特許 6850473 光導波路及びその製造方法、リアクター、光導波路用プリフォーム、光導波路用中空管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6850473

(24)【登録日】2021年3月10日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】光導波路及びその製造方法、リアクター、光導波路用プリフォーム、光導波路用中空管

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/00 20060101AFI20210322BHJP

   B01J 35/02 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/00 326

   B01J35/02 J

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-18882(P2017-18882)

(22)【出願日】2017年2月3日

(65)【公開番号】特開2018-124514(P2018-124514A)

(43)【公開日】2018年8月9日

【審査請求日】2020年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】504133110

【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】古川 怜

【審査官】 野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３５８４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３３４４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１８７７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３１５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０５６６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１２６６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５２５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１２９０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５０２７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１４４８０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０３４４６８７９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／００

６／０２

６／４６− ６／５４

Ｂ０１Ｊ ２１／００−３８／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアと、
前記コアの周囲を覆う、ポリマー製のクラッドと、
前記クラッドに添加された複数の光触媒粒子と、を有し、
前記光触媒粒子は、前記クラッドの内壁面側から外壁面側に近づくにつれ、連続的に濃度が上昇するように添加され、
複数の前記光触媒粒子の一部が前記クラッドの外壁面から部分的に露出している光導波路。

【請求項2】

前記コアには、前記コアを伝播する光に励起されて前記光触媒粒子の励起光を発する蛍光色素が分散されている請求項１に記載の光導波路。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光導波路と、
光源からの光を前記コアに入射させる結合光学系と、を有するリアクター。

【請求項4】

光導波路のコアとなる柱体と、
前記柱体の周囲を覆う、前記光導波路のクラッドとなるポリマー製の中空管と、
前記中空管に添加された複数の光触媒粒子と、を有し、
前記光触媒粒子は、前記中空管の内壁面側から外壁面側に近づくにつれ、連続的に濃度が上昇するように添加され、
複数の前記光触媒粒子の一部が前記中空管の外壁面から部分的に露出している光導波路用プリフォーム。

【請求項5】

光導波路のクラッドとなるポリマー製の光導波路用中空管であって、
複数の光触媒粒子が添加されており、
前記光触媒粒子は、内壁面側から外壁面側に近づくにつれ、連続的に濃度が上昇するように添加され、
複数の前記光触媒粒子の一部が外壁面から部分的に露出している光導波路用中空管。

【請求項6】

円筒状の容器内にクラッドの原料母材にあたる液状のモノマーを注入し、前記モノマーに光触媒粒子を添加する工程と、
前記容器の中心軸を中心として前記容器を回転させながら前記モノマーを重合し、中心部に空洞を有するポリマー製の中空管を形成する工程と、
前記空洞を充填するようにコアの原料母材にあたる液状のモノマーを注入し、前記モノマーを重合してポリマー製の柱体を形成し、前記柱体及び前記中空管を備えたプリフォームを作製する工程と、
前記プリフォームを線引きして光導波路を作製する工程と、を有し、
前記中空管を形成する工程、前記プリフォームを線引きする工程の少なくとも一方において、複数の前記光触媒粒子の一部が前記中空管の外壁面から部分的に露出する光導波路の製造方法。

【請求項7】

前記中空管を形成する工程では、前記モノマーが所定の転化率になった後に回転を開始する請求項６に記載の光導波路の製造方法。

【請求項8】

前記中空管を形成する工程では、回転の遠心力によって前記光触媒粒子が前記中空管の内壁面側から外壁面側に近づくにつれ、濃度が上昇するように分布する請求項６又は７に記載の光導波路の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波路及びその製造方法、リアクター、光導波路用プリフォーム、光導波路用中空管に関する。

【背景技術】

【0002】

酸化チタン等の光触媒は、その強い酸化力により表面の付着物を分解することができるため、例えば、窓ガラス等の直接の光励起が可能な（直接紫外光の照射が受けられる）対象物の表面にコーティングした構成で使用される。

