｋｍ超であり得る。これ等の高散乱損失は、標準のシングルモード及びマルチモード光ファイバーのレイリー散乱損失より約２．５〜２５０倍高い。
【００６５】
図４を参照すると、別の実施の形態による（図１に示す切断線２−２に沿った）光ファイバー１２の概略断面図が開示されている。この実施の形態において、ファイバー１２は、３つの領域に分かれたコア２０を含んでいる。これ等のコア領域は、例えば、中実（即ち、ナノ構造体を有さない）中央部２２、ナノ構造化リング領域２６、及び内側環状コア領域２６を囲む外側中実部２８とすることができる。領域２２及び２８のガラスは、Ｇｅ、Ａｌ、及び／又はＰ等のアップドーパントを含むことができる。本明細書に記載のように、クラッド領域４０（「クラッド」）は、環状コア２０を囲む内側ガラスクラッド４０−１及び外側ポリマークラッド４０−２を含んでいる。従って、図３を図４と比較すると、ナノ構造化領域２６は、コア半径以下の半径を有することができる。
【００６６】
ファイバー１２の一部の実施の形態において、コア部２２及び２８はゲルマニウムをドープしたシリカ、即ち、ゲルマニウムドープシリカを含んでいる。ゲルマニウム以外のドーパントを、単独又は組み合わせて、光ファイバーのコア、特に中心線１６又はその近傍に用いて、所望の屈折率および密度を得ることができる。少なくとも一部の実施の形態において、本明細書に開示の光ファイバーの相対屈折率プロファイルは、コア部２２及び２８において負ではない。少なくとも一部の実施の形態において、光ファイバーは、コアに屈折率を低下させるドーパントを含んでいない。一部の実施の形態において、本明細書に開示の光ファイバーの相対屈折率プロファイルは、セクション２２及び２８において、負ではない。本明細書で使用される光ファイバー１２の一部の例において、コア２０は純シリカを含んでいる。１つの実施の形態において、ファイバーの好ましい属性は、生体物質が反応する所望のスペクトル範囲の光を、ファイバーから外部に散乱させる（光を拡散させる）能力である。別の実施の形態において、散乱光は、装飾的なアクセント及び白色光の用途に用いることができる。散乱による損失量は、ファイバーのガラス特性、ナノ構造化領域２６の幅、並びにナノサイズの構造体の大きさ及び密度を変更することによって増加させることができる。
【００６７】
先の実施の形態と同様に、光拡散ファイバー１２のコア領域２６は、図４の拡大挿入図に詳細に示す例示的な空孔等、内部に複数の非周期的に配置されたナノサイズの構造体（例えば、空孔又はナノ粒子）３２を有する、ガラス母材（「ガラス」）３１を含んでいる。別の例示的な実施の形態において、フォトニック結晶光ファイバーにおけるように、ナノサイズの構造体３２は、周期的に配列されていてもよく、ナノサイズの構造体は、一般に、約１×１０−６ｍ〜１×１０−５ｍの直径を有している。ナノサイズの構造体３２は、母材内部に非周期的又はランダムに配置することもできる。一部の例示的な実施の形態において、ガラス３１の領域２６は、フッ素ドープシリカであり、別の実施の形態において、ガラスは非ドープ純シリカである。ナノ構造体３２の直径は、少なくとも１０ｎｍである。
【００６８】
「非周期的に配置された」又は「非周期的配置」とは、（図４に示すような）光ファイバーの断面を取ったとき、ファイバーの一部を横断して、ナノ構造体３２がランダム又は非周期的に配置されていることを意味する。ファイバーの長さに沿った異なる点における同様の断面は、異なる断面ナノ構造体パターンを示す、即ち、個々の断面は異なるパターンを有し、ナノ構造体の分布及びナノ構造体の大きさが一致していない。即ち、ナノ構造体３２は非周期的、即ち、ナノ構造体はファイバー構造内に周期的に配置されていない。ナノ構造体３２は、光ファイバーの長さに沿って（即ち、長手方向軸に平行に）引き延ばす（伸長する）ことができるが、伝送ファイバーの一般的な長さに対し、全ファイバーの全長に延びてはいない。理論に束縛されることを望むものではないが、ナノ構造体は、ファイバーの長さに沿って、１０メートル未満、多くの場合、１メートル未満に延びることができる。
【００６９】
