(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置において、
（ｉ）外側表面と、２つの端部と、複数の散乱構造を含む領域とを備えた、開口数ＮＡLDFを有する光拡散光ファイバであって、前記複数の散乱構造が、該散乱構造によって導波光を前記外側表面の方へ散乱して照明波長で５０ｄＢ／ｋｍを超える散乱誘起減衰を実現するように構成され、前記散乱された導波光が前記外側表面を通って拡散して照明を提供する、光拡散光ファイバと、
（ｉｉ）前記光拡散光ファイバの一方の前記端部に光学的に結合された、開口数ＮＡS1を有する光源と、
を備え、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５であり、且つ、０．０５≦ＮＡS1≦０．３０及び０．３１≦ＮＡLDF≦０．５２であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
照明装置において、
（ｉ）外側表面と、２つの端部と、複数のナノサイズ構造を含む領域を内部に有するガラスコアとを備えた、開口数ＮＡLDFを有する光拡散光ファイバであって、前記コア内の複数のナノサイズ構造が、前記ナノサイズ構造によって導波光を前記外側表面の方へ散乱して照明波長で５０ｄＢ／ｋｍを超える散乱誘起減衰を実現するように構成され、前記散乱された導波光が前記外側表面を通って拡散して照明を提供する、光拡散光ファイバと、
（ｉｉ）前記光拡散光ファイバの一方の前記端部に光学的に結合された、開口数ＮＡS1を有する光源と、
を備え、さらに、
（ｉｉｉ）ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５、且つ、０．０５≦ＮＡS1≦０．３０及び０．３１≦ＮＡLDF≦０．５２であることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
（ｉ）ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．１であり、および／または（ｉｉ）０．１５≦ＮＡS1≦０．２５であり、および／または（ｉｉｉ）０．３１≦ＮＡLDF≦０．４８であることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】
前記光拡散光ファイバの第２の前記端部に結合された、開口数ＮＡS2を有する第２の光源をさらに備え、（ｉ）ＮＡLDF−ＮＡS2＞０．０５であり、および／または（ｉｉ）ＮＡLDF−ＮＡS2＞０．１であり、および／または（ｉｉｉ）０．１５≦ＮＡS2≦０．２５であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の照明装置。
【請求項５】
前記光拡散光ファイバのもう一方の前記端部に結合された、反射面をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項６】
前記光源がレーザダイオードであることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項７】
前記光拡散光ファイバが、前記コアを包囲する光散乱／均質化被覆、および／または、前記コアを包囲するリン含有被覆、をさらに含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の照明装置。
【請求項８】
前記光散乱／均質化被覆がチタニアを含むことを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項９】
（ｉ）前記コアの直径が５０μｍ超かつ５００μｍ未満であり、および／または（ｉｉ）ＮＡLDF＞０．２であり、さらに（ｉｉｉ）前記ファイバの散乱誘起減衰が前記照明波長で１００ｄＢ／ｋｍ超から６００００ｄＢ／ｋｍであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項１０】
前記外側表面から出て行く放射が実質的に均一になるように前記光を導くことができるよう前記ファイバが構成され、その結果、最小散乱照度と最大散乱照度との間の差が該最大散乱照度の３０％以下となることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の照明装置。
【請求項１１】
４０から１２０°の間の全ての視野角に対して、最小散乱照度と最大散乱照度との間の差が該最大散乱照度の５０％未満であることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／８２９６２４号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は一般に、照明用途に使用される光拡散光ファイバに関し、より具体的には、光拡散光ファイバと、このファイバを利用する照明装置に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
いくつかの実施形態によれば、照明装置は光源と少なくとも１つの光拡散光ファイバとを含む。光源はファイバに結合され、また光源の開口数はファイバの開口数よりも小さい。
【０００４】
より具体的に、いくつかの実施形態によれば照明装置は、（ｉ）外側表面と、２つの端部と、コアと、クラッドとを有し、複数の散乱構造を含む領域を備えた、開口数ＮＡLDFを有する光拡散光ファイバであって、複数の散乱構造が、この散乱構造によって導波光を外側表面の方へ散乱して照明波長で５０ｄＢ／ｋｍを超える散乱誘起減衰を実現するように構成され、散乱された導波光が外側表面を通って拡散して照明を提供する、光拡散光ファイバ、（ｉｉ）光拡散光ファイバの一方の端部に光学的に結合された、開口数ＮＡS1を有する光源、を備え、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５である。いくつかの実施形態では、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０２である。いくつかの実施形態では、０．０５≦ＮＡS1≦０．３および０．３１≦ＮＡLDF≦０．５２である。いくつかの実施形態によれば、このファイバは、角度方向の散乱を向上させることによって角度方向の照明を向上させる、散乱被覆またはジャケットで包囲される。
【０００５】
いくつかの実施形態によれば、照明装置は、（ｉ）外側表面と、２つの端部と、複数の散乱構造を含む領域を内部に有するガラスコアとを備えた、開口数ＮＡLDFを有する光拡散光ファイバであって、このコア内の複数の散乱構造が、散乱構造によって導波光を外側表面の方へ散乱して照明波長で５０ｄＢ／ｋｍを超える散乱誘起減衰を実現するように構成され、散乱された導波光が外側表面を通って拡散して照明を提供する、光拡散光ファイバ、（ｉｉ）光拡散光ファイバの一方の端部に光学的に結合された、開口数ＮＡS1を有する光源、を備え、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５である。いくつかの実施形態では、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０２である。いくつかの実施形態では、０．０５≦ＮＡS1≦０．３および０．３１≦ＮＡLDF≦０．５２である。いくつかの実施形態によれば、このファイバは、角度方向の散乱を向上させることによって角度方向の照明を向上させる、散乱被覆またはジャケットで包囲される。
【０００６】
本書で説明される実施形態によれば、照明装置は、４０から１２０°の間の全ての視野角に対して、最小散乱照度と最大散乱照度の差が最大散乱照度の５０％未満になるように、散乱によって実質的に均一な照明を提供する。
【０００７】
いくつかの実施形態によれば、照明装置は、
（ｉ）外側表面と、２つの端部と、複数のナノサイズ構造を含む領域を内部に有するガラスコアとを備えた、開口数ＮＡLDFを有する光拡散光ファイバであって、このコア内の複数の散乱構造が、ナノサイズ構造によって導波光を外側表面の方へ散乱して照明波長で５０ｄＢ／ｋｍを超える散乱誘起減衰を実現するように構成され、散乱された導波光が外側表面を通って拡散して照明を提供する、光拡散光ファイバ、
（ｉｉ）光拡散光ファイバの一方の端部に光学的に結合された、開口数ＮＡS1を有する光源、
を備え、さらにＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０２であることを特徴とする。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、ファイバに結合された光源は波長範囲２００ｎｍから５００ｎｍの光を生成し、またファイバ被覆内の蛍光材料は、白色、緑色、赤色、青色、またはＮＩＲ（近赤外）光のいずれかを生成する。いくつかの実施形態によれば、ファイバに結合された光源は波長範囲２００ｎｍから１２００ｎｍの光を生成する。
【０００９】
いくつかの実施形態によれば、照明装置は単一の光拡散ファイバを含む。他の実施形態によれば、照明システムは複数の光拡散ファイバを含む。光拡散ファイバは真っ直ぐな構成で利用してもよいし、曲げることもできる。光拡散ファイバの散乱誘起減衰は、照明波長で１００ｄＢ／ｋｍから６００００ｄＢ／ｋｍとすることができる。
【００１０】