【0003】

一方、懸濁液の深部や湾曲した配管内部等、直接的に光を照射できない箇所において光触媒の洗浄及び殺菌作用を発揮させることを目的とし、光ファイバーの外壁面（側面）に光触媒粒子を塗布し、光ファイバーの外壁面からの漏光により光触媒粒子を光励起する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−３４９３７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の技術では、石英により光ファイバーを形成し、石英からなる光ファイバーの外壁面に酸化チタン等の光触媒粒子を事後的に塗布しているため、光触媒粒子の剥離が懸念される。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、光触媒粒子が剥離し難い光導波路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】

【0007】

本光導波路は、コアと、前記コアの周囲を覆う、ポリマー製のクラッドと、前記クラッドに添加された複数の光触媒粒子と、を有し、前記光触媒粒子は、前記クラッドの内壁面側から外壁面側に近づくにつれ、連続的に濃度が上昇するように添加され、複数の前記光触媒粒子の一部が前記クラッドの外壁面から部分的に露出していることを要件とする。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術によれば、光触媒粒子が剥離し難い光導波路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施の形態に係る光ファイバーを例示す斜視図である。

【図2】第１の実施の形態に係る光ファイバーのクラッド外壁面近傍を例示する部分拡大断面図である。

【図3】第１の実施の形態に係る光ファイバーの半径方向の屈折率分布を例示する図である。

【図4】第１の実施の形態に係る光ファイバーの製造工程を例示する図（その１）である。

【図5】第１の実施の形態に係る光ファイバーの製造工程を例示する図（その２）である。

【図6】第１の実施の形態に係る光ファイバーを用いたリアクターを例示す模式図である。

【図7】従来の光ファイバーのクラッド外壁面近傍を例示する部分拡大断面図である。

【図8】第２の実施の形態に係る光ファイバーを例示す斜視図である。

【図9】第２の実施の形態に係る光ファイバーを例示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、本発明に係る光導波路の一例として、光ファイバーを示す。

【0012】

［光ファイバー］
図１は、第１の実施の形態に係る光ファイバーを例示す斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係る光ファイバーのクラッド外壁面近傍を例示する部分拡大断面図であり、光ファイバーを長手方向に垂直な平面で切断した断面の一部を示している。

【0013】

図１及び図２を参照するに、光ファイバー１０は、コア１１と、コア１１の周囲を覆うクラッド１２とを備えている。コア１１及びクラッド１２の材料としては、例えば、ポリマー（アクリル系樹脂、フッ素系樹脂等）を用いることができる。光ファイバー１０の直径（クラッド１２の外径）は、例えば、０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とすることができる。コア１１の直径は、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすることができる。なお、光ファイバー１０の直径が０．３ｍｍ以上であれば現在の技術で加工が可能であり、光ファイバー１０の直径が２．０ｍｍ以下であれば柔軟性が確保できる。

【0014】

クラッド１２には、複数の光触媒粒子１５が添加されている。光触媒粒子１５は、クラッド１２の内壁面側（コア１１との界面側）から外壁面１２ｓ側に近づくにつれ、濃度が上昇するように添加されている。これにより、クラッド１２の内壁面側から外壁面１２ｓ側に向かって（クラッド１２の半径方向に）屈折率が高くなる屈折率分布を持たせることができる。光触媒粒子１５は、例えば、クラッド１２の内壁面側から外壁面１２ｓ側に近づくにつれ、連続的に濃度が上昇するように添加することができる。

【0015】

複数の光触媒粒子１５の一部がクラッド１２の外壁面１２ｓから部分的に露出（又は突出）している。

【0016】

ところで、光ファイバー１０の品質のバラツキ（例えば、コア１１を完全な真円にすることはできない）や光ファイバー１０の曲げ等により、伝搬モードが光ファイバー１０の長さあたり頻繁に変化する。このような原因により、コア１１を伝播する光の一部がコア１１とクラッド１２との界面に供給され、この光がクラッド１２へ漏出する。