前述のように、任意の被覆４４によって、二重クラッド領域４０を囲むことができる。被覆４４は、低モジュラスの一次被覆層、及び高モジュラスの二次被覆層を含むことができる。一部の実施の形態において、被覆層４４は、アクリレート系又はシリコーン系ポリマー等のポリマー被覆を含んでいる。別の実施の形態において、被覆はファイバーの長さに沿って一定の直径を有している。一部の例示的な実施の形態において、被覆４４は、二重クラッド領域４０を通過する「放射光」の分布及び／又は性質を向上させるように設計されている。クラッド４０の外面又は任意の被覆４４の外側表面は、本明細書に記載のように、ファイバーを伝播する光が散乱によって出射するファイバー１２の「側面」４８を表わしている。必要に応じ、クラッド４０は、保護カバー又はシース（図示ぜず）によって覆われている。
【００７０】
【表１】
0006600355.tif 000002
【００７１】
図５を参照すると、実施の形態による光拡散ファイバーの相対屈折率プロット対ファイバー半径の概略図が開示されている。具体的には、図５はファイバー半径ＲＣに対し、相対屈折率Δをプロットしたものである。コア２０は、例えば、１．７〜２．７のα値（例えば、１．８〜２．３）によって特徴付けられる、グレーデッドコアプロファイルを有することもできる。図示のように、コア領域２２は、中心線からその外半径Ｒ１に、半径方向外向きに延び、最大屈折率ｎ１（及び相対屈折率パーセントΔ１ＭＡＸ）に対応する相対屈折率プロファイルΔ１（ｒ）を有している。この実施の形態において、基準屈折率ｎＲＥＦは、クラッドの屈折率である。第２のコア領域（ナノ構造化領域）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Δ２ＭＡＸ、及び最小相対屈折率Δ２ＭＩＮを有し、一部の実施の形態において、Δ２ＭＡＸ＝Δ２ＭＩＮである。第３のコア領域２８は、最大屈折率ｎ３と、最大相対屈折率Δ３ＭＡＸ及び最小相対屈折率Δ３ＭＩＮを有する、相対屈折率プロファイルΔ３（ｒ）を有し、一部の実施の形態において、Δ３ＭＡＸ＝Δ３ＭＩＮである。この実施の形態において、内側環状クラッド４０−１は、屈折率ｎ４−１と、最大相対屈折率Δ４−１ＭＡＸ及び最小相対屈折率Δ４−１ＭＩＮを有する、相対屈折率プロファイルΔ４−１（ｒ）を有している。外側環状クラッド４０−２は、屈折率ｎ４−２と、最大相対屈折率Δ４−２ＭＡＸ及び最小相対屈折率Δ４−２ＭＩＮを有する、相対屈折率プロファイルΔ４−２（ｒ）を有している。一部の実施の形態において、Δ４−２ＭＡＸ＝Δ４−２ＭＩＮである。一部の実施の形態において、Δ１ＭＡＸ＞Δ４−１ＭＡＸ及びΔ３ＭＡＸ＞Δ４−１ＭＡＸ＞Δ４−２ＭＡＸである。一部の実施の形態において、Δ２ＭＩＮ＞Δ４−１ＭＡＸである。図４及び５に示す実施の形態において、Δ１ＭＡＸ＞Δ３ＭＡＸ＞Δ２ＭＡＸ＞Δ４−１ＭＡＸ＞Δ４−２ＭＡＸである。この実施の形態において、領域の屈折率は、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２＞ｎ４−１＞ｎ４−２の関係を有している。
【００７２】
本発明によれば、Δ４−１ＭＡＸ＞Δ４−２ＭＡＸ及びｎ４−１＞ｎ４−２である。換言すれば、二重クラッド領域４０は、ステップ屈折率プロファイルによって特徴付けられる。この理由は、高ＮＡのクラッド領域は、先に開示した実施の形態と同様に、曲げの下で光を良好に誘導するからである。もしその最外層がガラスであれば、ポリマークラッドによって達成可能であるＮＡ＞０．５と比較して、溶融シリカに使用可能なダウンドーパントのレベルによって、実質的に純シリカのクラッドに対し、達成可能な最大ＮＡが＜０．３に制限されてしまう。先に開示したように、ポリマー層が存在することによって、ファイバーをコネクタに結合するのがより困難になる。ガラスのクラッドを付加することにより、標準の通信用コネクタを介した光の誘導が可能になる。第２のクラッド層が、良好な曲げ性能に必要な高ＮＡを提供する。１つの実施の形態は、溶融シリカに対し、０．１６のＮＡを有する第１のガラスクラッド、及びそれに続き、溶融シリカに対し０．５０のＮＡを有するポリマークラッドを有している。このファイバーを「コネクタ付き」とする、即ち、光コネクタ１００に結合するとき、第２のクラッドをファイバーから物理的に剥離して、０．１６のＮＡのファイバーのガラスに、コネクタを直接接着することができる。ＮＡ＜０．１６のファイバーに光が結合されると、光は誘導される。裸ガラスに剥離することによって、０．１６ＮＡのファイバーを、適切なファイバーに融着接続することができることも当業者には明らかである。第２のクラッドがコネクタ１００から離間配置されているため、光がファイバーから漏出せず、湾曲した領域において可視強度がより大きくなることはない。