特開 2021-149011 光ファイバ装置及びこれに用いられる光ファイバガラスの粗面化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-149011(P2021-149011A)

(43)【公開日】2021年9月27日

(54)【発明の名称】光ファイバ装置及びこれに用いられる光ファイバガラスの粗面化方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/00 20060101AFI20210830BHJP

   C03B 37/014 20060101ALI20210830BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/00 326

   C03B37/014

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2020-50384(P2020-50384)

(22)【出願日】2020年3月21日

(71)【出願人】

【識別番号】513267338

【氏名又は名称】ファインガラステクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121658

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 昌義

(72)【発明者】

【氏名】脇田 徹

【テーマコード（参考）】

2H038

4G021

【Ｆターム（参考）】

2H038AA54

2H038BA44

4G021CA14

4G021CA15

(57)【要約】

【課題】より製造が容易な構成であって、より均等に近い光強度分布を備えた光ファイバ装置及びそれに用いられる光ファイバガラスの粗面化方法を提供する。
【解決手段】本発明の光ファイバ装置は、コア、コアの周囲に配置されるクラッド層、及び、コア及びクラッド層を被覆する光拡散層、を有する発光部、を備えた光ファイバ装置であって、クラッド層は、コアの長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなっておりコアの表面は、クラッド層が被覆されていない領域において粗面処理が施されているものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コア、前記コアの周囲に配置されるクラッド層、及び、前記コア及びクラッド層を被覆する光拡散層、を有する発光部、を備えた光ファイバ装置であって、
前記クラッド層は、前記コアの長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなっており、
前記コアの表面は、前記クラッド層が被覆されていない領域において粗面処理が施されている光ファイバ装置。

【請求項2】

端面に反射材を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項3】

前記光拡散層は、プラスチック内に光散乱体として二酸化チタン、シリカ、ジルコニア及びアルミナの少なくともいずれかを含む請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項4】

前記光散乱体の平均粒径は０．１μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にある請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項5】

前記光拡散層において、光散乱体が０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の範囲で含まれる請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項6】

前記クラッド層が被覆されていない前記コアの表面領域に、屈折率が前記コアガラスの屈折率よりも大きな保護層を備える請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項7】

前記光拡散層の屈折率は、前記コアの屈折率よりも大きい請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項8】

前記コアはガラスコアであって、
前記クラッド層がプラスチックである請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項9】

前記コア及び前記クラッド層はプラスチックであって、
前記クラッド層の厚みは２０μｍ以下である請求項１記載の光ファイバ装置。

【請求項10】

ガラスコア及び前記ガラスコアの周囲に配置されるプラスチックからなるクラッド層を備えた光ファイバガラスの粗面化方法であって、
前記クラッド層は、前記ガラスコアの長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなるよう前記クラッド層を除去し、
前記光ファイバガラスを緩衝フッ酸に接触させることで、前記ガラスコアの前記クラッド層によって被覆されていない領域を粗面化する光ファイバガラスの粗面化方法。

【請求項11】

ガラスコア、前記ガラスコアの周囲に配置されるガラスクラッド層、及び、前記ガラスクラッド層を被覆するプラスチックカバー層を備えた光ファイバガラスの粗面化方法であって、
前記ガラスコアの長手方向の先端方向に行くに従い前記ガラスコアの被覆率が小さくなっていくよう前記プラスチックカバー層を除去し、
前記光ファイバガラスを緩衝フッ酸に接触させることで、前記プラスチックカバー層によって被覆されていない領域の前記ガラスクラッド層を除去するとともに、前記プラスチックカバー層によって被覆されていない領域の前記ガラスコアの領域を粗面化する、光ファイバガラスの粗面化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバ装置及びこれに用いられる光ファイバガラスの粗面化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コアの周囲にクラッド層を設け、このコアとクラッド層の間の屈折率差を用いてコア内の光を全反射させて伝搬させる光ファイバは、光通信の分野において広く用いられている。

【0003】

一方で、人間の体内又は体表面に光ファイバを用いて光を照射することで、病気等の原因となっている組織を破壊して治療を行おうとする治療法がフォトダイナミックセラピー（ＰＤＴ）として広がってきている。