【0017】

コア１１を伝播する光の一部がクラッド１２に漏出すると、クラッド１２の内壁面側から外壁面１２ｓ側に向かって屈折率が高くなる屈折率分布により、クラッド１２への漏光はクラッド１２の外壁面１２ｓへ向けて導光される。クラッド１２の外壁面１２ｓへ向けて導光されたクラッド１２への漏光は、クラッド１２の外壁面１２ｓから露出する光触媒粒子１５に達し、光触媒粒子１５を励起することができる。

【0018】

光触媒粒子１５は、強い酸化力を有しており、光（例えば、紫外光）を照射することにより励起されて表面の付着物を分解する機能を有している。すなわち、光触媒粒子１５に励起光を照射すると、表面から電子が飛び出して正孔が形成され、光触媒粒子１５はプラスの電荷を帯びる。正孔は強い酸化力を持つため、光触媒粒子１５の表面に付着した付着物（有機物等）から電子を奪う。電子を奪われた付着物は結合を分断され、二酸化炭素や水等となる。

【0019】

従って、クラッド１２内の漏光により光触媒粒子１５が励起されると、光触媒粒子１５は表面の付着物を分解し、洗浄及び殺菌することができる。光触媒粒子１５としては、例えば、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛等を用いることができるが、高い光触媒機能を有する酸化チタンを用いることが好ましい。光触媒粒子１５としてアナターゼ型の酸化チタン粒子を用いる場合には、粒径が数十ｎｍ以上のものを、なるべく凝集を解いた状態でポリマーに分散させることが好ましい。

【0020】

なお、光触媒粒子１５の屈折率は一般にポリマーの屈折率よりも高いため、光ファイバー１０における屈折率の大小関係は、クラッド１２（光触媒粒子１５添加前）＜コア１１＜光触媒粒子１５となっている。

【0021】

光触媒粒子１５はクラッド１２の内壁面側から外壁面１２ｓ側に近づくにつれ、濃度が上昇するようにクラッド１２に分布しているため、コア１１及びクラッド１２（光触媒粒子１５添加後）の半径方向の屈折率分布は、例えば、図３に示すようになる。

【0022】

図３において、光ファイバー１０が導波路として機能するためには、クラッド１２の内壁面側（コア１１側）の屈折率は、コア１１の屈折率よりも低くなければならない。一方、図３において、クラッド１２の外壁面側の屈折率はコア１１の屈折率よりも高くなっているが、これは一例であり、クラッド１２の外壁面側の屈折率とコア１１の屈折率との関係は任意に設定して構わない。

【0023】

［光ファイバーの製造方法］
図４及び図５は、第１の実施の形態に係る光ファイバーの製造工程を例示する図である。まず、モノマー１２０Ａに重合開始剤及び連鎖移動剤を混合し、クラッド１２の原料母材にあたるモノマー１２０Ａの溶液を調製する。モノマー１２０Ａとしては、例えば、メタクリル酸メチル、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、アモルファスフッ素系モノマー等を用いることができる。重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル等を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、ｎ-ブチルメルカプタンやｎ-ラウリルメルカプタン等を用いることができる。

【0024】

なお、モノマーは、プラスチックの前駆体の液体又は気体のことであり、光ファイバーの原料となるモノマーの場合、一般的に常温で液体である。又、重合開始剤及び連鎖移動剤は、分子量の制御を目的として添加するもので、重合温度や熱延伸条件等を考慮して好適なものを選定し、重合前のモノマーの溶液に分散させる。重合開始剤及び連鎖移動剤は一般的に粉体や液体であり、分散させる量はモノマー全体からすると微量である。

【0025】

モノマー１２０Ａの溶液を調製後、図４（ａ）に示すように、上端側が開放されたガラス等からなる円筒状の容器２００を準備し、容器２００を洗浄後、容器２００内にモノマー１２０Ａの溶液を適量注入し、更にモノマー１２０Ａに光触媒粒子１５を添加する。具体的には、以下の第１段階及び第２段階を実行する。なお、容器２００の大きさは、必要に応じて適宜決定できるが、例えば、直径が数ｃｍ、長さが数十ｃｍ程度とすることができる。