いくつかの実施形態によれば、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５である。いくつかの実施形態によれば、０．０５≦ＮＡS1≦０．３である。いくつかの実施形態によれば、０．３１≦ＮＡLDF≦０．５２である。
【００１１】
いくつかの実施形態によれば、照明装置は第２の光源をさらに含む。第２の光源は、光拡散光ファイバのもう一方の端部に結合される。第２の光源は開口数ＮＡS2を有し、ＮＡLDF−ＮＡS2＞０．０２である。好適には、ＮＡLDF−ＮＡS2＞０．０５である。同じく好適には、０．０５≦ＮＡS2≦０．３である。
【００１２】
いくつかの実施形態によれば、照明装置は開口数ＮＡdeliveryを有する送出ファイバをさらに含み、このとき（ｉ）光源は送出ファイバの一方の端部に結合され、光拡散光ファイバは送出ファイバのもう一方の端部に結合され、ＮＡdelivery＜ＮＡLDFである。
【００１３】
照明装置のいくつかの実施形態によれば、光拡散光ファイバは、ファイバクラッドまたは保護用被覆層を包囲する、光散乱／均質化被覆をさらに含む。散乱／均質化被覆は、以下の散乱材料、すなわちチタニア、アルミナ、シリカのうちの、少なくとも１つを含み得る。
【００１４】
ここで本発明の現在の好適な実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面を通じて、同様または類似の部分の参照に同様または類似の参照番号を使用する。本書で開示される実施形態は単なる例であり、夫々が本発明の特定の利益を取り入れたものであることを理解されたい。
【００１５】
以下の例の種々の改変および代替が、本発明の範囲内で作製可能であり、また異なる例の態様は、さらなる例を実現するために様々なやり方で組み合わせることができる。従って本発明の真の範囲は、本書で説明される実施形態に限定されないがこれらを考慮して、本開示の全体から理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】光拡散ファイバを含む照明装置の１つの実施形態を概略的に示した図
【図１Ｂ】光拡散ファイバを含む照明装置の別の実施形態を概略的に示した図
【図２Ａ】光拡散ファイバ（ＬＤＦ）のある実施形態の概略図
【図２Ｂ】光拡散ファイバ（ＬＤＦ）の別の実施形態の概略図
【図２Ｃ】光拡散ファイバ（ＬＤＦ）のさらに別の実施形態の概略図
【図２Ｄ】光拡散ファイバ（ＬＤＦ）のさらなる実施形態の概略図
【図３】光が長さ２００ｃｍの光拡散ファイバを通って伝播しているときの、一実施の形態の照明装置のモデル化された光強度
【図４】光拡散ファイバの別の実施形態の概略図
【図５】光拡散ファイバと、このファイバの対向する端部に結合された２つの光源とを含む、照明装置の別の実施形態の概略図
【図６】光拡散ファイバと、ファイバの一方の端部に結合された光源と、ファイバの他方の端部に位置している反射面とを含む、照明装置のさらに別の実施形態の概略図
【図７】図６の照明装置の光拡散ファイバの長さに沿った測定強度をプロットした図
【図８】図７に対応する光拡散ファイバの写真
【図９Ａ】例示的な実施形態の光拡散ファイバの相対屈折率プロファイルの概略図
【図９Ｂ】例示的な実施形態の光拡散ファイバの相対屈折率プロファイルの概略図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示は実現可能な教示として提供され、また以下の説明、図面、実施例、および請求項を参照すると、より容易に理解することができる。このため関連技術の当業者は、有益な成果を依然として得ながら、本書で説明する実施形態の種々の態様に多くの変更を加え得ることを、認識および理解するであろう。本実施形態の望ましい利点のいくつかは、いくつかの特徴を他の特徴を利用せずに選択することによって、得ることができることも明らかであろう。従って、多くの改変および改作が可能であり、特定の状況では望ましくさえあり得、さらに本開示の一部であることを当業者は認識するであろう。従って、本開示は他に明確に述べられていなければ、開示される特定の組成物、物品、機器、および方法に限定されないことを理解されたい。さらに、本書において使用される専門用語は、単に特定の態様を説明するためのものであり、限定することを意図したものではないことも理解されたい。
【００１８】
開示される材料、化合物、組成物、および成分は、開示される方法および組成物に使用することができ、開示される方法および組成物と併せて使用することができ、開示される方法および組成物の準備に使用することができ、または、開示される方法および組成物の実施形態である。これらの材料および他の材料が本書で開示され、これらの材料の組合せ、部分集合、相互作用、群などが開示されたとき、これらの化合物の種々の個別のおよび集合的な組合せおよび置換の夫々に関する具体的な言及は明確には開示されないかもしれないが、その夫々は本書において具体的に意図されかつ説明されたものと理解されたい。従って、置換基の種類Ａ、Ｂ、および／またはＣと置換基の種類Ｄ、Ｅ、および／またはＦとが開示され、さらに一例の組合せの実施形態Ａ−Ｄが開示された場合、その夫々が個別にかつ集合的に意図される。従ってこの例では、Ａ、Ｂ、および／またはＣと、Ｄ、Ｅ、および／またはＦと、さらに組合せ例Ａ−Ｄとの開示によって、各組合せＡ−Ｅ、Ａ−Ｆ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、Ｃ−Ｄ、Ｃ−Ｅ、およびＣ−Ｆは具体的に意図されており、また開示されたと見なされるべきである。同様に、これらの任意の部分集合または組合せも、具体的に意図されかつ開示される。従って、Ａ、Ｂ、および／またはＣと、Ｄ、Ｅ、および／またはＦと、さらに組合せ例Ａ−Ｄとの開示によって、例えば下位群Ａ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、およびＣ−Ｅは具体的に意図されており、また開示されたと見なされるべきである。この概念は、限定するものではないが、組成物の任意の成分、および、開示される組成物の作製方法および使用方法でのステップなど、本開示の全ての態様に当てはまる。従って、実行することが可能な様々な追加のステップが存在する場合、これらの追加のステップ夫々は、開示される方法の任意の特定の実施形態または実施形態の組合せと共に実行することができること、そしてこの各組合せが具体的に意図されており、かつ開示されたと見なされるべきであることを理解されたい。
【００１９】
本明細書および続く請求項ではいくつかの用語を参照し、これらの用語は以下の意味を有すると定義されるものとする。
【００２０】
「含む」または同様の用語は、包含するが限定しないことを意味し、すなわち含むものであって、排他的なものではない。
【００２１】
「約」という用語は、他に述べられていなければ、その範囲の全ての項を参照する。例えば、約１、２、または３とは、約１、約２、または約３と同等であり、さらに約１〜３、約１〜２、および約２〜３を含む。組成物、成分、含有物、添加物、および同様の点に対して開示された、具体的な値および好適な値、さらにその範囲は、説明のためのみのものであり、他の定義された値、または定義された範囲内の他の値を排除しない。本開示の組成物および方法は、本書で説明される、任意の値または任意の値の組合せ、具体的な値、より具体的な値、および好適な値を有するものを含む。
【００２２】
本書で使用される名詞は、他に既定がなければ、少なくとも１つ、すなわち１以上の名詞の対象を意味する。
【００２３】
「屈折率プロファイル」とは、屈折率または相対屈折率と導波路（ファイバ）の半径との間の関係である。
【００２４】
「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、特に指示がない限り半径ｒでの屈折率である。相対屈折率パーセントは、特に指示がない限り８５０ｎｍで定義される。例えば基準指標ｎREFは、８５０ｎｍで屈折率が１．４５２４９８のシリカガラスである。いくつかの実施形態において基準指標ｎREFは、クラッドガラスの８５０ｎｍでの最大屈折率である。本書では、特に指示がない限り、相対屈折率をΔで表し、またその値は単位％で与えられる。領域の屈折率が基準指標ｎREF未満である場合、相対屈折率パーセントは負となって、ディプレスト領域または低下屈折率を有すると称され、また最小の相対屈折率は、特に指示がない限り、相対屈折率が負で最も低くなる点で計算されたものである。領域の屈折率が基準指標ｎREFを超える場合、相対屈折率パーセントは正となって、この領域を高いまたは正の屈折率を有すると呼ぶことができる。
【００２５】
「アップドーパント」を本書では、純粋なドープされていないＳｉＯ2に対して屈折率を上昇させる傾向を有するドーパントであると考える。「ダウンドーパント」を本書では、純粋なドープされていないＳｉＯ2に対して屈折率を低下させる傾向を有するドーパントであると考える。アップドーパントとアップドーパントではない１以上の他のドーパントとが同時に存在する場合、アップドーパントは負の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在し得、同様にアップドーパントではない１以上の他のドーパントは、正の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在し得る。ダウンドーパントとダウンドーパントではない１以上の他のドーパンとが同時に存在する場合、ダウンドーパントは正の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在し得る。