【0004】

このＰＤＴに用いられる光ファイバ装置としては、例えば下記特許文献１に、コア及びコアを被覆するクラッド層それぞれに光散乱体を含ませた光ファイバ装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９−５１０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記光ファイバ装置は、コア及びクラッド層の双方に光散乱体を含ませなければならず製造が容易ではないといった課題がある。また、光の散乱はより均等に近い混合率である限りにおいて同じ効率で行われるものであるため、光が入射される側（入射側）と先端側では光の強度が大きく異なってしまう（入射側が強く、先端側が弱くなる）といった課題がある。

【0007】

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、より製造が容易な構成であって、より均等に近い光強度分布を備えた光ファイバ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する本発明の一観点に係る光ファイバ装置は、コア、コアの先端に配置される反射材、コアの周囲に配置されるクラッド層、及び、コア及びクラッド層を被覆する光拡散層、を有する発光部、を備えた光ファイバ装置であって、クラッド層は、コアの長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなっており、コアの表面は、クラッド層が被覆されていない領域において粗面処理が施されているものである。

【0009】

また、本観点において、限定されるわけではないが、端面に反射材を設けることが好ましい。

【0010】

また、本観点において、限定されるわけではないが、光拡散層は、プラスチック内に光散乱体として二酸化チタン、シリカ、ジルコニア及びアルミナの少なくともいずれかを含むことが好ましい。

【0011】

また、本観点において、限定されるわけではないが、光散乱体の平均粒径は０．１μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあることが好ましい。

【0012】

また、本観点において、限定されるわけではないが、光拡散層において、光散乱体が０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の範囲で含まれることが好ましい。

【0013】

また、本観点において、限定されるわけではないが、クラッド層が被覆されていない前記コアの表面領域に、屈折率が前記コアガラスの屈折率よりも大きな保護層を備えることが好ましい。

【0014】

また、本観点において、限定されるわけではないが、光拡散層の屈折率は、前記コアの屈折率よりも大きいことが好ましい。

【0015】

また、本観点において、限定されるわけではないが、コアはガラスコアであって、クラッド層がプラスチックであることが好ましい。

【0016】

また、本観点において、限定されるわけではないが、コア及びクラッド層はプラスチックであって、クラッド層の厚みは２０μｍ以下であることが好ましい。

【0017】

また、本発明の他の一観点に係る光ファイバガラスの粗面化方法は、ガラスコア及びガラスコアの周囲に配置されるプラスチックからなるクラッド層を備えた光ファイバガラスの粗面化方法であって、クラッド層は、ガラスコアの長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなるようクラッド層を除去し、光ファイバガラスを緩衝フッ酸に接触させることで、ガラスコアの前記クラッド層によって被覆されていない領域を粗面化するものである。

【0018】

また、本発明の他の一観点に係る光ファイバガラスの粗面化方法は、ガラスコア、ガラスコアの周囲に配置されるガラスクラッド層、及び、ガラスクラッド層を被覆するプラスチックカバー層を備えた光ファイバガラスの粗面化方法であって、ガラスコアの長手方向の先端方向に行くに従いガラスコアの被覆率が小さくなっていくようプラスチックカバー層を除去し、光ファイバガラスを緩衝フッ酸に接触させることで、プラスチックカバー層によって被覆されていない領域のガラスクラッド層を除去するとともに、プラスチックカバー層によって被覆されていない領域のガラスコアの領域を粗面化するものである。

【発明の効果】

【0019】

以上、本発明によって、より製造が容易な構成であって、より均等に近い光強度分布を備えた光ファイバ装置及びそれに用いられる光ファイバガラスの粗面化方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る光ファイバ装置の概略を示す図である。

【図2】実施形態に係る光ファイバ装置の発光部の概略を示す図である。

【図3】実施形態に係る導光部の断面の概略を示す図である。

【図4】実施形態に係る光ファイバ装置の発光部の他の例の概略を示す図である。

【図5】実施形態に係る光ファイバ装置の発光部から発せられる光の強度の分布のイメージを示す図である。

【図6】粗面処理が施されたコアを有する発光部の概略を示す図である。

【図7】保護層が設けられた発光部の概略を示す図である。

【図8】実施形態に係る光ファイバ装置の発光部の製造工程の一例を示す図である。

【図9】実施形態に係る発光部の他の一例の概略を示す図である。

【図10】実施形態に係る発光部の製造工程の概略を示す図である。

【図11】実施形態に係る発光部の製造工程の概略を示す図である。

【図12】実施例により製造した光ファイバ装置の先端の写真図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、また以下に示す実施形態、実施例において記載される具体的な例示についても適宜変更及び調整が可能であり、これらに限定されるものではない。