【0026】

第一段階としては、後工程で作製される中空管１２０を試験管のように一方の端部が閉じている形状にするため、容器２００を略垂直に立てた状態で少量のモノマー１２０Ａの溶液を容器２００に充填し、加熱して重合させ、中空管１２０の底部を作製する。

【0027】

その後、第２段階としては、中空管１２０の底部が作製された容器２００を略垂直に立てた状態で、モノマー１２０Ａの溶液を容器２００に更に充填し、モノマー１２０Ａの溶液に光触媒粒子１５を添加する。この時点で、容器２００内には、モノマー１２０Ａ、重合開始剤、連鎖移動剤、及び光触媒粒子１５が混合した溶液ができる。

【0028】

なお、光触媒粒子１５としては、例えば、酸化チタン等を用いることができる。又、光触媒粒子１５の濃度は、必要に応じて適宜調整できるが、例えば、モノマー１２０Ａの全重量に対して０．０５重量％程度とすることができる。

【0029】

次に、容器２００の入り口をゴム栓などで封止し、熱重合を進める。熱重合時に与える熱量は、選定した重合開始剤や連鎖移動剤の種類や添加量に応じて適宜調整できるが、例えば、７０〜９０℃程度とすることが一般的である。熱重合時の加熱方法についても、適宜選択できるが、例えば、容器２００全体を湯浴や油浴内に浸して行うことができる。

【0030】

図４（ａ）の状態で熱重合を進めると、モノマー１２０Ａの転化率が徐々に高くなるので、モノマー１２０Ａが所定の転化率になるまで待機する。なお、転化率とは、容器２００内に注入したモノマー１２０Ａのうち、ポリマーに転化したモノマーの割合であり、モノマー１２０Ａの転化率が高くなるほど、モノマー１２０Ａの粘度が高くなる。例えば、容器２００内に注入した重合系全体のうち、モノマー１２０Ａの重量比が５％程度になったときに、次の工程に移行することができる。

【0031】

次に、モノマー１２０Ａが所定の転化率になった後（すなわち、モノマー１２０Ａが所定の粘度になった後）、図４（ｂ）に示すように、７０℃程度の加熱環境下で容器２００の中心軸Ｏを中心として容器２００を矢印方向に回転させる。容器２００の回転は、例えば、容器２００の中心軸Ｏとモータ（図示せず）の軸とが一直線上になるように、ゴム等からなるスペーサ（図示せず）を介して容器２００をモータと連結し、モータを回転させることで実現できる。なお、回転は湯浴や油浴内で行うことが困難であるため、７０℃程度の空気環境に容器２００を回転駆動可能な装置ごと入れて行うことが好ましい。

【0032】

回転の遠心力によって、モノマー１２０Ａは容器２００の内壁面側に集まりながら徐々に重合してポリマーとなり、中心部に円柱状の空洞１２０ｘを有するポリマー製の中空管１２０が形成される。なお、中空管１２０は、光ファイバー１０のクラッド１２となる部分である。

【0033】

又、回転の遠心力によって光触媒粒子１５が容器２００の内壁面側に向かって移動するため、光触媒粒子１５は、中空管１２０の内壁面側から外壁面側に近づくにつれ、濃度が上昇するように分布する。光触媒粒子１５は、例えば、中空管１２０の内壁面側から外壁面側に近づくにつれ、連続的に濃度が上昇するように添加される。中空管１２０に添加された光触媒粒子１５の一部は、中空管１２０の外壁面から露出する。但し、この工程で光触媒粒子１５を中空管１２０の外壁面から十分に露出することができない場合には、後述の線引き工程において露出させてもよい。

【0034】

その後、中空管１２０を容器２００から取り出す。なお、中空管１２０には底面が形成されているため、容器２００から取り出した後でも、空洞１２０ｘにモノマー等を注入することが可能である。

【0035】

次に、図５（ａ）に示すように、例えば界面ゲル重合法を用いて、中空管１２０の空洞１２０ｘを充填するようにポリマー製の柱体１１０を形成し、柱体１１０及び中空管１２０を備えたプリフォーム１００を完成させる。なお、柱体１１０は、光ファイバー１０のコア１１となる部分である。