代わりに、コアによって伝播される光は、一次ガラスクラッドから出射するが、０．５０のＮＡを有する第２のクラッドによって誘導されてコアに戻される。簡潔に言えば、第１のクラッドによって、光ファイバーに対するファイバー１２の結合が容易になるのに対し、第２のクラッドによって、曲げ損失耐性が改善される。ファイバー１２の開口数（ＮＡ）は、ファイバーに光を誘導する光源のＮＡ以上とすることができる。ファイバー１２の開口数（ＮＡ）は、０．２より大きく、一部の実施の形態において０．３より大きく、他では０．４より大きくすることができる。これによって、光ファイバー１２をＬＥＤ等のより経済的な光源と組み合わせて使用することができる。
【００７３】
一部の実施の形態において、ナノ構造体を有さないコア領域２２、２８は、図５に示すように、一定のΔ１（ｒ）及びΔ３（ｒ）で示す、実質的に一定の屈折率プロファイルを有している。一部の実施の形態において、Δ２（ｒ）は、僅かに正（０＜Δ２（ｒ）＜０．１％）、負（−０．１％＜Δ２（ｒ）＜０）、又は０％のいずれかである。別の実施の形態において、Δ２（ｒ）の絶対値は０．１％未満であり、実質的に０．０５％未満であり得る。更に別の実施の形態において、外側クラッド領域４０−２は、図５に示すように、一定のΔ４−２（ｒ）で示す、実質的に一定の屈折率プロファイルを有している。これ等の実施の形態の一部において、Δ４−２（ｒ）＝０％である。コア部２２は、Δ１（ｒ）≧０％の屈折率を有している。
【００７４】
一部の実施の形態において、ナノ構造化領域２６は、ナノ構造化されて複数のナノ構造体３２（空孔又は粒子）を備えた、純シリカ母材３１を含んでいる。ナノ構造化領域のナノ構造体の存在を考慮し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。空孔３２は、アルゴン、窒素、酸素、クリプトン、又はＳＯ２等の１つ以上のガスを含むことができるか、又は実質的にガスを含まない真空にすることができる。しかし、ガスの有無に関わらず、ナノ構造体３２の存在によって、ナノ構造化領域２６の平均屈折率は低下する。ナノ構造体３２は、ナノ構造化領域２６にランダム又は非周期的に配置することができ、別の実施の形態において、空孔は領域内に周期的に配置される。一部の実施の形態において、複数のナノ構造体３２は、複数の非周期的に配置されたナノ構造体、及び複数の周期的に配置されたナノ構造体を含んでいる。
【００７５】
一部の実施の形態において、第１のコア領域２２のコア外径ｒ１は２４μｍ以上、かつ５０μｍ以下、即ち、コア外径は、約４８〜１００μｍである。別の実施の形態において、ｒ１＞２４マイクロメートル、更に別の実施の形態において、ｒ１＞３０マイクロメートル、更に別の実施の形態において、ｒ１＞４０マイクロメートルである。一部の実施の形態において、環状内側クラッド部２６の５０％を超える半径方向幅について|Δ２（ｒ）|＜０．０２５％であり、別の実施の形態において、領域２６の５０％を超える半径方向幅について|Δ２（ｒ）|＜０．０１％である。陥凹屈折率環状部２６は、中心線から半径方向外側に向かって、クラッドの相対屈折率が、最初に−０．０５％未満の値に達したところから始まる。
【００７６】
図６Ａ−６Ｂを参照すると、本発明の別の実施の形態による、図１に示すファイバーのコア領域の詳細図が開示されている。図６Ａにおいて、コア２０は、ナノ構造化部２６に囲まれた中央コア部２２を含んでいる。他方図６Ｂは、中実非ナノ構造化部２８に囲まれた、ナノ構造化中央コア部２６を示している。ナノ構造化部及び中実部の特性は、先に詳述したとおりである。即ち、ナノ加工領域は、ファイバー内を伝播する光を散乱するように構成された空孔又はフィーチャーを含んでいる。ナノ構造体を有さない部分２２、２８は、純シリカから成ることができる。前述のように、コア領域部２２及び２８は、ゲルマニウムをドープしたシリカ、即ち、ゲルマニウムドープシリカを含むことができる。ゲルマニウム以外のドーパントを、単独又は組み合わせて、光ファイバーの部分２２、２８、特に中心線１６又はその近傍に用いて、所望の屈折率および密度を得ることができる。
【００７７】