【0022】

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る光ファイバ装置（以下「本装置」という。）１の概略を示す図であり、図２は、本装置の発光部２の概略を示す図である。なお図２（Ａ）はその長手方向に沿った側面図、図２（Ｂ）はその長手方向に垂直な面（半径方向の面）で切断した場合の断面図である。なお、図中（Ａ）は、説明の観点から、光拡散層２４の記載を省略した側面概略を示す図である。

【0023】

本図で示すように、本装置１は、コア２１、コア２１の先端に配置される反射材２２、コア２１の周囲に配置されるクラッド２３層、及び、コア２１及びクラッド層２３を被覆する光拡散層２４を有する発光部２を備えた光ファイバ装置である。

【0024】

また、本装置１では、この発光部２は導光部３とこの導光部３に光を供給する光源装置４を備えている。なお、光源装置４は着脱可能であることとしてもよく、光源装置４を除いたものとしてもよい。

【0025】

本装置１における光源装置４は、導光部３に光を入射する装置である。導光部３に入射された光は発光部２に伝搬され、発光部２から外部に放出される。光源装置４の構造は限定されず、市販される光源装置により実現できる。また光源装置４が導光部３に供給する光としては限定されるわけではないが、近赤外領域又は可視領域の波長を含む光であることが好ましく、具体的には３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲の光であることが好ましく、可視領域を中心とすれば３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲の光とすることが好ましい。

【0026】

本装置１における導光部３は、光源装置４から入射された光をその発光部２に伝搬させるものであり、この機能を有するものである限りにおいて限定されるわけではないが、コア３１と、このコア３１の周囲を覆うクラッド層３２と、このクラッド層３２を被覆する被覆層３３を備えたいわゆる光ファイバであることが好ましい。光ファイバは一般に細く長く、比較的曲げやすいもので構成されており、人体表面だけでなく体内に挿入する場合でも対応が可能となる。導光部３の構造は特に限定されず、一般に市販される光ファイバケーブルを用いることができる。この一部における断面図を図３に示しておく。なお図中、（Ａ）はその長手方向に沿って切断した場合の断面図、（Ｂ）はその長手方向に垂直な面（半径方向の面）で切断した場合の断面図である。

【0027】

導光部３のコア３１の材質としては、プラスチックで構成されたプラスチックコアであってもよく、またガラスで構成されたガラスコアであってもよい。

【0028】

また、導光部３において、クラッド層３２の材質としては、ガラスであってもよく、プラスチックであってもよいが、クラッド層３２の屈折率は上記コア３１のものよりも小さなもの（コアの屈折率の方がクラッド層の屈折率よりも大きなもの）であること、より具体的には、コアとクラッドの比屈折率差が０．２％以上４％以下となっていることが好ましい。

【0029】

また、導光部３において、被覆層３３は、上記コア３１及びクラッド層３２を保護するとともに、導光部３の側面（半径方向）に光を放出させないよう被覆するものである。被覆層３３の材質としては上記機能を有する限りにおいて限定されず、いわゆるゴム等の可撓性を備えた遮光性のある部材であることは好ましい一例である。

【0030】

次に、改めて発光部２について説明する。本装置１における発光部２は、本装置の効果を担う重要な部分であって、長手方向に対して垂直な方向の成分を含む光を放出することができる部分である。

【0031】

上記の通り、発光部２は、コア２１、コア２１の先端に配置される反射材２２、コア２１の周囲に配置されるクラッド２３層、コア２１及びクラッド層２３を被覆する光拡散層２４を有するものである。発光部２は、導光部３から供給された光をコア２１内において伝搬させるとともに、この半径方向の成分を含む光を側面から放出させることができ、この結果発光部２としての機能を発揮する。

【0032】

また、本装置１において、コア２１はガラスで構成されたガラスコアであっても、プラスチックで構成されたプラスチックコアであってもよいが、本実施形態ではコアがガラスのガラスコアの例について説明する。

【0033】

発光部２のガラスコアは、供給される光の波長範囲において透明な材質であって、この内部を光が伝搬する。このガラスとしては特に限定されるわけではないが、石英ガラス、ケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス等を用いることができるがこれに限定されない。また、屈折率を調節するため、これにゲルマニウム、フッ素、及びホウ素等の少なくともいずれかを添加することも好ましい。