【0036】

具体的には、まず、コア１１の原料母材にあたる液状のモノマーに重合開始剤及び連鎖移動剤を混合した溶液を調製する。コア１１の原料母材にあたるモノマーとしては、例えば、メタクリル酸メチル、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、アモルファスフッ素系モノマー等を用いることができる。重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル等を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、ｎ-ブチルメルカプタンやｎ-ラウリルメルカプタン等を用いることができる。

【0037】

次に、中空管１２０の空洞１２０ｘに、コア１１の原料母材にあたる液状のモノマーを注入し、中空管１２０の周辺より加熱を行って重合反応を起こさせる。重合反応の初期段階で中空管１２０の内壁面との界面に膨潤相が形成され、膨潤相内でゲル効果が誘発されて中空管１２０の内壁面側からポリマーが析出を開始する。

【0038】

重合反応の進行に伴い、ポリマーが空洞１２０ｘの中心側に向けて順次形成される。重合反応が終了すると、中空管１２０を充填するポリマー製の略円柱状の柱体１１０が形成され、プリフォーム１００が完成する。

【0039】

次に、図５（ｂ）に示すように、プリフォーム１００を線引き（熱延伸）して光ファイバー１０を作製する。具体的には、加熱炉等によりプリフォーム１００を３００℃程度に加熱し軟化させる。そして、線引装置等を用いてプリフォーム１００を細く長く引き伸ばす。これにより、プリフォーム１００内に作られた屈折率分布を維持した状態で、光ファイバー１０を作製することができる。この工程により、中空管１２０の外壁面から露出する光触媒粒子１５の表面積が増加する。

【0040】

［リアクター］
図６は、第１の実施の形態に係る光ファイバーを用いたリアクターを例示す模式図である。図６を参照するに、リアクター１は、光ファイバー１０と、光源２０と、結合光学系３０とを有している。

【0041】

光源２０は、光ファイバー１０のコア１１に入射し、光ファイバー１０に添加された光触媒粒子１５を励起される光を発する任意の光源を用いることができる。光源２０は、光ファイバー１０に添加された光触媒粒子１５を直接励起される励起光を発する光源でもよいし、後述の第２の実施の形態に示すように、蛍光色素等を励起して光触媒粒子１５の励起光を発生される光源であってもよい。

【0042】

光触媒粒子１５として例えば酸化チタンを用いる場合には、紫外光により励起できるため、光源２０としては、例えば、紫外光を出射可能なレーザやＬＥＤ（Light Emitting Diode）、紫外線ランプ等を用いることができる。或いは、光源２０として、蛍光色素等を励起して光触媒粒子１５の励起光となる紫外光を発生されるレーザやＬＥＤ等（紫外光よりも短波長の光を出射可能な光源）を用いることができる。

【0043】

結合光学系３０は、光源２０の出射光を効率よく光ファイバー１０のコア１１の端部に入射させる機能を有している。結合光学系３０としては、例えば、コリメータレンズや集光レンズ等を用いることができる。結合光学系３０は、複数の光学素子を組み合わせた構成であってもよい。

【0044】

但し、光源２０や結合光学系３０は、必要に応じて設ければよく、例えば、太陽光を光源として用い、光ファイバー１０単体で、或いは光ファイバー１０と結合光学系３０で、リアクターとして機能させることも可能である。

【0045】

リアクター１は、光ファイバー１０を遮光部に挿入して使用することができる。例えば、リアクター１の光ファイバー１０を懸濁液の深部や湾曲した配管内部等の遮光部に挿入し、光源２０を点灯する。光源２０からの出射光は、結合光学系３０を介して光ファイバー１０のコア１１の端部に入射しコア１１内を伝播するが、コア１１を伝播する光の一部はクラッド１２に漏出する。

【0046】

クラッド１２に漏出した光は、クラッド１２の半径方向に分布する高屈折率の光触媒粒子１５によりクラッド１２の外壁面１２ｓへ向けて導光され、クラッド１２の外壁面１２ｓから露出する光触媒粒子１５に達し、光触媒粒子１５を励起する。クラッド１２の外壁面１２ｓから露出する光触媒粒子１５が励起されることにより、光ファイバー１０の周囲の洗浄及び殺菌を行うことができる。