図７Ａ−７Ｂを参照すると、本発明の実施の形態による、光ファイバーの終端に用いられるコネクタ部１００の断面図が開示されている。はっきり言えば、図７Ａ−７Ｂは、Ｃｏｒｎｉｎｇ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ＬＬＣが、商品名Ｈｅａｔ−ｃｕｒｅ  Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ、ＬＣ、部品番号９５−２５２−ＬＣ−ＢＰで販売している、ＬＣコネクタ１００の様式図である。しかし、当業者であれば、本発明においては、任意の適切なエポキシ系コネクタ１００が利用できることを理解するであろう。
【００７８】
図７Ａにおいて、二重クラッドファイバー１２は、管壁７６から成る円筒状の実質的に中空の管本体７４を有する、管６８の内部に配置されている。管６８の管本体７４は、各端部７８、８０で切断され、オリフィス８２、８４が各端部７８、８０において露出している。勿論、管６８は光ファイバー１２の被覆部６０の外径より大きい内径を有しており、光ファイバー１２の上に差し込むことができる。
【００７９】
図７Ａの方法において、光ファイバー１２をフェルールホルダー７０に挿入する前に、（裸部分１２０を形成するために）外側クラッド４０−２、被覆６０、及びインク層が、光ファイバー１２の端部から剥離される。はっきり言えば、光ファイバー１２の裸部分１２０は、コア部２０及び内側Ｆドープガラスクラッド部４０−１を含んでいる。具体的には、外側ポリマー被覆４０−２の一部（及び外側被覆６０）が除去され、フェルールボア９６内には挿入されない。光ファイバー１２及びその周囲に配置された管６８を挿入する前に、他の適切な接着剤の硬化性エポキシ等の接着剤９０が、フェルールホルダー路７０の一部に配置される。硬化後、接着剤９０によって、補強管６８及び／又は光ファイバー１２が、コネクタ部分組立体のフェルールホルダー路７０の内部に固定される。接着剤９０は、フェルールホルダー路７０に挿入された針等の適切な装置を用いて注入される。その後、光ファイバー１２及び支持補強管６８が、フェルールホルダー路開口部９２及びフェルールホルダー路７０に挿入される。
【００８０】
一例として、管６８の外径は約９００マイクロメートル（μｍ）、内径は約３８０マイクロメートル（μｍ）とすることができる。光ファイバー１２の被覆部６０は、約２５０マイクロメートル（μｍ）の公称直径を有することができ、約１２５マイクロメートル（μｍ）の外径を有する、光ファイバー１２のコア２０と内側クラッド４０−１、並びに別に約１２５マイクロメートル（μｍ）を付加する被覆から成り、更に別に約３〜４マイクロメートル（μｍ）を付加する追加の外側インク層を必要に応じて含むことができる。補強管６８の内径が、光ファイバー１２の被覆部６０の外径より大きいため、補強管６８の内面と光ファイバー１２の外面との間の空間によって、隙間空間８６が形成される。この隙間空間８６によって、補強管６８が、フェルールホルダー路７０の内部において、光ファイバー１２に接着される前の組み立て中に、補強管６８が光ファイバーの周りを移動及び後退（即ち、スライド）することができる。補強管６８が、光ファイバー１２の裸部分１２０が補強管６８の外部に露出するように、光ファイバー１２の端部上にスライドされる。補強管６８は、補強管６８の端部８０が、光ファイバーケーブル２０に挿入されるように、光ファイバー１２に沿って移動可能である。例えば、組み立て中、補強管６８の端部８０は、チキソトロピー性グリース又はゲルで満たされた、光ファイバーケーブル２０のバッファ管内に延ばすことができ、それによって、補強管６８の内部に閉じ込められたガスの漏出が防止される。
【００８１】
図７Ｂは、管６８及び光ファイバー１２が、フェルールホルダー路７０及び接着剤９０に挿入された、コネクタ１００の部分組立体の断面図である。管６８の端部７８がフェルールホルダー路７０に挿入され、漏斗状開口部９４に当接している。光ファイバー１２及びその周囲に配置された管６８が、フェルールホルダー路７０に延びるにつれて、両者は接着剤９０に出会って、接着剤を通して挿入されることになる。このようにして、本明細書に示すように、接着剤９０は、管６８及び内部に担持された光ファイバー１２を囲むことになる。接着剤９０は、管６８内部の隙間空間８６及びその周囲、並びに漏斗状導入開口部９４（「漏斗状開口部９４」とも呼ぶ）の内部にも広がり、フェルール２２の前面に延びるフェルールボア９６に達する。