【0034】

また、発光部２のガラスコアの断面形状は限定されるわけではないが、円形状であること、すなわち全体として円柱状となっていることが好ましい。このようにすることで、半径方向（長手方向に対して垂直な方向）において均一な強度での光放出を可能とする。

【0035】

また、発光部２のガラスコアの太さとしては、本装置１の機能を実現することができる限りにおいて限定されず、例えば２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下となっていることが好ましい。具体的に、断面形状が円形状である場合は、その直径が２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下となっていることが好ましい。

【0036】

また、発光部２では、その先端に反射材２２が付されている。反射材２２を付することで、側面から放出されずそのままコア２１の先端まで到達した光を反射させ、再びコア２１内を伝搬させて側面から放出させるようにできる。また、反射材２２を設けることで、後述するように光の強度を均等にしやすくなる。反射材２２の構成としては光を反射させることができる限りにおいて特に限定されず、鏡面となるよう表面が平坦化された金属板であってもよいし、プラスチック等の非金属の基材に平坦な金属層が形成されたものであってもよい。平坦な鏡面を設けることで、入射された光を反射させることが可能となり、発光部２における光の均一性を高めることができるようになる。

【0037】

また、発光部２では、周囲にクラッド層２３が部分的に形成されている。クラッド層２３は、コア２１と屈折率が異なる材質による層である。発光部２では、このコア２１とクラッド層２３の間の屈折率差によってこの界面において全反射させ、光を長手方向に対して導くことが可能となる。

【0038】

また、本実施形態の発光部２において、クラッド層２３の材質としては、ガラスであってもよく、プラスチックであってもよいが、クラッド層２３の屈折率は上記コア２１のものよりも小さなもの（コアの屈折率の方がクラッド層の屈折率よりも大きなもの）であること、より具体的には、比屈折率差が０．２％以上４％以下であることが好ましい。

【0039】

また、本実施形態の発光部２においてクラッド層２３がガラスである場合、石英ガラス、ケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス等を用いることができ、屈折率を調整するためゲルマニウム、フッ素、及びホウ素等の少なくともいずれかを添加することが可能である。またクラッド層２３がプラスチックである場合、透明な材質であれば様々な材質を選択することができるが、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、更には、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等を例示することができる。

【0040】

また、本実施形態の発光部２において、クラッド層２３の厚さは、上記の通りコア２１内を伝搬する光を反射させることができる限りにおいて限定されるわけではないが、コア比率が大きいほうが細いファイバで多くのパワーを伝搬できる（具体的には、同じコアサイズならばクラッドが薄い方がファイバを細くすることができる）。また、コア及びクラッド層の双方にガラスを用いた場合であれば、クラッド層が薄い方が化学的にクラッド除去するのに時間がかからないといった利点があり、コア及びクラッド層の双方にプラスチックを用いた場合であれば、メカニカルに削る加工に手間がかからないといった効果がある。その厚さとしては例えば２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下である。

【0041】

また、本実施形態の発光部２において、ガラスコア２１の場合、クラッド層２３にプラスチックを採用することで、製造方法において本実施形態特有の効果を発揮することができる。そのため、本実施形態ではプラスチックを採用する場合の例を示し、その詳細については後述する。

【0042】

また、本実施形態の発光部２において、クラッド層２３は、コア２１の長手方向において、後端から先端方向（反射材２２側）に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなっている。ここで、「後端」とは、導入部３に接する側の端をいう。また、「先端」とはその反対側の端をいい、光反射材２２が配置される側である。また、「コア被覆率」とは、長手方向に垂直な断面において、その断面位置においてコア２１がクラッド層２３によって被覆されている率をいう。例えば、その断面においてコアがすべてクラッド層によって覆われている場合は１であり、全く覆われていない場合は０となる。そして、本実施形態の発光部２においては、先端側よりも後端側のコア被覆率の方が大きくなっていることにより、所望の効果を達成することができる。

【0043】

また発光部２において、先端側から後端側にかけて変化するこのコア被覆率は、連続的に変化してもよく、段階的に変化してもよい。一番単純な例としては、例えば先端側の部分と後端側の部分の二つに分け、そのそれぞれにおいて一定の被覆率とする一方、先端側部分のコア被覆率が後端側のコア被覆率よりも小さくなるようにした例を挙げることができる。このようにすれば複雑な作業を必要とせず光の均一性を高めることが可能となる。この被覆率が連続的に変化する場合のイメージの例が上記図２である。また、段階的に変化する場合のイメージの例（側面概略図）が図４である。なお、図４は上記図２（Ａ）と同様に、光拡散層２４を省略した側面図である。

