CN113227012A - 长的长度的均匀照明光漫射光纤 - Google Patents

长的长度的均匀照明光漫射光纤 Download PDF

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Abstract

本公开内容的实施方式涉及光漫射元件。光漫射元件包括具有第一折射率的玻璃纤芯。光漫射元件还包括围绕玻璃纤芯的包层。包层包括包层内表面和包层外表面。包层内表面和包层外表面限定了5μm至30μm的包层厚度。包层具有小于玻璃纤芯的第一折射率的第二折射率。光漫射元件还包括围绕包层的涂层。涂层具有涂层内表面和涂层外表面。涂层内表面与包层外表面接触。涂层外表面定义了光漫射元件的最外表面，以及涂层包括第一散射中心。

Description

长的长度的均匀照明光漫射光纤
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119，要求2018年12月19日提交的美国临时申请系列第62/782,078号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术
本公开内容总体上涉及光漫射光纤，具体地，涉及在长的长度(例如，至少30m)上具有均匀照明的光漫射光纤。光漫射光纤沿着光纤的纵轴径向地散射光。在一些光漫射光纤中，通过空穴(例如，气泡或空气线)沿着光漫射光纤的长度散射光。此类光纤在短距离上使得光均匀地发生扩散，但是这些光纤无法在长距离上提供均匀照明。
发明内容
本公开内容的一个实施方式涉及光漫射元件。光漫射元件包括具有第一折射率和具有外表面的玻璃纤芯。光漫射元件还包括围绕玻璃纤芯的包层。包层包括包层内表面和包层外表面。包材内表面与玻璃纤芯的外表面接触。包层内表面和包层外表面限定了5μm至30μm的包层厚度。包层具有小于玻璃纤芯的第一折射率的第二折射率。光漫射元件还包括围绕包层的涂层。涂层具有涂层内表面和涂层外表面。涂层内表面与包层外表面接触。涂层外表面定义了光漫射元件的最外表面，以及涂层包括第一散射中心。
本公开内容的额外实施方式涉及形成光漫射元件的方法。在方法中，形成玻璃纤芯。在玻璃纤芯上形成厚度为5μm至30μm的包层。包层的折射率低于玻璃纤芯。在包层上形成涂层。涂层包括第一散射中心。
本公开内容的额外实施方式涉及照明系统。照明系统包括光源和光漫射元件。光源构造成产生光，其中，来自光源的一部分光的波长为440nm至2000nm。光漫射元件包括玻璃纤芯、包层和涂层。玻璃纤芯包括第一折射率以及限定了至少30m长度的纵轴。包层沿着纵轴围绕玻璃纤芯，以及包层具有小于玻璃纤芯的第一折射率的第二折射率。涂层围绕包层，以及涂层包括第一散射中心。光源与光漫射元件光学耦合。此外，来自光源的波长为2000nm的光具有第一散射强度，以及来自光源的波长为440nm的光具有第二散射强度。在照明系统中，在至少30m的光漫射元件长度上，第一散射强度与第二散射强度相差在5％之内。
在以下的详细描述中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域技术人员而言是容易理解的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。
要理解的是，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。
所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1显示根据示例性实施方式的光漫射光纤的横截面图。
图2显示根据示例性实施方式的光漫射光纤的另一横截面图。
具体实施方式
本公开内容的实施方式提供了在长的长度(例如，至少30m上)具有均匀照明的光漫射元件，例如光漫射光纤。简单来说，光漫射光纤包括纤芯、包层和涂层。通常来说，纤芯由具有第一折射率的玻璃制成，以及包层由具有小于第一折射率的第二折射率的玻璃或聚合物制成。由于从具有较高折射率的介质过渡到具有较低折射率的介质，在纤芯与包层的界面处发生瑞利散射，并且由于瑞利散射与光波长的四次方根(λ-4)成比例，波长在红光谱内的光在包层中的消散通常比波长在蓝光谱内的光更快。因此，在本公开内容的实施方式中，操控包层厚度来俘获在纤芯中以及在纤芯/包层界面处发生瑞利散射的光的渐消尾部(evanescent tail)。通过这种方式，从光漫射光纤扩散的光是更为均匀的，因为尽管存在光谱上的波长差异，但是光谱上的光均匀地穿过包层(即，在相关光谱上的波长依赖性散射较为平坦)。然后，通过涂层中所含的散射中心，在涂层中对穿过包层的光进行散射。通过这种方式，还使得光在所有方向上均匀散射。