接着剤９０は、フェルールホルダー路７０及び漏斗状開口部９４内部において、光ファイバー１２及び補強管６８を囲み、コネクタ部分組立体１６内部において、光ファイバー１２及び／又は補強管６８を固定することになる。漏斗状開口部９４の初期径は、一般に、管６８の外径より僅かに大きくなるように設計されている。従って、管６８が漏斗状開口部９４の内部に挿入されることにより、管６８がフェルールボア９６に位置合わせされることになる。しかし、漏斗状開口部９４の直径が小さくなることによって、管６８がフェルールボア９６の内部に延びることが防止される。従って、光ファイバー１２の裸部分１２０のみがフェルールボア９６に入ることができる。管６８が光ファイバー１２より大きい内径を有しているため、管は光ファイバー１２の周りを移動する傾向あり、光ファイバー１２の裸部分１２０が、フェルールボア９６の内部に延びることになる。簡潔に言えば、管６８が漏斗状開口部９４又は僅かにその内部で当接した状態になる一方、管６８によって、光ファイバー１２の裸ファイバー部分１２０が、フェルールボアに延び貫通することができる。
【００８２】
図８Ａ−８Ｂを参照すると、本発明による照明器具２００の概略図が開示されている。これ等の図は、様式化されているが、即ち、光ファイバー１２を単純なループとして示しているが、読者は、照明器具２００が任意の適切な形状に適合するように構成して、任意の数の標識又は特殊照明構成を採ることができることが理解できるであろう。具体的には、照明器具２００内部の光ファイバー光源１２は薄くて、柔軟であり、かつ、人間が読める証印（文字、数字、記号等）、情景、自動車用照明装置、建築用照明装置（例えば、照明板ガラス、ガラスブロック、壁洗浄器具等）のような様々な異なる形状に容易に変えることができる。簡潔に言えば、照明器具２００は、２００ｎｍ〜２０００ｎｍの少なくとも1つの波長を有する光を生成する、少なくとも1つの光源１５０を備えている。光源はレーザー、レーザーダイオード、又はＬＥＤ光源で実施することができる。
【００８３】
次に、図８Ａにおいて、照明器具２００は、一端１３Ａにおいて、前述の光ファイバーコネクタ１００によって光源１５０に光学的に結合された、低散乱光誘導光ファイバー１２Ａを備えている。低散乱光誘導光ファイバー１２Ａは、例えば、スプライス部材１６４によって、二重クラッド光拡散光ファイバー１２の入力端部１３に光学的に結合された、別の端部１４Ａを有している。光拡散光ファイバー１２は、様々な方法で構成することができるインタフェース領域１７０に延びている。１つの実施の形態において、インタフェース領域１７０は、光ファイバーの端部を単に終端することができる。別の例において、インタフェース領域１７０は、光拡散光ファイバー１２の端部１４に光学的に結合されたミラーを含んで構成されている。更に別の例において、インタフェース領域１７０は、散乱光１５２Ｓ又は導波光１５２Ｇが、例えば、ミラーによる反射によって光源１５０に戻るのを防止するために、低散乱光誘導光ファイバー１２Ａに配置構成された光アイソレータを含んで構成される。
【００８４】
動作において、光源１５０は、導波光１５２Ｇとして光ファイバー１２Ａ及び１２内を伝播する光１５２を発する。光拡散光ファイバー１２内を伝播する導波光１５２Ｇは、散乱光１５２Ｓとしてファイバーから散乱する。光拡散光ファイバー１２は、巻設コイル又は任意の妥当な形状に構成することができる。
【００８５】
次に、図８Ｂを参照すると、別の例示的な実施の形態の照明システム３００が開示されている。システム３００は、前述の光ファイバーコネクタ１００によって、低散乱光導電性光ファイバー１２Ａのそれぞれの部分に結合された、２つの光源１５０を備えている。光源１５０は、光散乱光ファイバー１２において、散乱光１５２Ｓを生成する逆伝播導波光１５２Ｇを提供するように構成され、光ファイバー１２の長さに沿って色が移動することができる。前述のように、光ファイバー１２は、単純なループ構成で配置されているものとして示されている。前述のように、照明器具３００内部の光ファイバー１２は薄くて、柔軟であり、かつ、人間が読める証印（文字、数字、記号等）、情景、自動車用照明装置、建築用照明装置（例えば、照明板ガラス、ガラスブロック、壁洗浄器具等）のような様々な異なる形状に容易に変えることができる。
【００８６】