【0044】

また、コア被覆率としては、傾斜が付されている限りにおいて限定されるわけではないが、例えば後端側においてはコア被覆率が０．８以上１以下であることが好ましく、先端側においてはコア被覆率が０以上０．４以下であることが好ましい。このようにしておくことで、反射材２２による反射を含めてより均一な光放出を実現することができるようになる。

【0045】

このように、先端側と後端側のコア被覆率を変えること、より具体的には先端側のコア被覆率を後端側のコア被覆率よりも小さくすることで、先端側に導かれる光の量を減らし、光が発光部２外に放出されるようにしている。これは、後端側から徐々に光が発光部２から放出されるため、先端側まで到達する光の量が少なくなる。そしてその分コア被覆率を下げることで、発光部２から放出される光の割合を高くし、発光部２から放出される光の量を均一に近い状態にする。そして、発光部２では先端にさらに反射材を設けているため、反射した光を再び先端側において多く放出させることで、その長手方向における均一性をより高めることができる。この場合のイメージについて図５に示しておく。

【0046】

また、発光部２のコア２１の表面については、限定されるわけではないが、クラッド層２３によって被覆されていない部分において、粗面処理が施されていることが好ましい。粗面処理が施された発光部２の断面のイメージについて図６に示しておく。本図は図２（Ｂ）と同様の位置における断面のイメージである。発光部２のコア２１の表面に対して粗面処理を施すことによって、コア２１の表面に凹凸を付し、コア２１の表面から光が放出されやすくなるといった効果がある。この粗面の量としては、限定されるわけではないが、例えばガラス表面の面粗さＲａ値、０．１μｍ以上２μｍ以下となっていることが好ましい。０．１μｍ以上とすることによりコア２１の表面から光が放出されやすくなる一方、２μｍ以下とすることで光ファイバガラスの強度を十分維持できる。なお後述する製造方法により明らかであるが、この粗面処理はコアがガラス、クラッド層がプラスチックの組み合わせである場合、緩衝フッ酸によるエッチングを用いることで容易に実現できる。この組み合わせによるとクラッド層をマスク層として機能させることができ、構造とその粗面処理の両方において利点がある。一方、コアがプラスチックである場合は、上記フッ酸を用いた粗面処理が難しいため、凹凸が付された部材をコア表面に押し当てながら動かすことで、いわゆるひっかき傷のように凹凸を形成することができる。これにより、適切な凹凸を容易にコア表面に付することができる。

【0047】

また、発光部２においては、クラッド層２３によって被覆されていないコア２１の表面に、これを保護する保護層２５が形成されていることも好ましい。この場合の例について図７に示しておく。なお本図中（Ａ）は上記図２と同様、長手方向における側面概略図（光拡散層２４を省略したもの）であり、（Ｂ）はその垂直方向（半径方向）における断面図である。クラッド層２３が設けられていないコア２１はそのままでは表面が保護されていない状態になる。その場合において、後述の光拡散層が配置された場合、光拡散層中に含まれる光散乱体と直接接してしまう場合があり、この場合光散乱体と接触したコアが傷ついてしまう場合がある。これを防止するため、保護層２５を設けてコア２１の破損を防止することができる。なおこの保護層２５の高さとしては、配置されるクラッド層２３の高さと同じ又はこれよりも低い位置になっていることが好ましい。このようにすることで、光拡散層２４をよりコア表面に近づけることができ、光散乱性能を維持することができる。

【0048】

保護層２５の材質としては、透明であって光を遮断してしまわない限りにおいて限定されるわけではないが、ガラス、プラスチックのいずれも採用することができる。ただし、保護層２５については、コア２１の屈折率よりも大きなものであることが好ましい。このようにすることで光放出を阻害してしまうおそれを少なくすることができる。また、ガラス及びプラスチックの場合に採用することができる例としては、屈折率以外は上記クラッド層の場合と同様であり、プラスチックで構成されていてもよく、ガラスで構成されていてもよい。プラスチックで構成されている場合、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、更には、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等を用いることができ、ガラスで構成されている場合、石英ガラス、ケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス等を用いることができ、屈折率を調整するためゲルマニウム、フッ素、及びホウ素等の少なくともいずれかを添加することが可能である。