在其他实施方式中，包层还包括散射中心，例如纳米颗粒。具体来说，包层和/或涂层中所含的散射中心不是倾向于导致短的漫射长度的空穴(例如，SO2气泡或空气线)。如本文所用，LDF的漫射长度是这样的长度，在该长度上，进入光纤的光的90％从光纤散射出去。本文公开的LDF实施方式具有至少30m且甚至最高至100m的漫射长度。本文将更完整地讨论这些和其他实施方式，并且本文所讨论的实施方式以示意性方式而不是限制性方式呈现。
图1描绘了具有圆形横截面的光漫射光纤(LDF)10的横截面。LDF 10包括纤芯12、包层14和涂层16。在涂层16中布置了散射中心18，其有助于光从LDF 10发生均匀漫射。如图2所示，在实施方式中，包层14也可以含有散射中心18。包层14布置在纤芯12的纤芯外表面20上，以及涂层16布置在包层14的包层外表面22上。在实施方式中，涂层外表面24定义了LDF 10的最外程度(例如，径向最外表面)。在运行时，光源供给的光进入纤芯12并引导通过LDF 10。被引导的光在LDF 10中的传播方向在本文中可以被称为纵向或轴向。散射中心18实现了LDF 10中传播的光的散射。
如本文所用，散射是指沿着除了纵向方向之外的方向进行传播的光的重新定向。散射光的方向可被称为离轴方向、横向方向或横置方向。至少一部分的散射光穿过LDF 10的涂层外表面24并离开LDF 10从而提供照明效果。照明效果可以是例如通过沿着LDF 10的全部长度或一部分长度的照明而提供的宽阵列照明。
纤芯12的纤芯外表面20定义了第一横截面尺度D1。在实施方式中，平均来说，在LDF 10的长度上，纤芯12的横截面尺度D1可以是：至少65μm，或者至少80μm，或者至少100um，或者至少150μm，或者至少170μm，或者至少200μm，或者至少250μm，或者至少300μm，或者65μm至500μm，或者100μm至400μm，或者200μm至350μm，或者其间的任何子范围。
包层14的包层外表面22定义了第二横截面尺度D2。在实施方式中，无论第一横截面尺度D1的尺寸如何，第二横截面尺度D2比第一横截面尺度D1大了5μm至20μm。因此，在实施方式中，包层14的厚度(即，沿着LDF10的长度，纤芯外表面20与包层外表面22之间的平均距离)可以是：至少5μm，或者至少10μm，或者至少15μm，或者至少20μm，或者至少25μm，或者5μm至30μm，或者10μm至30μm，或者15μm至30μm，或者20μm至30μm，或者25μm至30μm，或者5μm至25μm，或者5μm至20μm，或者5μm至15μm，或者其间的任何子范围。
在实施方式中，对包层14的厚度进行操控以调节发生散射的红光的水平。例如，提供较薄的包层14(例如，更接近5μm)会允许从LDF 10散射更多的红光，而提供较薄的包层14(例如，更接近30μm)会导致较少的红光从LDF 10发生散射。在实施方式中，对于进入LDF 10的波长为440nm至2000nm的光，波长为2000nm的光的散射强度与波长为440nm的光的强度相差在5％以内。此外，厚度为5μm至30μm的包层14会在包层14中经受小于10％的吸收损耗。
在实施方式中，涂层16的涂层外表面24定义了第三横截面尺度D3。在实施方式中，第三横截面尺度D2比第二横截面尺度D2大了20μm至50μm。因此，在实施方式中，围绕包层14的涂层16的厚度(即，沿着LDF 10的长度，包层外表面22与涂层外表面24之间的平均距离)是：至少20μm，至少30μm，至少40μm，或者至少50μm，或者20μm至50μm，或者20μm至40μm，或者20μm至30μm，或者40μm至50μm，或者30μm至50μm。在实施方式中，涂层外表面24限定了约为230μm、约为300μm、约为400μm、约为500μm或者约为550μm的LDF 10的径向最外程度。