本明細書に記載のエポキシ系光コネクタ１００及び二重クラッドファイバー１２を採用することによって、ハードウェア及びシステム２００、３００の組み立ての両方に関連するコストが大幅に削減することができる。更に、相互接続（１２、１００）の堅牢な性質により、システム（２００、３００）の性能及び信頼性が大幅に改善される。具体的には、光ファイバー１２がコネクタ１００によって終端されるとき、ファイバーが適切に光を誘導するように、光学クラッドが、コネクタ１００の内部において、元のままの状態を維持する必要がある。外側光学プラスチッククラッド４０−２を除去することによって、内側ガラスクラッド４０−１が、コネクタ１００によって、確実かつ堅牢に終端することができるため、コネクタ１００を通して光を正確に誘導することができる。エポキシ系のコネクタ１００は、ガラスクラッドを有するファイバー用に開発された、標準の光ファイバー技術であるため、光拡散ファイバー１２を中心にした照明器具２００の信頼性及び性能が大幅に改善される一方、コストが劇的に低減される。
【００８７】
更に、本明細書に記載の二重クラッド構成により、（コネクタ１００から離れたすべての領域において、元のままの状態を維持している外側ポリマークラッド４０−２の存在により）実質的に均一な輝度を維持しながら、複数のファイバー湾曲部を特徴とする照明又は装飾照明システム１００に、光拡散ファイバー１２及び取り付けコネクタ１００を使用することができる。
【００８８】
このように、本発明は、（一般に、すべてがガラスから成るファイバー用途に使用される）信頼性が高く、堅牢で、安価なエポキシ系コネクタ１００から得られる恩恵と、（高ＮＡによる）低屈折率プラスチッククラッドファイバーの柔軟性から得られる恩恵とを組み合わせたものである。簡潔に言えば、本発明独自の光ファイバーは、両技術からの恩恵を最大にしつつ、その欠点を除去又は大幅に軽減したものである。
【００８９】
特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱せずに、様々な改良及び変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。
【００９０】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９１】
実施形態１
光ファイバーであって、
コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域であって、前記第１の端部と前記第２の端部との間の少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含み、該少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、前記ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含み、前記少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられる、ガラスコア領域と、
前記ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域であって、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有する内側ガラスクラッド領域と、
前記内側ガラスクラッド領域を囲む外側クラッド領域であって、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有し、屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応する、外側クラッド領域と、
を備え、ファイバー曲げ位置において、前記外側クラッドを出射する光が、前記ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、前記曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である光ファイバー。
【００９２】
実施形態２
前記ガラスコア領域と前記内側ガラスクラッドの直径が、約１２５マイクロメートルに実質的に等しい、実施形態１記載のファイバー。
【００９３】
実施形態３
前記少なくとも１つのナノ構造化領域の断面が、実質的に円形であって、前記断面の原点が、前記光ファイバーの中心長手軸に実質的に対応している、実施形態１又は２記載のファイバー。
【００９４】
実施形態４