【0049】

また、発光部２の上記コア２１、クラッド層２３、保護層２５の周方向及び延伸方向において、その周囲には、光拡散層２４が形成されており、これらを一体化して安定的に保護することができるとともに、コアから放出された光を拡散してより均一化することができる。もちろん、長手方向においても、先端に設けられる反射材２２を含めて保護しておくことが好ましい。

【0050】

光拡散層２４の主材質としては特に限定されるわけではないが、可視光から近赤外光領域において透過率が大きい、いわゆる透明なプラスチックであることが好ましく、たとえばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、更には、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等を例示することができる。

【0051】

また、発光部２の光拡散層２４には、コアから放出される光を拡散させるための光散乱体２４１が含まれていることが好ましい。光散乱体２４１を含ませることで、コアから放出された光をより均一に拡散することが可能となる。ここで、光散乱体としては限定されるわけではないが、使用波長領域で反射率が大きな材料、例えば二酸化チタン、シリカ、ジルコニア及びアルミナの少なくともいずれかを含むことが好ましい。また、この場合において、光散乱体の平均粒径としては、０．１μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあることが好ましい。また、光拡散層においては、光散乱体が０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の範囲で含まれることが好ましい。０．５ｗｔ％以上とすることで光の散乱効果を高めることができる一方、１０ｗｔ％以下とすることで光が遮断されてしまうことを防止できる。

【0052】

なお、発光部２の光散乱層２４の屈折率、より具体的に主材質の屈折率としては、コア２１より大きい屈折率を有すること、保護層２５が設けられている場合には保護層２５よりも大きい屈折率を有することが好ましい。このようにしておくことでこれら屈折率差によってコアに閉じ込められることなくより放射を行わせることが可能となり、より明るく光放出を行わせることができるようになる。なお、この屈折率の関係としても、限定されるわけではないが、コア２１又は保護層２５の屈折率を１とした場合、１．０２以上あることが好ましく、１．０５以上であることがより好ましい。

【0053】

（コアがガラスの場合の製造方法）
ここで、本装置の製造方法（以下「本方法」という。）について説明する。本方法は、（１）発光部２を製造する工程（方法）を含む。また、光源装置４と一体とする場合はさらに（２）光源装置４と接続する工程、を含む。

【0054】

まず本方法では、（１）発光部２を製造する工程を含む。上記の通り、本装置において発光部は、特殊な形状を有しており、様々な方法によって発光部を製造することができるが、市販の光ファイバの先端に対し加工を施すことで発光部を製造するのが簡便であり好ましい。発光部の製造する工程のイメージについて図８に示しておく。なお本図は、長手方向における側面図である。

【0055】

具体的に、本方法では、上記（１）はさらに、（１−１）コア２１の周囲に一様にクラッド層２３が形成された光ファイバに対し、コア２１の長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなるようクラッド層２３を除去する工程、（１−２）クラッド層２３が除去され、クラッド層２３が被覆されていない領域においてコア２１表面を粗面処理する工程、を有している。

【0056】

上記（１−１）コア２１の周囲に一様にクラッド層２３が形成された光ファイバに対し、コア２１の長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなるようクラッド層２３を除去する工程は、様々な方法によって除去することができるが、カッターなどにより慎重に削り、除去することで実現可能である。

【0057】

なお、発光部と導光部は、一つの光ファイバを用い、先端部分の一領域において上記発光部を形成させることとするのが簡便であり好ましい。ただし、発光部と導光部を別々に作製し、これらの接続部分周囲を接着剤などで接続することとしてもよい。

【0058】

また、（１−２）クラッド層が除去され、クラッド層が被覆されていない領域においてコア表面を粗面処理する工程は、コアとクラッド層の組み合わせによって適宜適切な方法を採用することができる。例えば、コアがガラス、クラッド層がプラスチックである場合、上記の通り、緩衝フッ酸によるエッチングを用いることで実現できる。プラスチックは緩衝フッ酸によっても除去されない一方、ガラスは緩衝フッ酸により削られることになるため、粗面処理が可能となる。一方、本工程において、コアがプラスチックである場合、上記フッ酸を用いた粗面処理が難しいため、凹凸が付された部材をコア表面に押し当てながら引くことで、いわゆるひっかき傷のように凹凸を形成することができる。これにより、適切な凹凸をコア表面に付することができる。なお、この場合において緩衝フッ酸の濃度は限定されるものではないが、５重量％（ｗｔ％）以上３０重量％（ｗｔ％）以下のものを用いて行うことが現実的な粗面処理時間を確保する観点から好ましい。