【0047】

このように、リアクター１は、懸濁液の深部や湾曲した配管内部等の直接的に光を照射できない遮光部に光ファイバー１０を挿入し、光触媒粒子１５を励起させることができるため、遮光部内の洗浄及び殺菌を行うことができる。

【0048】

ここで、図７を参照しながら、光ファイバー１０の奏する効果について説明する。図７は、光触媒粒子を備えた従来の光ファイバーのクラッド外壁面近傍を例示する部分拡大断面図であり、光ファイバーを長手方向に垂直な平面で切断した断面の一部を示している。

【0049】

図７に示す従来の光ファイバーは、クラッド１２の材料として石英を用いている。そして、石英からなるクラッド１２の外壁面１２ｓの外側に光触媒粒子１５を塗布している。なお、クラッド１２内には、光触媒粒子１５は添加されていない。

【0050】

そのため、各々の光触媒粒子１５はクラッド１２に埋め込まれた部分がなく、全体がクラッド１２から露出している。この構造では、クラッド１２の外壁面１２ｓに塗布できる光触媒粒子１５の密度や光ファイバーの構造の設計自由度に限界がある上、光触媒粒子１５が剥離し易いという問題がある。

【0051】

なお、従来の光ファイバーにおいて、コア１１の外壁面に光触媒粒子１５を塗布する場合もあるが、この場合にもクラッド１２の外壁面１２ｓに光触媒粒子１５を塗布する場合と同様の問題が生じる。

【0052】

これに対して、本実施の形態に係る光ファイバー１０では、図２に示したように、クラッド１２の外壁面１２ｓの近傍の光触媒粒子１５は、クラッド１２の外壁面１２ｓから部分的に露出又は突出し、一部がクラッド１２に埋め込まれて強固に固定された状態である。従って、従来の光ファイバーに比べて、クラッド１２の外壁面１２ｓから光触媒粒子１５を剥離し難くすることができる。

【0053】

又、低弾性の石英とは異なり、ポリマーからなる光ファイバー１０は高弾性であるため、光ファイバーが折れて刺さる等の懸念も石英より少なく、生体内の殺菌及び洗浄へ応用することもできる。すなわち、光ファイバー１０は、懸濁液の深部や湾曲した配管内部等の直接的に光を照射できない遮光部のみでなく、生体内の遮光部（例えば、肛門、血管、食道等の生体内の細い部分）の殺菌及び洗浄を行うことができる。

【0054】

又、光触媒粒子を備えた従来の光ファイバーでは、クラッド１２の外壁面１２ｓに光触媒粒子１５を塗布する工程が追加となるため、製造コストの上昇に繋がる。一方、光ファイバー１０では、容器２００内にクラッド１２の原料母材にあたる液状のモノマー１２０Ａを注入する際にモノマー１２０Ａに光触媒粒子１５を添加するだけで、実質的な工程追加が不要であるため、製造コストが上昇することもない。

【0055】

なお、石英を用いた光ファイバーでは、線引きの際に２０００℃程度に加熱する必要がある。しかし、酸化チタン等の光触媒粒子を２０００℃程度に加熱すると光触媒粒子としての作用が低下するため、石英を用いた光ファイバーの製造工程では、本発明のように線引き前に光触媒粒子を添加しておくことは困難である。そのため、石英を用いた光ファイバーの製造工程では、必然的に、線引き後の光ファイバーのクラッドの外壁面に光触媒粒子を塗布する工程が必要となる。

【0056】

光ファイバー１０では３００℃程度で線引きできるため、線引き工程により酸化チタン等の光触媒粒子の作用が低下することはない。酸化チタンを例にすると、９００℃付近で相転移が起き、光触媒としての活性が低下する。

【0057】

なお、光ファイバー１０は、単体で上市されてもよいし、光源２０等と組み合わせてリアクター１として上市されてもよい。又、中空管１２０として上市されてもよいし、プリフォーム１００として上市されてもよい。中空管１２０やプリフォーム１００として上市された場合には、中空管１２０やプリフォーム１００の入手者がコア１１の原料母材にあたる液状のモノマーの注入や線引きの工程を実行し、光ファイバー１０を完成させることができる。