前記少なくとも１つの所定の半径方向セグメントが、前記コア半径に実質的に等しい、実施形態３記載のファイバー。
【００９５】
実施形態５
前記少なくとも１つの所定の半径方向セグメントが、前記コア半径より実質的に小さい、実施形態３記載のファイバー。
【００９６】
実施形態６
前記少なくとも１つの所定の半径方向セグメントが、前記コア半径より実質的に小さく、前記少なくとも1つのナノ構造化領域の断面が、前記ガラスコア領域の第１の部分であってナノサイズの構造体を含まない部分の周囲に配置された、環状リングとして特徴付けられる、実施形態１記載のファイバー。
【００９７】
実施形態７
前記環状リングが、ナノサイズの構造体を含まない、前記ガラスコア領域の前記第１の部分と第２の部分との間に配置された、実施形態６記載のファイバー。
【００９８】
実施形態８
前記内側ガラスクラッド領域がフッ素でドープされている、実施形態１〜７のいずれかに記載のファイバー。
【００９９】
実施形態９
前記外側クラッド領域がポリマー材料を含む、実施形態１〜７のいずれかに記載のファイバー。
【０１００】
実施形態１０
前記ポリマー材料、フッ素ドープアクリレート材料、シリコーン材料、又は「テフロン」材料を含むポリマー材料の群から選択される、実施形態９記載のファイバー。
【０１０１】
実施形態１１
光の波長において、実質的に５０ｄＢ／ｋｍ〜５，０００ｄＢ／ｋｍの散乱誘起減衰によって特徴付けられる、実施形態１〜１０のいずれかに記載のファイバー。
【０１０２】
実施形態１２
コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域を含む、光ファイバーを用意するステップであって、前記ガラスコア領域が、前記第１の端部と前記第２の端部との間の、少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含み、該少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、前記ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含み、前記少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられ、前記光ファイバーが、ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域も含み、該内側ガラスクラッド領域が、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有し、前記光ファイバーが、前記内側ガラスクラッド領域を囲む、外側ポリマークラッド領域を更に含み、該外側クラッド領域が、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有し、屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、前記外側クラッドから出射する光が、前記ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、前記曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である、ステップと、
フェルールボア長を有するフェルール部を含む、光ファイバー用コネクタを用意するステップと、
前記外側ポリマークラッド領域の一部を除去するステップであって、前記外側ポリマークラッド領域の前記一部が、前記フェルールボア長に実質的に対応する長さを有する、ステップと、
前記光ファイバーの一部を、所定の距離、前記フェルールボアの内部に挿入するステップであって、前記所定の距離が、前記外側ポリマークラッド領域の前記除去された部分の長さに実質的に対応し、前記ガラスコア領域及び前記内側ガラスクラッド領域のみが、前記フェルールの内部に配置される、ステップと、
を備えた方法。
【０１０３】
実施形態１３
前記フェルールボアに硬化性エポキシを挿入するステップであって、前記光ファイバーの前記一部が前記フェルールボアの内部に固定される、ステップを更に備えた、実施形態１２記載の方法。
【０１０４】
実施形態１４
前記ガラスコア領域と前記内側ガラスクラッド領域の直径が、約１２５μｍに実質的に等しい、実施形態１２又は１３記載の方法。
【０１０５】
実施形態１５