【００２６】
同様にダウンドーパントではない１以上の他のドーパントは、負の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在し得る。
【００２７】
「αプロファイル」または「アルファプロファイル」という用語は、以下の方程式、
Δ（ｒ）＝Δ（ｒo）（１−［｜r−ｒo｜／（ｒ1−ｒo）］α）
に従って、単位％のΔ（ｒ）によって表される相対屈折率プロファイルを参照し、ここでｒは半径、ｒoはΔ（ｒ）が最大になる点、ｒ1はΔ（ｒ）％がゼロになる点、さらにｒはｒi＜ｒ＜ｒfの範囲内である。このΔは上で定義されたものであり、ｒiはαプロファイルの初期点、ｒfはαプロファイルの最終点、αは実数の指数である。
【００２８】
本書では「放物線の」という用語は従って、コア内の１以上の点でα値２．０から若干変化し得る実質的に放物線状の屈折率プロファイルの他、わずかに変動しているおよび／または中心線で低下しているプロファイルを含む。いくつかの例示的な実施形態においてαは、８５０ｎｍで測定して、１．５超かつ２．５未満であり、より好適には１．７超および２．３であり、さらに好適には１．８から２．３の間である。他の実施形態において屈折率プロファイルの１以上のセグメントは、実質的にステップ型の形状を有し、そのα値は８５０ｎｍで測定して、８超、より好適には１０超、さらに好適には２０超である。
【００２９】
本書では「ステップ型」プロファイルという用語は、コア内の異なる半径方向の位置でコアにおいて一定の屈折率を有する、屈折率プロファイルを含む。
【００３０】
照明装置
本書で説明する本発明の少なくともいくつかの実施形態の、望ましい属性は、光拡散ファイバを利用し、ファイバの長さに沿って均一かつ高照度を実現する、照明装置である。
【００３１】
少なくともいくつかの実施形態において、照明波長でファイバ側面から出る積分（拡散）光強度の強度変動は、ファイバの目標長さで２０％未満であり、この長さは例えば、長さ０．０２ｍ〜１００ｍ（０．２ｍから１０ｍなど）とすることができる。このファイバは例えば、従来の他の照明体の代わりとして使用することも可能であろうが、（ｉ）従来の光源よりも大幅に薄く、従って薄い照明基板で使用することができる、および／または（ｉｉ）低温の光源として機能し得、すなわち必要な照明を生成している間に光拡散ファイバが熱くならない、といったさらなる利点を有し、後者の特徴は、ファイバ１００、またはこのファイバを含有するファイバ束またはファイバリボンを、低温のままにする必要がある環境において使用するときに有利であるし、あるいは子供などが容易に接近し得る光源として使用される場所では、直接触れたときに誰かを火傷させてしまう可能性があると恐れることなく利用できるため有利である。
【００３２】
典型的なファイバシステムは、ファイバに結合された光源を含み、このときできるだけ強い強度でファイバコアに光を提供するために、光源は光ファイバの開口数に等しい開口数を有する。典型的な光拡散ファイバでは、光がファイバコアから漏れ出して、コアを通って伝播している光の強度がすぐに指数関数的に減衰するため、このファイバの外側表面から外へ拡散される光の強度は、ファイバの長さに沿って光が伝播するにつれて減少する。しかしながら本書で開示される本発明の実施形態は、ファイバの長さに応じて強度が均一な光を提供することによって、この問題を解決する。
【００３３】
図１Ａおよび１Ｂを参照し、いくつかの実施形態によれば、照明装置１は、光源５００に光学的に結合された少なくとも１つの光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）１００を含む。「光拡散」という用語は、光拡散光ファイバ１００の長さの少なくとも一部分に沿って光の散乱が実質的に空間的に連続であることを意味し、すなわち離散的な（例えば、点）散乱に関連するものなど、大きな飛びまたは不連続性は存在しない。従って、本開示に明記される実質的に連続した発光または実質的に連続した光散乱の概念は、空間的な連続性に言及したものである。光拡散光ファイバ１００（例えば、図２Ａ、２Ｂ参照）は、開口数ＮＡLDFのガラスコア１１０と、外側表面と、２つの端部１００’および１００”とを有する。ガラスコア１１０は、複数の散乱構造１１０Ａ（例えば、マイクロサイズまたはナノサイズの構造）を含む領域１１６をコア内に有し、散乱構造１１０Ａは、導波光を外側表面の方へ散乱して照明波長で５０ｄＢ／ｋｍを超える散乱誘起減衰を実現するように構成されている。散乱された導波光がファイバの外側表面を通って拡散して照明を提供する。照明装置１の光源５００の開口数はＮＡS1であり、ＮＡLDF＞ＮＡS1である。理論に縛られるものではないが、光源の開口数が光拡散光ファイバ１００の開口数よりも小さい場合、光拡散光ファイバ１００のモードコンテンツを完全に満たすためには特定の「拡散距離」が必要であることに気が付いた。これに関して、特定の理論に縛られることを望むものではないが、光拡散ファイバでは、ＮＡが低い光拡散光ファイバ１００のモードコンテンツは、より高いＮＡのモードよりも、拡散性に起因して損失率が低くなる。従って、光拡散光ファイバ１００のモードコンテンツを完全に満たすために特定の距離が必要であるため、ファイバの最初の部分での明るさ（すなわちＬＤＦで提供される照明）は、拡散による光損失のためにファイバの長さの増加に伴ってすぐに減少することはない。代わりに出願者は、ファイバコアを通って伝播している光のモードコンテンツが増加するにつれて、コアを通って伝播している光の強度の指数関数的減衰を補償し、ファイバの長さに沿って比較的均一な照明を実現すると考えている。例えば光源５００は、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０２となるように選択され得る。いくつかの実施形態によれば、ＮＡLDF＞０．３であり、例えば０．３から０．５の間である。例えばいくつかの実施形態によれば、ＮＡLDFは、０．３３、０．３５、０．４５、０．４８、０．５、あるいはこれらの間でもよい。光源５００およびファイバ１００の開口数間の差と、そのＮＡの選択は、光拡散光ファイバ１００のモードコンテンツが満たされる距離の長さに影響を与える。従って、特定の長さの光拡散ファイバが与えられると、光拡散光ファイバ１００の長さに沿ってより均一な照明を提供するよう、光源の開口数とファイバの開口数とを選択することができる。いくつかの実施形態によれば、ＮＡS1＜０．３である。いくつかの実施形態によれば、ＮＡS1＜０．２であり、さらにいくつかの実施形態ではＮＡS1＜０．１である。
【００３４】
図１Ａに描かれている実施形態において、光源５００は、レンズ５００Ｂに結合された光源構成要素５００Ａを含む。従って光拡散光ファイバ１００は、ファイバ端部１００’を介し、レンズ５００Ｂを通じて光源構成要素５００Ａに光学的に結合される。図１Ｂに描かれている実施形態において光源５００は、光送出ファイバ５００Ｃに結合された光源構成要素５００Ａを含む。光送出ファイバ５００Ｃと光拡散光ファイバ１００との間の結合は、標準的な光ファイバカプラ５００Ｄによって、または光拡散光ファイバ１００のファイバ端部１００’を送出ファイバ５００Ｃの隣接する端部に接合することによって行うことができる。従って光拡散光ファイバ１００は、ファイバ端部１００’を介し、送出ファイバ５００Ｃを経て光源構成要素５００Ａに結合される。
【００３５】
光拡散ファイバ１００は、例えばランダムに分布したボイドなど散乱構造を有する、１以上のコア領域を含み得る。ランダムに配置されたランダムなサイズのボイド（「ランダムエアライン（random air lines）」または「ナノストラクチャ（nanostructures）」または「ナノサイズストラクチャ（nano-sized structures）」とも称される）を有する光拡散光ファイバのいくつかの例は、米国特許第７，４５０，８０６号明細書、および米国特許出願第１２／９５０，０４５号明細書に記載されており、この特許および特許出願は参照することにより本書に組み込まれる。あるいは、ファイバコア内の小さい光散乱粒子またはドーパントなど、他の散乱構造を利用することもできる。また代わりに光拡散ファイバ１００は「粗面化された」コアを有してもよく、この場合コア‐クラッド界面でのコア表面の不規則さによって光は散乱する。他のタイプの光拡散ファイバを利用することもできる。光拡散ファイバ１００は照明波長で、５０ｄＢ／ｋｍを超える、例えば１００ｄＢ／ｋｍから６００００ｄＢ／ｋｍの間の、散乱誘起減衰（すなわち、コア内の散乱粒子の吸収によるものではなく、ファイバの外側表面を通じて失われた光に起因する減衰）を有し得る。
【００３６】