【0058】

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、本発明に係る光導波路の他の例として、コアに蛍光色素が分散された光ファイバーを示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0059】

図８は、第２の実施の形態に係る光ファイバーを例示す斜視図である。図９は、第２の実施の形態に係る光ファイバーを例示す断面図であり、光ファイバーを中心軸を通る長手方向に平行な平面で切断した断面を示している。

【0060】

図８及び図９に示す光ファイバー１０Ａは、コア１１に蛍光色素１９が分散されている点が、光ファイバー１０（図１等参照）と相違する。蛍光色素１９は、例えば、図５（ａ）に示す工程において、中空管１２０の中心部の円柱状の空洞に、コア１１の原料母材にあたる液状のモノマーを注入する際に、液状のモノマーに添加することができる。

【0061】

蛍光色素１９は、コア１１に照射された励起光を吸収して励起光よりも長波長の光を発光する。蛍光色素１９としては、量子発光効率が高く、耐熱性が高く、経年退色しにくく、母材への相溶性が高いものを用いることが望ましい。蛍光色素１９としては、例えば、シアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、ローダミン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピラン誘導体、半導体ドット蛍光体、希土類蛍光体等を用いることができる。

【0062】

ここで、半導体ドット蛍光体とは、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＣｕＩｎＳ／ＺｎＳ等を原料とする直径が数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の粒子である。又、希土類蛍光体とは、一般的に白色ＬＥＤに使用されるＥｕ^２＋、Ｃｅ^３＋、Ｍｇ^４＋等の発光イオンを有する蛍光体である。

【0063】

コア１１に入射する波長λ_１の光は、蛍光色素１９により吸収され、異なる波長λ_２の光に変換されて放出される。この時、波長λ_２の光は指向性を失うため、波長λ_２の光の一部はクラッド１２に漏出する。

【0064】

クラッド１２に漏出した波長λ_２の光の全部又は一部はクラッド１２の外壁面１２ｓから露出する光触媒粒子１５に達し、光触媒粒子１５を励起する。クラッド１２の外壁面１２ｓから露出する光触媒粒子１５が励起されることにより、第１の実施の形態と同様に光ファイバー１０Ａの周囲の洗浄及び殺菌を行うことができる。なお、波長λ_２の光は、光触媒粒子１５を励起できる波長領域（光触媒粒子１５が酸化チタンであれば紫外光）でなければならない。

【0065】

このように、コア１１に蛍光色素１９を分散させて、光触媒粒子１５を励起する光を積極的にクラッド１２に漏出させてもよい。なお、クラッド１２に漏出した波長λ_２の光は指向性を失っているため、波長λ_２の光の全部又は一部は必然的にクラッド１２の外壁面１２ｓから露出する光触媒粒子１５に達する。そのため、光ファイバー１０Ａでは、必ずしも、光触媒粒子１５をクラッド１２の内壁面側から外壁面１２ｓ側に近づくにつれ濃度が上昇するように分布させなくてもよい。

【0066】

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0067】

例えば、本発明に係る光導波路は、必ずしも光ファイバーとする必要はなく、コアとクラッドとを有する任意の形状の導波路構造を用いることができる。例えば、光ファイバーのようなファイバー型光導波路に代えて、スラブ型光導波路を用いてもよい。

【0068】

又、コアの材料は固体ではなく液体であっても構わない。この場合、コアの材料としては、例えば、イマージョンオイル等を用いることができる。

【符号の説明】

【0069】

１ リアクター
１０、１０Ａ 光ファイバー
１１ コア
１２ クラッド
１２ｓ クラッドの外壁面
１５ 光触媒粒子
１９ 蛍光色素
２０ 光源
３０ 結合光学系
１００ プリフォーム
１１０ 柱体
１２０ 中空管
１２０Ａ モノマー
１２０ｘ 空洞
２００ 容器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】