前記内側ガラスクラッド領域が、フッ素でドープされ、前記ポリマー材料が、フッ素ドープアクリレート材料、シリコーン材料、又は「テフロン」材料を含むポリマー材料の群から選択される、実施形態１２、１３、又は１４記載の方法。
【０１０６】
実施形態１６
照明器具であって、
コア半径によって特徴付けられ、第１の端部及び第２の端部を有するガラスコア領域を含む、光散乱光ファイバーであって、前記ガラスコア領域が、前記第１の端部と前記第２の端部との間の、少なくとも１つの所定の半径方向セグメント内に配置された、少なくとも１つのナノ構造化領域を含み、該少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記ガラスコア領域が、平均屈折率ｎａｖｇを有するように、前記ガラスコア領域内を伝播する光を散乱するように構成された、ナノサイズの構造体を含み、前記少なくとも１つのナノ構造化領域が、前記コア半径以下のナノ構造化領域半径によって特徴付けられ、前記光ファイバーが、ガラスコア領域を囲む内側ガラスクラッド領域を含み、該内側ガラスクラッド領域が、ｎａｖｇより小さい内側クラッド屈折率ｎ２を有し、前記光ファイバーが、前記内側ガラスクラッド領域を囲む、外側ポリマークラッド領域も含み、該外側ポリマークラッド領域が、ｎ２より小さい外側クラッド屈折率ｎ３を有し、屈折率差ｎ２−ｎ３が曲げ均一性直径に対応し、ファイバー曲げ位置において、前記外側クラッドから出射する光が、前記ファイバー曲げ位置の曲げ直径が、前記曲げ均一性直径より小さいとき、実質的に不均一である、光ファイバーと、
前記光ファイバーに結合され、該光ファイバーの内部に光を誘導するように構成された光源であって、前記光が前記ナノサイズの構造体によって散乱され、前記外側ポリマークラッド領域を通して放出される、光源と、
を備えた照明器具。
【０１０７】
実施形態１７
前記光ファイバーに結合された光ファイバー用コネクタであって、フェルールボア長を有するフェルール部を含み、前記光ファイバーの一部が、前記フェルールボアの内部に配置され、硬化性エポキシによって前記内部に固定され、前記フェルールボアの内部に配置された、前記光ファイバーの前記一部から、前記外側クラッド領域が除去されて成る、コネクタを更に備えた、実施形態１６記載の照明器具。
【０１０８】
実施形態１８
前記ガラスコア領域と前記内側ガラスクラッド領域の直径が、約１２５μｍに実質的に等しい、実施形態１６又は１７記載の照明器具。
【０１０９】
実施形態１９
前記光が、実質的に２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の少なくとも１つの波長によって特徴付けられる、実施形態１６、１７、又は１８記載の照明器具。
【０１１０】
実施形態２０
前記光源が、少なくとも１つのＬＥＤ、少なくとも１つのレーザー、又は少なくとも１つのレーザーダイオードを含む、実施形態１６、１７、１８、又は１９記載の照明器具。
【符号の説明】
【０１１１】
１２    二重クラッド光拡散光ファイバー
１２Ａ  低散乱光誘導光ファイバー
２０    コア
２２    フェルール
２６    ナノ構造化領域
３１    ガラス母材
３２    ナノサイズの構造体
４０−１  内側ガラスクラッド
４０−２  外側ポリマークラッド
６０      光ファイバーの被覆部
６８      補強管
７０      フェルールホルダー路
７４      管本体
９０      接着剤
９４      漏斗状導入開口部
９６      フェルールボア
１００    コネクタ
１２０    裸部分
１５０    光源
１６４    スプライス部材
１７０    インタフェース領域
２００、３００  照明器具（照明システム）
【図１】
0006600355.tif 000003
【図２】
0006600355.tif 000004
【図３】
0006600355.tif 000005
【図４】
0006600355.tif 000006
【図５】
0006600355.tif 000007
【図６Ａ−６Ｂ】
0006600355.tif 000008
【図７Ａ】
0006600355.tif 000009
【図７Ｂ】
0006600355.tif 000010
【図８Ａ】
0006600355.tif 000011
【図８Ｂ】
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