例えば図３は、光が２００ｃｍ長の光拡散ファイバ１００を通って伝播するときの、モデル化された光強度を示している。この例示的なファイバの実施形態を図４に示す。これは、λ＝５８９．３ｎｍで屈折率ｎ＝１．４６である、半径６２．５μｍのコア１１０を含む。コア１１０は、散乱構造１１０Ａ（この実施形態では、気体充填ボイド）を含む散乱領域を有する。モデル化は、米国ワシントン州レドモンド所在のラディアント・ゼマックス社（Radiant Zemax, LLC）から入手可能な、レイトレーシングソフトウェアアプリケーションＺＥＭＡＸで行った。散乱構造１１０Ａを含むコアの散乱領域（領域１１６）を、光子の平均自由行程と散乱角とにより特徴付けられる散乱ボリュームとしてモデル化した。モデル化された散乱平均自由行程（ＭＦＰ）は３ｃｍであり、散乱角は５°である。（ＭＦＰは光線が２つの散乱事象間を伝わる平均距離であり、また散乱角は単一の散乱事象の前後の光線方向間の平均角度である。）散乱領域の一部はシリカコアの屈折率よりも小さい屈折率を有し、残りの散乱領域はシリカコアの屈折率に近い屈折率を有すると想定し、散乱領域１１６（例えば、気体充填ボイド１１６’を含むガラスリング）内で導かれる光の進入を模倣する。より具体的には、この実施形態において散乱領域１１６は、気体充填ボイドを含む層１１６Ａおよび１１６Ｂを含む。このファイバの開口数ＮＡLDFは０．３４である。１つの例示的な実施形態によれば、照明装置１は、光源５００に光学的に結合された少なくとも１つの光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）１００を含み、このとき光源５００のＮＡS1は０．１７である。従ってＮＡLDF＞ＮＡS1であり、より具体的にはＮＡLDF−ＮＡS1＝０．１７である。図３は、この実施形態の照明装置１では、モードが徐々に満ちることに起因して、ファイバ１００の最初の長さ１ｍの光強度が増加することを示しており（プロットＡ）、従ってファイバの外側表面を通って拡散する光の損失に起因して失われる光の強度が補償される。図３は、比較照明装置のモデル化された強度をさらに示している（プロットＢ）。比較装置モデルでは、同じ光ファイバ１００を利用したが、開口数０．３６の光源にファイバを結合した。図３に示されているように、比較装置では、長さ２００ｍの光ファイバを通って伝播している光の強度は連続して減少し、これは光源のＮＡがファイバのＮＡよりも大きかったためである。
【００３７】
いくつかの実施形態によれば、照明システムは単一の光拡散ファイバ１００を含む。他の実施形態によれば、照明装置は複数の光拡散ファイバを含む。この光拡散ファイバは、真っ直ぐな構成で利用してもよいし、あるいは曲げてもよい。
【００３８】
異なるタイプの光拡散ファイバまたは側面発光ファイバも、照明装置１内で利用し得ることに留意されたい。従って照明装置１は、（ｉ）外側表面と、２つの端部と、コアと、クラッドとを有し、複数の散乱構造を含む領域を備えた、開口数ＮＡLDFを有する、光拡散光ファイバまたは側面発光ファイバであって、複数の散乱構造が、この散乱構造によって導波光を外側表面の方へ散乱して照明波長で５０ｄＢ／ｋｍを超える（および好適には１００ｄＢ／ｋｍを超える）散乱誘起減衰を実現するように構成され、散乱された導波光が外側表面を通って拡散して照明を提供する、光拡散光ファイバまたは側面発光ファイバ、（ｉｉ）光拡散光ファイバの一方の端部に光学的に結合された、開口数ＮＡS1を有する光源、を備え、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５である。このような照明装置に利用される光拡散ファイバまたは側面発光ファイバは、ファイバクラッド内および／またはコア／クラッド界面に、散乱構造を含み得る。いくつかの実施形態によれば、ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５である。いくつかの例示的な実施形態ではＮＡLDF−ＮＡS1≧０．１である。いくつかの例示的な実施形態ではＮＡLDF−ＮＡS1≧０．１５である。いくつかの実施形態によれば、０．０５≦ＮＡS1≦０．３である。いくつかの実施形態によれば、０．３１≦ＮＡLDF≦０．５２である。
【００３９】
図５に示されているように、いくつかの実施形態によれば、照明装置１は第２の光源５５０をさらに含む。この例示的な実施形態において、第１の光源５００は光拡散光ファイバ１００の他の端部１００’に結合されており、第２の光源５５０は光拡散光ファイバ１００の別の端部１００”に結合されている。第２の光源の開口数はＮＡS2であり、ここでＮＡLDF＞ＮＡS2、好適にはＮＡLDF−ＮＡS2＞０．０５である。例えばいくつかの実施形態において、ＮＡLDF−ＮＡS2≧０．１である。さらに好適には、０．０５≦ＮＡS2≦０．３である。
【００４０】
図１Ｂを参照し、いくつかの実施形態によれば、照明装置１は開口数ＮＡdeliveryを有する送出ファイバをさらに含み、このとき（ｉ）光源は送出ファイバの一方の端部に結合され、光拡散光ファイバは送出ファイバの別の端部に結合され、ＮＡdelivery＜ＮＡLDFである。例えばいくつかの実施形態において、好適にはＮＡLDF−ＮＡdelivery＞０．０５である。例えばいくつかの実施形態において、ＮＡLDF−ＮＡdelivery≧０．１である。光拡散ファイバ１００は、伝送ファイバまたは光増幅を提供するファイバ（例えば、コア内に利得媒体を含むファイバ）など、低損失の送出ファイバ５００Ｃに容易に接続させることができ、それにより光源を光拡散ファイバ１００から遠く離して置くことが可能になる。例えば送出ファイバ５００Ｃは、コア直径５０μｍでＮＡdelivery＝０．２２、またはコア直径６２．５μｍでＮＡdelivery＝０．２２、あるいはコア１０５μｍでＮＡdelivery＝０．２２の、標準的なマルチモードファイバでもよい。伝送光ファイバ５００Ｃはその長さに沿って、一方の端部に送出された光の大部分が第２の端部に伝送されるような低光損失を呈する。図１Ｂに描かれている実施形態において、光源５００は伝送光ファイバ５００Ｃに結合された光源構成要素５００Ａを含む。この実施形態において、光源構成要素５００Ａから放出された光は、伝送光ファイバ５００Ｃを通って光拡散光ファイバ１００へと伝送され、光拡散光ファイバ１００がこの光を周囲環境に散乱させる。伝送光ファイバは低光損失を呈するため、光拡散光ファイバ１００を照らすのに十分な強度を有する光を、光ファイバ５００Ｃを通じて延長した距離に亘って伝送することができ、そのため光源構成要素５００Ａを光拡散光ファイバ１００から間隔を空けた位置に位置付けることができる。同様に、送出ファイバ５００Ｃがレーザファイバである場合、あるいは光増幅を提供することが可能なファイバである場合、光拡散光ファイバ１００を照らすのに十分な強度を有する光が光ファイバ５００Ｃを通じて伝送され、光源構成要素５００Ａを光拡散光ファイバ１００から間隔を空けた位置に位置付けることができる。いくつかの実施形態では、伝送光ファイバ５００Ｃとの光学的結合を通じたもの以外、光拡散光ファイバ１００を光源構成要素５００Ａから電気的に、構造的に、さらに光学的に分離させてもよい。これは熱放散に対処する助けとなり、また照明装置の設計にさらなる柔軟性を与える助けになる。
【００４１】
光源構成要素５００Ａから放出された光は光拡散光ファイバ１００によって周囲環境内へと散乱されるため、光源構成要素５００Ａを光拡散光ファイバ１００から遠く離れた位置に位置付けてもよい。従って、光源構成要素５００Ａで生じるいかなる熱も、光拡散光ファイバ１００から遠く離れた位置で、光源の光源構成要素５００Ａから離れるよう伝達され得る。従って光拡散光ファイバ１００の熱の温度は、周囲環境の周囲温度に略類似したままにすることができ、この照明ユニットを、熱的に「低温の」照明ユニットと説明することができる。
【００４２】
図６に示されているように、いくつかの実施形態によれば、光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）１００の一方の端部１００’が光源５００に結合され、かつ光拡散光ファイバの別の端部１００”に反射面６００が結合されるように、照明装置１は反射面６００をさらに含む。例えばいくつかの実施形態において、光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）１００は、反射面６００を含む低コストの反射モジュール７００に結合される。この実施形態において反射モジュール７００は取外し可能であり、照明装置１の容易な再構成が可能になる。
【００４３】
図６の実施形態において反射モジュール７００は、ガラス直径１２５μｍのファイバに使用される再利用可能なＦＣ／ＰＣコネクタなど、標準的なＦＣタイプのコネクタフェルール７２０に適合するサイズの管７１０を含む。管７１０の内径は、フェルールの外径よりも約２〜５μｍ広いことが好ましい。フェルール７２０は、反射面６００への容易な接続のために、ＦＣレセプタクルの出力ポートでファイバ１００に取り付けられる。コネクタフェルール７２０は管７１０内にぴったりと適合するが、必要に応じて引き抜くことができる。管７１０は、その軸が反射面６００に垂直になるように、縦軸平面に垂直な断面を有するように切断されている。この実施形態において、反射面６００は２ｍｍ×２ｍｍ以下の寸法の小型のミラー６１０により提供され、管７１０はこのミラーに取り付けられる。フェルール７２０はミラー６１０に到達し、またミラー６１０は、例えばアルミニウムコーティング、あるいは反射フィルムまたは反射コーティングを備えた、小型のガラスプレート（例えば、厚さ０．６から１．１ｍｍのディスプレイガラス）でもよい。光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）１００は、必要なときに反射モジュール７００から容易に取り外すことができる。この実施形態においてミラー６１０は、大型の薄い（例えば、０．７〜１ｍｍ）ガラスのシートから切断されたものである。ミラー６１０は、光源の波長（例えば、レーザダイオードＬＤにより提供される波長）で反射する誘電または金属コーティングを有し、またミラー６１０は管７１０に接着される。この簡単な設備は、劈開および研磨されたファイバ先端が反射面６００に触れるようにフェルールに取り付けられる。この例示的な実施形態の反射モジュール７００は、低コストのＬＤＦ用途のために、単一の光源を用いて端部ミラーを照明設備にする有効なおよびコスト効果の高い手法を提供する。