【0059】

また、本ステップでは、更に、（１−３）コア及びクラッド層の先端部分に反射材２２を付する工程を備える。反射材２２を設置することで、コア内を伝搬した光を反射し、再び発光部内を伝搬させ、半径方向から発光部外に光を放出させることができるようになる。

【0060】

また、本ステップでは、更に、（１−４）コア及びクラッド層の周囲に光拡散層を形成する工程を含む。これにより、コアとクラッド層を保護することができるとともに、光の均一性を確保することが可能となる。またこの場合において、反射材も一緒に覆うことが好ましい。このようにすることで、反射材２２とコアとの固定を確実にすることができるといった利点もある。

【0061】

また、本方法では、さらに（２）光源装置４と接続する工程、を含む。これにより光源装置から発せられた光を発光部２に導くことが可能となる。この接続は、着脱可能な嵌め合わせであることが持ち運び等の観点から好ましい。具体的には、プラグとソケットの組み合わせを用い、光源装置４の光放出部分にプラグ又はソケットを、導光部３の光入射部分にこれに対応するソケット又はプラグを設けることで実現することができる。もちろん、一体に構成することは装置における導光効率を安定的に確保する点において好ましい。

【0062】

以上、本発明によって、より製造が容易な構成であって、より均等に近い光強度分布を備えた光ファイバ装置を提供することができる。

【0063】

（実施形態２）
本実施形態では、ほぼ上記実施形態１と同様であるが、コア及びクラッド層の関係が異なる。この点について説明する。

【0064】

本実施形態では、コアだけでなくクラッド層もガラスであって、このガラスのクラッド層にプラスチックカバー層２６を設けている点が異なる。本実施形態に係る光ファイバ装置の発光部の一断面の概略について図９に示しておくとともに、図１０に本実施形態の工程について示す。

【0065】

本図では、クラッド層２２にプラスチックカバー層２６を設けることで、光拡散層２４における光散乱体２４１との接触によってクラッド層２３が破損してしまうことを防止することができるといった利点があるだけでなく、クラッド層２３を除去する場合及びコア２１の表面を粗面化処理する際のマスクとして機能する。プラスチックカバー層２６の材質としては、上記の通り、ガラスのクラッド層を保護することができる限りにおいて限定されず、プラスチックとして上記保護層と同様の構成を採用することができる。

【0066】

また、本実施形態では、クラッド２３層のさらに上にプラスチックカバー層２６が存在するため全体の厚さが厚くなってしまうことになる。そのため、クラッド層の厚みは１０μｍ以下であることが好ましい。

【0067】

本実施形態に係る発光部の製造方法については、上記実施形態１と同様であるが、（１）発光部を製造する工程において異なる部分がある。具体的には、（１−１）コアの周囲に一様にクラッド層及びプラスチックカバー層が形成された光ファイバに対し、コアの長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなるようプラスチックカバー層を除去する工程、（１−２）プラスチックカバー層が除去され、プラスチックカバー層が被覆されていない領域においてクラッド層を除去するとともにコア表面を粗面処理する工程、を有している。なお、その他の工程、例えば上記実施形態の（１−３）、（１−４）については上記実施形態と同様である。

【0068】

本実施形態において、（１−１）コア２１の周囲に一様にクラッド層２３及びプラスチックカバー層２６が形成された光ファイバに対し、コア２１の長手方向の先端方向に行くに従いその断面におけるコア被覆率が小さくなるようプラスチックカバー層２６を除去する工程は、上記実施形態１と同様の方法により実現可能である。ただし、本実施形態ではガラスのクラッド層２３は除去せず、プラスチックカバー層２６のみを所望の領域だけ除去することが重要である。

【0069】

また、本実施形態において、（１−２）クラッド層２３及びプラスチックカバー層２６が除去され、クラッド層２３及びプラスチックカバー層２６が被覆されていない領域においてコア２１表面を粗面処理する工程は、コア２１がガラス、クラッド層２３がガラスであるため、通常は上記の緩衝フッ酸によるエッチングで双方除去されてしまう。しかしながら、本実施形態ではクラッド層上にプラスチックカバー層が形成されているため、プラスチックカバー層２６が残った部分のクラッド層２３はエッチングされずに残すことが可能となる。すなわち、本実施形態では、プラスチックカバー層２６を備えているため、これをマスクとして緩衝フッ酸によるエッチングを用いることで実現できる。本工程によると、プラスチックカバー層２６を一部除去することでガラスのクラッド層２３及びコア２１を緩衝フッ酸によって処理することが可能となる。つまり、プラスチックカバー層２６が被覆されているところだけ残し、それ以外のところについては緩衝フッ酸によりエッチング処理が可能となる。