【００４４】
図７は、照明装置１の別の実施形態におけるモデル化された光強度を示している。この実施形態において、光拡散光ファイバ１００の開口数ＮＡLDFは０．３５であり、ファイバ１００の長さＬ＝１．５ｍであり、さらに光源５００の開口数ＮＡS1＝０．２である。より具体的には、光拡散光ファイバ１００は、ファイバ端部１００’を介しレンズ５００Ｂを通じて光源構成要素５００Ａ（波長４４５ｎｍで光を提供するブルーレーザダイオードＬＤ）に結合されている。ファイバ１００は、Ｃｅ‐Ｙａｇ蛍光体を含む被覆を有する。このファイバの直径は５００μｍであった。この例示的なファイバは、白色光照明を提供する。ブルーライトから白色への色変換は、ファイバ１００の被覆内に入れられたＣｅ‐Ｙａｇ蛍光体を利用して行われる。レンズ５５０Ｂからの出力開口数は０．２２であり、レンズはファイバコアの端部１００’位置で直径８０μｍ未満のスポットサイズを生成する。スポットは、直径１２５μｍのファイバコア１１０上に結像される。この実施形態では、ＮＡLDF−ＮＡS1＝０．１３である。光ファイバ１００の他方の端部１００”を、アルミニウムミラー６００に取り付けた。すなわちこの実施形態において、照明装置１は、光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）１００の一方の端部１００’が光源５００に結合され、かつ反射面６００が光拡散光ファイバ１００の端部１００”に結合されるように、反射面６００をさらに含む。
【００４５】
より具体的には、図７は、この実施形態のファイバの長さに沿ってＣＣＤカメラで測定した、光強度分布を示している。光ファイバの一方の端部から光ファイバ１００の他方の端部までの均一性は、この実施形態において約９０％である（最小強度／最大強度＝０．９）。このファイバの写真が図８に示されている。この写真は、ファイバ１００の強度は均一であるように見えることを示している。すなわち図８は、このファイバが均一な照明を提供することを示している（端から端まで）。Ｃｅ‐ＹＡＧなどの黄リンをファイバ１００の表面上に設けて使用すると。白色の光を提供するフレキシブル照明装置を明るくすることができる。図示のファイバの明るさは１００００ルクスを超え得る。薄いガラスファイバの柔軟性により、光拡散ファイバ１００を複雑な構成で配置することができ、また特殊な照明用途を形作ることができる。ファイバ１００からの光を、照明目的でガラスシートに結合させることもできる。
【００４６】
好適には、いくつかの実施形態によれば、光源５００は２００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を生成し、かつ光拡散ファイバ１００内の蛍光材料は、白色、緑色、赤色、またはＮＩＲ（近赤外）の光のいずれかを生成することができる。蛍光材料により散乱された光の波長は、ファイバコア内を伝播している光の波長とは異なる。いくつかの実施形態によれば、ＬＤＦ１００に結合された光源５００は２００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の光を生成し、これは光源（または複数の光源）の波長により決定される。
【００４７】
照明装置のいくつかの実施形態によれば、光拡散光ファイバは、散乱／均質化被覆をコアの周りにさらに含む。散乱／均質化被覆は、例えば以下の散乱材料、すなわち、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ、のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００４８】
ここで図２Ａおよび２Ｂを参照すると、光拡散光ファイバ１００の一実施の形態が概略的に描かれている。光拡散光ファイバ１００は概してコア１１０を含み、このコア１１０はさらに散乱領域を含んでいる。散乱領域は、例えば参照することにより本書に組み込まれる、米国特許出願第１２／９５０，０４５号明細書、同第１３／０９７，２０８号明細書、および同第１３／２６９，０５５号明細書に示されているような気体充填ボイドなどの、散乱粒子または散乱構造１１０Ａを含むものでもよく、あるいはセラミック材料のマイクロ粒子またはナノ粒子など、散乱粒子の含有物をファイバコア内に含むものでもよい。
【００４９】
例えば、気体充填ボイド（例えば、エアライン）はファイバコア１１０全体を通じて生じ得、またはコアとクラッド１２０との界面付近に生じ得、あるいはコア内の環状リング内に生じ得る。気体充填ボイドはランダムに配置されたものでもよいし、あるいは系統立てたパターンで配置されたものでもよく、またファイバの長さに平行に走るものでもよいし、またはらせん状の（すなわちファイバの長軸に沿って回転している）ものでもよい。散乱領域１１６は、多数の気体充填ボイド、例えばファイバの断面内に５０超、１００超、または２００超のボイドを含み得る。気体充填ボイドは、例えば、ＳＯ2、Ｋｒ、Ａｒ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｏ2、またはその混合物を含有し得る。ボイド（または他の散乱粒子）の断面サイズ（例えば、直径）は、約１０ｎｍから約１０μｍでもよく、またその長さは約１μｍから約５０ｍまで変化し得る。いくつかの実施形態において、ボイド（または他の散乱粒子）の断面サイズは、約１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍ、１００ｎｍ、１２０ｎｍ、１４０ｎｍ、１６０ｎｍ、１８０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、または１０μｍである。いくつかの実施形態において、ボイドの長さは、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、１０００μｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、５００ｍｍ、１ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍ、または５０ｍである。
【００５０】
より具体的には、図２Ａおよび２Ｂは、大きな角度範囲（例えば、４０°から１２０°、または３０°から１３０°、または１５から１５０°）に亘って均一な角度方向の散乱を提供するために、改良された被覆１４０またはジャケットをファイバの周りに備えている、光拡散ファイバ（ＬＤＦ）１００の一実施の形態を概略的に示している。例えば本書で開示される例示的な実施形態によれば、照明装置１は、４０から１２０°の間の全ての視野角に対して、最小散乱照度と最大散乱照度との間の差が最大散乱照度の５０％未満になるように、散乱によって実質的に均一な照明を提供するように構成される。
【００５１】
この例示的な実施形態の光拡散ファイバは、複数の光散乱ナノ構造（気体充填ボイド）を含むガラスコア１１０と、ポリマークラッド１２０と、二次被覆１３０とを有する。ただし、いくつかの実施形態においてクラッド１２０はガラスである。上で論じたように、光拡散ファイバ（ＬＤＦ）１００の開口数はＮＡLDFである。ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．０５（ＮＡLDF−ＮＡS1＞０．１）となるようなＮＡLDFを有する他の光拡散ファイバまたは側面発光ファイバも利用可能である。
【００５２】
図２Ａおよび２Ｂに示されている実施形態において、コア部分１１０はシリカベースガラスを含み、その屈折率はｎである。いくつかの実施形態では、コアの屈折率は約１．４５８である。コア部分１１０の半径は、約１０μｍから約６００μｍとすることができる。他の実施形態において、コアの半径は約５０μｍから約１００μｍである。いくつかの実施形態において、コアの半径は約３０μｍから約４００μｍである。他の実施形態において、コアの半径は約１２５μｍから約３００μｍである。さらに他の実施形態において、コアの半径は、約５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１２０μｍ、１４０μｍ、１６０μｍ、１８０μｍ、２００μｍ、２２０μｍ、２４０μｍ、または２５０μｍである。
【００５３】
コア１１０内の散乱粒子および／またはボイド１１０Ａを利用して、光拡散光ファイバ１００のコア内を伝播している光を、この光がコア部分１１０から半径方向外向きに導かれ、ファイバの外側表面から出て行き、それにより光拡散光ファイバと光拡散光ファイバを包囲する空間とを照らすように、散乱させる。例えば散乱誘起減衰は、ボイド（または他の散乱物体）の濃度を増加させることによって、ファイバ１００全体を通じてボイド（または他の散乱物体）を位置付けることによって、増加させることができる。また例えばボイド（または他の散乱物体）の位置が、コアの環状リング（例えば図４参照）の形の散乱領域１１６に限定される場合、ボイドを含む環帯の幅を増加させると、同じ密度のボイドに対して散乱誘起減衰が増加する。すなわち散乱光の大きさと、従って散乱誘起減衰の量は、散乱構造１１０Ａのサイズ、その密度、および散乱領域１１６の（ファイバコア１１０全体のサイズに対する）相対面積に依存する。
【００５４】
さらに図２Ａおよび２Ｂを参照すると、光拡散光ファイバ１００は、コア部分１１０を包囲しかつこれに直接接触している、クラッド１２０をさらに含み得る。クラッド１２０は、光拡散光ファイバ１００の開口数（ＮＡLDF）を増加させるために、低屈折率（例えば、シリカに対して低下した屈折率）の材料から形成されたものでもよい。いくつかの実施形態において、クラッドの屈折率は約１．４１５未満であり、好適には１．３５未満である。例えば光拡散光ファイバ１００の開口数ＮＡLDFは約０．３超でもよく、いくつかの実施形態では約０．４超または０．５超でもよい。一実施の形態においてクラッド１２０は、韓国403-2, Moknae, Ansan, Kyunggi所在のＳＳＣＰ社から入手可能なＰＣ４５２などの、ＵＶ硬化性または熱硬化性のフルオロアクリレート、またはシリコーンなどの、低屈折率ポリマー材料を含む。他の実施形態においてクラッドは、イリノイ州エルジン所在のＤＳＭデソテック社（DSM Desotech）製のＣＰＣ６などのアクリル酸ウレタンを含む。さらに他の実施形態においてクラッド１２０は、例えばフッ素またはホウ素などのダウンドーパントでダウンドープされたシリカガラスを含む。いくつかの実施形態においてクラッドは、高弾性被覆を含む。クラッド１２０は一般に、コア部分１１０の屈折率よりも小さい屈折率を有する。いくつかの実施形態においてクラッド１２０は、純粋シリカガラスに比べて負の相対屈折率を有する、低屈折率ポリマークラッドである。例えばクラッドの相対屈折率は、純粋シリカ（これを０％とみなす）に対して約−０．５％未満でもよいし、いくつかの実施形態では−１％でもよい。クラッド１２０は概して、コア部分１１０の外半径から延在する。本書で説明されるいくつかの実施形態において、クラッドの半径方向の幅は、約１０μｍ超、約２０μｍ超、約５０μｍ超、または約７０μｍ超である。いくつかの実施形態においてクラッドの厚さは、約１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、または１００μｍである。ガラスコアの直径が約５０μｍから２００μｍであり、かつクラッドの厚さが約５０μｍである場合、被覆されていないファイバ外径は１５０〜３００μｍである。上記のように、クラッド１２０はガラスまたはポリマーでもよい。ガラスクラッド１２０は、ファイバがハイパワーまたはＵＶ用途で利用されるときに好ましいであろう。ファイバ１００内の吸収損失は極わずかであり、またいくつかの実施形態において、散乱損失、従って散乱誘起減衰の量は、５〜７ｄＢ／ｍである。曲げ誘起損失は、曲げ半径が５ｍｍのファイバでも小さくなり得る（光拡散ファイバ１００のＮＡLDFが例えば＞０．３５など高い場合、曲げ損失は小さい）。
【００５５】
光拡散ファイバ１００は、機械的ハンドリングを容易にするために全ての光ファイバにとって典型的な、二次被覆に相当する実質的に透明な層をさらに含み得る。例えば図２Ａおよび２Ｂが示している光拡散光ファイバ１００は、クラッド１２０を包囲しかつクラッド１２０に直接接触している、二次被覆層１３０を備えている。二次層はポリマー被覆でもよい。少なくともいくつかの実施形態において、被覆層１３０は、光拡散光ファイバ１００の長さに沿って一定の直径を有する。
【００５６】
光ファイバ１００は好適には散乱層または散乱被覆１４０を含む。あるいは光ファイバ１００を散乱ジャケットで包囲してもよい。散乱（均質化）被覆、ジャケット、または層１４０は、二次被覆１３０の上に位置させてもよい。いくつかの実施形態では、ファイバがどのように製造されるかによって、二次被覆層および散乱層を組み合わせて単一の被覆層１４０”にしてもよい。このプロセスは、光ファイバに対する線引き後のインク塗布に類似している。ただし、これを１ステップで線引きに組み合わせてもよく、この場合二次被覆は必要なく、散乱／均質化層１４０をクラッドの上に直接塗布してもよい。
【００５７】
再び図２Ａおよび２Ｂを参照すると、被覆、ジャケット、または層１４０は、散乱（均質化）層を含み、あるいは散乱（均質化）層であり、またポリマーベースの被覆でもよい。例えば、散乱ジャケットまたは被覆または層１４０は、散乱剤を追加し得る任意の液体ポリマーまたはプレポリマー材料を含み得る。これをファイバに液体として塗布してもよく、これが次いでファイバに塗布した後に固体に変わり得る。いくつかの実施形態において散乱層１４０は、ポリマー被覆（例えば、イリノイ州エルジン所在のＤＳＭデソテック社製、アクリレートベースのＣＰＣ６など）、またはシリコーンベースのポリマーを含み、さらに散乱材料（例えば、ナノまたはマイクロ構造またはボイド）を含む。いくつかの実施形態においては、散乱剤を、コーニング社の標準的なＣＰＣ６二次光ファイバ被覆などの標準的なＵＶ硬化性アクリレートベース光ファイバ被覆に混合させ、従って層１３０および１４０の両方の機能を単一の被覆１４０”（図１Ｃ）に結合させると最も効率的である。例えば一実施の形態によれば、拡散混合物を作製するために、質量で３０％の散乱剤ＴｉＯ2をＤＳＭ９５０−１１１二次ＣＰＣ６光ファイバ被覆に混合し、次いでこの混合物を３本ロールミルに通すことによって、濃縮物を最初に作製する。これらの濃縮物を次いで、被覆として直接塗布するか、あるいは所望の散乱効果を生み出すためにＤＳＭ９５０−１１１でさらに希釈する。別の実施形態では、層１４０および１３０の位置を入れ替えてもよい（図２Ｄ）。他の実施形態において、層１４０はファイバ１００を包囲しているものでもよいが、ファイバ１００から間隔が空いているものでもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、散乱層１４０またはファイバジャケット（本書では散乱または均質化被覆とも称される）を利用して、コア部分１１０から半径方向に放出された、随意的なクラッド１２０および／または随意的な層１３０を通過した光の、分布および／または本質を高めることができる。ジャケットまたは層１４０内の散乱材料は、平均直径が約２００ｎｍから約５μｍのナノ粒子またはマイクロ粒子を含み得る。いくつかの実施形態において、粒子の平均直径は、約２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍである。散乱粒子の濃度はファイバの長さに沿って変化してもよいし、あるいは一定でもよく、またその質量パーセントは、光の均等な散乱を提供すると同時に全体の減衰を制限するのに十分なものとし得る。いくつかの実施形態において、散乱層内の散乱粒子の質量パーセントは、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％を含む。いくつかの実施形態において、散乱層１４０は散乱材料の小さい粒子を含み、この散乱材料は、例えばＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｉＯ2、またはＺｒなどの金属酸化物または他の高屈折率材料を含む。散乱材料は、マイクロサイズまたはナノサイズの粒子、または気泡などの低屈折率のボイドをさらに含み得る。散乱層１４０は概して、クラッド１２０の外半径、または被覆層１３０の外径のいずれかから延在する（図２Ａ〜２Ｄ参照）。本書で説明されるいくつかの実施形態において、散乱層１４０の半径方向の幅は、約１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、または１００μｍ超である。
【００５９】
いくつかの実施形態において、散乱材料は、白色インクなどのＴｉＯ2ベースの粒子を含有し得、これが光拡散光ファイバ１００のコア部分１１０から散乱される光の、角度に依存しない分布を可能にする。いくつかの実施形態において、散乱粒子は散乱層内に副層を含む。例えばいくつかの実施形態において、粒子副層の厚さは約１μｍから約５μｍでもよい。他の実施形態においては、光拡散光ファイバ１００から大きい角度（すなわち約１５°を超える角度）で散乱される光の強度の、より均一な変動を実現するように、粒子層の厚さおよび／または散乱層内の粒子の濃度を、ファイバの軸方向の長さに沿って変化させてもよい。例えば、４０から１２０°の間の全ての視野角に対する角度方向の照度は、最大照度の５０％以内であり、いくつかの実施形態では３０％以内である。いくつかの実施形態では、４０から１２０°の間の全ての視野角に対する角度方向の照度は、最大照度の３０％以内であり、いくつかの実施形態では２５％以内である。
【００６０】
いくつかの実施形態において、散乱層１４０内の散乱剤は、被覆材料の母材（すなわち、例えばベースポリマー）からの屈折率の差が０．０５を超える、任意の散乱材料でもよい（例えば、ポリマーベースと散乱材料との間の屈折率の差が０．０５超）。好適には、ベース材料と散乱材料との間の屈折率の差は少なくとも０．１である。すなわち、散乱粒子の屈折率は散乱層１４０のベース材料（例えば、ポリマーまたは他の母材）の屈折率より少なくとも０．１大きいことが好ましい。散乱材料（本書では散乱剤とも称される）は、固体粒子、液体液滴、または気泡でもよい。例えば散乱材料が固体粒子である場合には、これらの固体散乱粒子は有機でもよいし、または無機でもよい。散乱材料が有機である場合には、粒子は、顔料、またはポリマー、あるいはベースの母材内に粉末として取り込むことができる任意の有機材料でもよい。散乱剤は、結晶化および／または相分離によって、その場で生成することもできる。これらの例は、限定するものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、シンジオタクチックポリスチレン、ナイロン、ポリエチレン・テレフタレート、ポリケトン、および、凝固の際にウレタン官能基が並んで結晶化する、ポリウレタンである。