【0070】

以上、本実施形態によっても、より製造が容易な構成であって、より均等に近い光強度分布を備えた光ファイバ装置を提供することができる。

【0071】

（実施形態３）
本実施形態では、ほぼ上記実施形態１と同様であるが、コア及びクラッド層の関係が異なる。この点について説明する。

【0072】

本実施形態では、クラッド層だけでなくコアもプラスチックである点が、上記実施形態１と異なり、クラッド層２３が配置されていないコアの表面においても粗面処理が施されている。

【0073】

実施形態１と本実施形態とではコアの材質のみが異なるが、表面の粗面処理において異なる工夫が必要となっている。上記実施形態１においては、ガラス表面を荒らす場合フッ化水素等を用いたエッチング処理が好ましいこととなる一方、本実施形態ではコアがガラスではないためフッ化水素等を用いた処理を行うことができない。そのため、凹凸が付された部材をコア表面に押し当ててひっかくことまたはセラミック等の粒子等をコア表面に吹き付けるブラスト加工等により凹凸を形成することができる。これにより、適切な凹凸をコア表面に付することができる。

【0074】

（実施形態４）
本実施形態では（１−２）クラッド層が除去され、クラッド層が被覆されていない領域においてコア表面を粗面処理する工程と（１−４）コア及びクラッド層の周囲に光拡散層を形成する工程の間に、（１−５）クラッド層が被覆されていない領域に保護層を形成する工程、を備える。本実施形態により形成される発光部の半径方向の断面は上記図７（B）で示された通りであるが、図１１に本実施形態に係る発光部の製造方法について示しておく。

【0075】

本工程では、上記の通りクラッド層２３を除去し、コア２１の表面に対して粗面処理を行った後で保護層２５により保護する。これにより、粗面処理が施されたコア表面を確実に保護し、こののちの光拡散層２４における光散乱体２４１によってコア表面が傷ついてしまうことを防止し、光ファイバの安定性を高めることができる。

【0076】

以上、本実施形態によっても、より製造が容易な構成であって、より均等に近い光強度分布を備えた光ファイバ装置を提供することができる。

【実施例】

【0077】

ここで、上記実施形態に係る光ファイバ装置について実際に作製し、その効果を確認した。以下説明する。

【0078】

（実施例１）
まず、直径０．２ｍｍ（２００μｍ）、石英ガラスから成るコアにフッ素樹脂のクラッド層（厚さ１５μｍ）が形成された光ファイバに対し、先端側と後端側に領域を区分し、後端側のコア被覆率を概ね２０％、先端側のコア被覆率を５０％となるよう徐々にクラッド層を除去した。

【0079】

次に、このクラッド層の被覆が一部除去された光ファイバを緩衝フッ酸（ステラケミファ社製ＢＨＦの１０％水溶液）に浸漬し、石英ガラスのコア表面を荒らした。この顕微鏡写真について図９に示しておく。この表面粗さを確認したところ、Ｒａ０．２５μｍであることを確認した。

【0080】

次いで、この光ファイバの周囲に、主材質のアクリル樹脂に光散乱体として二酸化チタン粉末を５重量％（ｗｔ％）添加した溶液を塗布し、主材質を重合させることによって、約１５０μｍ厚の光散乱層を形成した。

【0081】

その後、この光ファイバの先端に、直径０．２ｍｍの金属膜のミラーを取り付けることで反射材とし、発光部として完成させた。

【0082】

この発光部に対し、導光部として上記光ファイバと同様の径を有する市販の光ファイバ、光源装置として一般的な光源装置（ｔｈｏｒｌａｂ社製、Ｓ１ＦＣ４７３ＭＭ）を接続し、発光させた。この結果について図１２に示しておく。本図で示すように、本装置は均一な光を延伸方向に対して垂直な方向（半径方向）に放出することができていることを確認した。この強度分布を確認したところ、最小光強度に対する最大光強度の比が１．２であり、２０％以下の強度分布差に収められていることを確認した。

【0083】

以上、本実施例により、本発明の効果を確認することができた。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本発明は光ファイバ装置として産業上の利用可能性がある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】