【００６１】
例えば母材の硬化または凝固の際、光散乱サイトとして機能する結晶を形成することができる。また、例えば母材を、母材内の材料混合物が硬化または凝固の際に相溶しないものとなって、光を散乱させることができる液滴または粒子へと相分離し、従って散乱サイトを形成するように、選択することができる。これらの例は、限定するものではないが、スチレンブタジエンスチレンブロックコポリマー、ポリスチレン中のポリメチルメタクリレート、およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンであろう。
【００６２】
散乱材料が無機である場合、散乱粒子は例えば、顔料、酸化物、または無機充填剤でもよい。有機および無機の両方の散乱粒子を、例えば固体を研削することによって、あるいは最初に小さい粒子として（例えば、エマルジョン重合またはゾルゲルから）生成することができる。好適には、固体の散乱粒子（または散乱剤）は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化セリウム、酸化スズ、および酸化アンチモンのような、無機酸化物である。研削したガラス、セラミック、またはガラスセラミックを、散乱剤として利用することもできる。石英、タルク、ムライト、コージエライト、粘土、霞石閃長岩、炭酸カルシウム、三水和アルミナ、硫酸バリウム、珪灰石、雲母、長石、葉ろう石、珪藻土、パーライト、およびクリストバライトのような、研削したケイ酸塩または無機充填剤を、散乱粒子として層１４０内で利用して、拡散光の均一な角度方向の照度を提供することができる。
【００６３】
散乱層１４０内の散乱粒子の断面サイズは０．１λから１０λであり、ここでλは、光拡散ファイバ１００を通って伝播している光の波長である。好適には散乱粒子の断面サイズｄは０．２λ超かつ５λ未満であり、またより好適には０．５λから２λの間である。散乱粒子の量は、質量で約０．００５％から７０％まで変化し得、好適には０．０１から６０％、最も好適には０．０２から５０％まで変化し得る。一般に、散乱層または散乱被覆１４０が薄くなればなるほど、より多くの散乱粒子がその散乱層内に存在しているべきである。
【００６４】
図２Ｂを参照すると、図示の実施形態において、散乱されていない光は発生源から矢印１５０で示す方向に光拡散ファイバ１００を伝播する。光拡散ファイバから出て行く散乱光は矢印１６０として角度１７０で示されており、この角度は、拡散光が光拡散ファイバ１００を離れるときのファイバの方向と散乱光の方向との間の角度差を表す。いくつかの実施形態において、光拡散ファイバ１００の可視および／または近赤外スペクトルは、角度１７０とは無関係である。いくつかの実施形態において、角度１７０が１５°から１５０°の間、または３０°から１３０°の間であるときのスペクトルの強度は、ピーク波長で測定して±５０％、±３０％、±２５％、±２０％、±１５％、±１０％、または±５％の範囲内である。従って照明装置１は、均一な角度方向の照明の他、ファイバ１００の長さに沿って均一な照明を提供することができる。いくつかの実施形態において、角度１７０が、３０°から１３０°または４０°から１２０°の範囲内の全ての角度の間であるときのスペクトルの強度は、ピーク波長で測定して、少なくとも±５０％、例えば±３０％、±２５％、±２０％、±１５％、±１０％、または±５％の範囲内である。従って照明装置１は、均一な角度方向の照明の他、ファイバ１００の長さに沿って均一な照明を提供することができる。従って、照明装置１は、少なくとも４０°から１１０°の間の全ての視野角に対して、例えば４０°から１２０°の間の全ての視野角に対して、最小散乱照度と最大散乱照度との間の差が最大散乱照度の５０％未満になるよう、散乱によって実質的に均一な照明を提供するように構成される。いくつかの実施形態によれば、最小散乱照度と最大散乱照度との間の差は、最大散乱照度の３０％以下である。
【００６５】
本書で説明されるいくつかの実施形態において、光拡散光ファイバの長さは一般に約０．１５ｍから約１００ｍになる。いくつかの実施形態において、光拡散光ファイバの長さは、例えば約１００ｍ、７５ｍ、５０ｍ、４０ｍ、３０ｍ、２０ｍ、１０ｍ、９ｍ、８ｍ、７ｍ、６ｍ、５ｍ、４ｍ、３ｍ、２ｍ、１ｍ、０．７５ｍ、０．５ｍ、０．２５ｍ、０．１５ｍ、または０．１ｍである。
【００６６】
さらに、本書で説明される光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）１００の散乱誘起減衰損失は、波長５５０ｎｍで約０．２ｄＢ／ｍ超である。例えばいくつかの実施形態において、散乱誘起減衰損失（例えばエアラインなどの散乱中心に起因する減衰損失）は、５５０ｎｍで、約０．５ｄＢ／ｍ、０．６ｄＢ／ｍ、０．７ｄＢ／ｍ、０．８ｄＢ／ｍ、０．９ｄＢ／ｍ、１ｄＢ／ｍ、１．２ｄＢ／ｍ、１．４ｄＢ／ｍ、１．６ｄＢ／ｍ、１．８ｄＢ／ｍ、２．０ｄＢ／ｍ、２．５ｄＢ／ｍ、３．０ｄＢ／ｍ、３．５ｄＢ／ｍ、または４ｄＢ／ｍ、５ｄＢ／ｍ、６ｄＢ／ｍ、７ｄＢ／ｍ、８ｄＢ／ｍ、９ｄＢ／ｍ、１０ｄＢ／ｍ、２０ｄＢ／ｍ、３０ｄＢ／ｍ、４０ｄＢ／ｍ、または５０ｄＢ／ｍ超になり得る。
【００６７】
本書で説明されるように、光拡散ファイバを、ファイバの全長に沿って均一な照明を、あるいはファイバの全長よりも短いファイバのセグメントに沿って均一な照明を、生じさせるように構成することができる。本書で使用される「均一な照明」という表現は、長さに沿った照明を参照する場合、光拡散ファイバから放出される光の強度が特定の長さＬに亘って２５％を超えて変化しないことを意味し、ここで０．１≧Ｌ≧１００ｍである。
【００６８】
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超であり、また散乱損失は長さ０．２ｍの任意の所与のファイバセグメントに亘って、２０％を超えて変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±２０％以内、例えば±１５％以内、または±１０％以内）。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超であり、また散乱損失は長さ０．５ｍの任意の所与のファイバセグメントに亘って、２０％を超えて変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±２０％以内、例えば±１５％以内、あるいはさらには±１０％以内）。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超であり、また散乱損失は長さ１ｍの任意の所与のファイバセグメントに亘って、２０％を超えて変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±２０％以内、例えば±１５％以内、または±１０％以内）。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超であり、また散乱損失は長さ３ｍの任意の所与のファイバセグメントに亘って、２０％を超えて変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±２０％以内、例えば±１５％以内、または±１０％以内）。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超であり、また散乱損失は長さ５ｍの任意の所与のファイバセグメントに亘って、２０％を超えて変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±２０％以内、例えば±１５％以内、または±１０％以内）。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超であり、また散乱損失は長さ１０ｍの任意の所与のファイバセグメントに亘って、１５％を超えて変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±１５％以内、例えば±１０％以内、または±５％以内）。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超であり、また散乱損失は長さ０．２ｍ≧Ｌ≧１０ｍ、０．２ｍ≧Ｌ≧２０ｍ、または０．２ｍ≧Ｌ≧５０ｍの任意の所与のファイバセグメントに亘って、２０％を超えて変化しない（すなわち、散乱損失は平均散乱損失の±２０％以内、例えば±１５％以内、または±１０％以内）。
【００６９】
図９Ａおよび９Ｂは、図２Ａに示されている一例のファイバ１００に対する、例示的な屈折率対ファイバ半径をプロットした概略図である。図９Ａに示されているように、コア１１０は段階的なコアプロファイルを有し得、これは例えば１．７から２．３（例えば、１．８から２．３）の間のα値で特徴付けられる。この実施形態においてコア領域１１２は、中心線から半径方向外向きにその外半径Ｒ１へと延在し、また最大屈折率ｎ１（およ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）を有する。この実施形態において、基準指標ｎREFはクラッドでの屈折率である。この実施形態において第２のコア領域は、最小屈折率ｎ２と、相対屈折率プロファイルΔ２（ｒ）と、Δ２MINに対応する最小相対屈折率ｎ２MINとを有する、散乱領域１１６（ナノ構造領域）である。第３のコア領域１１８は、最大屈折率ｎ３と相対屈折率プロファイル（最大相対屈折率Δ３MAXおよび最小相対屈折率Δ３MINの相対屈折率プロファイルΔ３（ｒ）であり、このときいくつかの実施形態ではΔ３MAX＝Δ３MINである）を有する。この実施形態において環状クラッド１２０は、相対屈折率ｎ４と、最大相対屈折率Δ４MAXおよび最小相対屈折率Δ４MINの相対屈折率プロファイルΔ４（ｒ）とを有する。いくつかの実施形態ではΔ４MAX＝Δ４MINである。いくつかの実施形態では、Δ１MAX＞Δ４MAXおよびΔ３MAX＞Δ４MAXである。図９Ａに示されている実施形態では、Δ１MAX＞Δ３MAX、Δ３MAX＞Δ２MIN、およびΔ２MIN＞Δ４MAXである。
【００７０】
いくつかの実施形態においてコア領域１１２、１１８は、一定のΔ１（ｒ）およびΔ３（ｒ）の、図９Ｂに示されているような実質的に一定の屈折率プロファイルを有する。これらの実施形態のいくつかにおいて、Δ２（ｒ）は僅かに正か（例えば、０＜Δ２（ｒ）＜０．１％）、負か（例えば、−０．１％＜Δ２（ｒ）＜０）、あるいは０％かのいずれかである。いくつかの実施形態において、Δ２（ｒ）の絶対値は、０．１％未満、好適には０．０５％未満である。いくつかの実施形態において外側クラッド領域１２０は、一定のΔ４（ｒ）の、図９Ｂに示されているような実質的に一定の屈折率プロファイルを有する。これらの実施形態のいくつかにおいて、Δ４（ｒ）＝０％である。コア部分１１２は、Δ１（ｒ）≧０％となる屈折率を有する。いくつかの実施形態において、ボイドで満たされている散乱領域１１６の相対屈折率プロファイルΔ２（ｒ）は、絶対値で０．０５％未満の負の屈折率を有し、またコア領域１１８のΔ３（ｒ）は、例えば、正またはゼロでもよい。少なくともいくつかの実施形態において、ｎ１＞ｎ２およびｎ３＞ｎ４である。
【００７１】
いくつかの実施形態において、クラッド１２０は、−０．０５％＜Δ４（ｒ）＜０．０５％の屈折率を有する。他の実施形態において、クラッド１２０およびコア部分１１２、１１６、および１１８は、純粋な（アンドープ）シリカを含み得る。
【００７２】
いくつかの実施形態において、クラッド１２０が利用される場合、クラッド１２０は純粋シリカ、Ｆドープシリカ、またはＦ（フッ素）／Ｂ（ホウ素）共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１２０は、純粋な低屈折率ポリマーを含む。いくつかの実施形態において散乱領域１１６は、複数のボイド１１６’を有する純粋シリカを含む、ナノ構造領域である。好適には、任意のボイドの存在を考慮して、ナノ構造散乱領域１１６の最小相対屈折率および平均有効相対屈折率の両方は−０．１％未満である。
【００７３】
これらの実施形態において、散乱構造１１０Ａは気体充填ボイド、例えばエアラインである。ボイドはアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）、酸素（Ｏ2）、クリプトン（Ｋｒ）、ＣＯ2、またはＳＯ2、またはこれらの混合物など、１以上の気体を含有するものでもよく、あるいは実質的に気体を含まない真空を含んだものでもよい。しかしながら、いかなる気体の存在または欠如に拘らず、ナノ構造領域１１６内の平均屈折率はボイドの存在に起因して低下する。ボイドなどの散乱構造１１０Ａは、ナノ構造散乱領域１１６内に、ランダムにまたは不定期に配置され得る。他の実施形態において、ボイドはナノ構造散乱領域１１６内に、周期的に配置される。
【００７４】
実施形態例において、コア部分１１２はゲルマニウムドープシリカを含み、コア内側環状領域１１８は純粋シリカを含み、またクラッド環状領域１２０はガラスまたは低屈折率ポリマーを含む。これらの実施形態のいくつかにおいて、ナノ構造散乱領域１１６は純粋シリカ内に複数のボイド１１６’を含み、またこれらの実施形態のさらに他のものにおいて、ナノ構造散乱領域１１６はフッ素ドープシリカ内に複数のボイド１１６’を含む。
【００７５】
いくつかの実施形態において、コアの外半径Ｒｃは１０μｍ超かつ６００μｍ未満である。いくつかの実施形態において、コアの外半径Ｒｃは３０μｍ超および／または４００μｍ未満である。例えばＲｃは１２５μｍから３００μｍでもよい。他の実施形態において、コア１１０の外半径Ｒｃは（図９Ａおよび９Ｂに示されている実施形態では、Ｒｃ＝Ｒ３であることに留意されたい）５０μｍ超かつ２５０μｍ未満である。コア１１０の中心部分１１２の半径は、０．１Ｒｃ≦Ｒ1≦０．９Ｒｃ、好適には０．５Ｒc≦Ｒ1≦０．９Ｒｃである。散乱領域１１６の幅Ｗ２（この実施形態ではナノ構造領域の幅）は、好適には０．０５Ｒｃ≦Ｗ２≦０．９Ｒｃ、好適には０．１Ｒｃ≦Ｗ２≦０．９Ｒｃであり、またいくつかの実施形態では０．５Ｒｃ≦Ｗ２≦０．９Ｒｃである（同じ密度のナノサイズ構造では、より広いナノ構造領域は、より高い散乱誘起減衰を与える）。固体ガラスコア領域１１８は、０．１Ｒｃ＞Ｗ３＞０．９Ｒｃとなるような幅Ｗｓ＝Ｗ３を有する。コア１１０の各部分は、シリカベースガラスを含む。ナノ構造散乱領域１１６の半径方向の幅Ｗ２は、１μｍ超であることが好ましい。例えばＷ２は５μｍから３００μｍでもよく、好適には２００μｍ以下でもよい。いくつかの実施形態において、Ｗ２は２μｍ超かつ１００μｍ未満である。他の実施形態において、Ｗ２は２μｍ超かつ５０μｍ未満である。他の実施形態において、Ｗ２は２μｍ超かつ２０μｍ未満である。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超かつ１２μｍ未満である。コア領域１１８の幅Ｗ3は（Ｒ３−Ｒ２）であり、またその中間点Ｒ3MIDは（Ｒ２＋Ｒ３）／２である。いくつかの実施形態において、Ｗ3は１μｍ超かつ１００μｍ未満である。ファイバ１００の開口数（ＮＡ）は、ファイバ内に光を向ける光源のＮＡ以上である。好適にはファイバ１００の開口数（ＮＡ）は０．２超であり、いくつかの実施形態では０．３超であり、より好適には０．４超である。
【００７６】
いくつかの実施形態において、第１のコア領域１１２のコア外半径Ｒ１は、好適には２４μｍ以上かつ５０μｍ以下であり、すなわちコア直径は約４８から１００μｍの間である。他の実施形態ではＲ１＞２４μｍであり、さらに他の実施形態ではＲ１＞３０μｍであり、さらに他の実施形態ではＲ１＞４０μｍである。
【００７７】
いくつかの実施形態では、環状散乱領域１１６の半径方向の幅の５０％超で｜Δ２（ｒ）｜＜０．０２５％であり、さらに他の実施形態では、散乱領域１１６の半径方向の幅の５０％超で｜Δ２（ｒ）｜＜０．０１％である。いくつかの実施形態において、クラッド１２０の相対屈折率プロファイルΔ４（ｒ）の最大絶対値は０．１％未満であり、またこの実施形態においてΔ４MAX＜０．０５％およびΔ４MIN＞−０．０５である。
【００７８】
クラッド１２０は、被覆されていない光ファイバの最も外側の外縁でもある、半径Ｒ４まで延在する。いくつかの実施形態において、クラッドの幅Ｒ４−Ｒ３は２０μｍ超であり、他の実施形態においてＲ４−Ｒ３は少なくとも５０μｍであり、さらに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。
【００７９】
別の実施形態において、コア１１０全体はナノ構造（例えばボイド１１６’で満たされた）であり、またコア１１０はクラッド１２０で包囲されている。これらの実施形態において、コア１１０全体はボイドで満たされた散乱領域１１６である。コア１１０は「ステップ型」の屈折率差分を有するものでもよく、または段階的なコアプロファイルを有するものでもよく、αプロファイルは例えば１．８から２．３の間のα値を有する。他の光拡散ファイバは、コアクラッド境界あるいはクラッド内に位置している散乱構造を利用してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１    照明装置
１００    光拡散光ファイバ（ＬＤＦ）
１００’、１００”    ファイバ端部
１１０    ガラスコア
１１０Ａ    散乱構造
１１６    散乱領域
１２０    ポリマークラッド
５００    光源
【図１Ａ】
0006483095.tif 000002
【図１Ｂ】
0006483095.tif 000003
【図２Ａ】
0006483095.tif 000004
【図２Ｂ】
0006483095.tif 000005
【図２Ｃ】
0006483095.tif 000006
【図２Ｄ】
0006483095.tif 000007
【図３】
0006483095.tif 000008
【図４】
0006483095.tif 000009
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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