应注意的是，LDF 10还具有长度，该长度具有长度尺度。长度尺度是沿着LDF 10的纵轴的尺度，以及横截面尺度是与光传播方向成横向的方向。例如，在LDF 10具有杆构造的情况下，LDF 10的长度尺度是沿着纵轴的尺度，横截面可以是圆形的，以及横截面尺度可以是直径D3，如图1和2所示。但是，要理解的是，光漫射元件的横截面可以是任意形状，并且可以包括圆形或平坦侧面形(flat sides)。横截面的形状可以包括圆形、椭圆形、正方形、矩形和多边形以及包括圆形和平坦侧面形组合的形状。因此，如本文所用，横截面尺度是指连接横截面的轮廓(例如圆周、周长)上的两个点的最长直线距离。例如，对于圆形横截面，横截面尺度为直径；对于椭圆横截面，横截面尺度是长轴的长度；以及对于正方形或矩形横截面，横截面尺度是对角之间的距离。还要理解的是，横截面的形状和/或尺度沿着光漫射元件的长度尺度可以是恒定的或者是可变的。例如，具有圆形横截面的光漫射元件可以是锥形的，其中圆形横截面的直径沿着光漫射元件的长度而变化。
对于上文所讨论的长度尺度，本公开内容主要涉及长的LDF 10。因此，在实施方式中，LDF 10的长度是至少30m。在实施方式中，LDF 10的长度是：30m至100m，或者40m至100m，或者50m至100m，或者60m至100m，或者70m至100m，或者80m至100m，或者90m至100m，或者30m至90m，或者30m至80m，或者30m至70m，或者30m至60m，或者30m至50m，或者30m至40m，以及其间的所有子范围。
在实施方式中，纤芯12是玻璃，例如二氧化硅玻璃或者改性二氧化硅玻璃。在实施方式中，包层14可以是玻璃或聚合物。用于包层14的玻璃包括二氧化硅玻璃或者改性二氧化硅玻璃。用于包层14的聚合物包括丙烯酸酯聚合物和/或氟改性聚合物。在实施方式中，涂层16是聚合物，例如丙烯酸酯聚合物。在对纤芯12和包层14的材料进行选择时，选择纤芯12的折射率高于包层14。此外，在选择涂层16的材料时，选择具有高于包层14的折射率的材料。
如上文简要提到的那样，纤芯12与包层14之间的折射率差异实现了将纤芯作为波导以及导致纤芯中与纤芯/包层界面处的瑞利散射。对于LDF 10，可以以数值孔径(NA)(其等于(n纤芯 2–n包层 2)，n纤芯>n包层)来考虑折射率，在实施方式中，NA是：0.20至0.45，或者0.25至0.45，或者0.30至0.45，或者0.35至0.45，或者0.40至0.45，或者0.20至0.40，或者0.20至0.35，或者0.20至0.30，或者0.20至0.25，或者其间的任何子范围。对于400nm至2000nm之间的光谱，在0.58μm波长的二氧化硅玻璃纤芯12的折射率n纤芯约为1.459。在纤芯12是二氧化硅玻璃的实施方式中，用于包层14的组合物在0.58μm波长的折射率n包层约为1.388至约1.445。
在实施方式中，用于包层14的聚合物是包层组合物的固化产物，其包含可固化交联剂、可固化稀释剂和聚合引发剂。包层组合物可以包括一种或多种可固化交联剂、一种或多种可固化稀释剂和/或一种或多种聚合引发剂。在实施方式中，可固化交联剂基本上不含氨基甲酸酯和脲官能团。
如本文所用，术语“可固化”旨在表示当暴露于合适的固化能量源时，所述组分包括一种或多种能够形成共价键的可固化官能团，所述共价键参与将组分连接到其自身或其它组分以形成聚合物包层材料(即，固化产物)。固化过程可能由辐射或热能引起。可辐射固化组分是当以足够长的时间段暴露于合适强度合适波长的辐射下时，可以被诱发进行固化反应的组分。辐射固化反应可以在存在光引发剂时发生。可辐射固化组分也可以任选地是可热固化的。类似地，可热固化组分是当以足够长的时间段暴露于足够强度的热能时可以被诱发进行固化反应的组分。可热固化组分也可以任选地是可辐射固化的。
可固化组分可以包括一个或多个可固化官能团。仅具有一个可固化官能团的可固化组分在本文中可以被称为单官能可固化组分。具有两个或更多个可固化官能团的可固化组分在本文中可以被称为多官能可固化组分或多重官能可固化组分。多官能可固化组分包括在固化过程中能够形成共价键的两个或更多个官能团，并且能将交联引入在固化过程中形成的聚合物网络中。多官能可固化组分在本文中也可以被称为“交联剂”或“可固化交联剂”。在固化过程中参与共价键形成的官能团的例子在下文中被标识。
在以下的包层组合物的描述中，将讨论用于形成包层聚合物的包层组合物的各种组分，并且包层组合物中特定组分的量将依照重量百分比(wt％)或份/一百(pph)来指定。包层组合物的组分包括基础组分和添加剂。基础组分的浓度将按照wt％来表示，添加剂的浓度将按照pph来表示。
如本文所用，特定基础组分的重量百分比是指在不包括添加剂的基础上存在于包层组合物中的组分的量。无添加剂包层组合物仅包含基础组分，且在本文中可以称为基础组合物或基础包层组合物。存在于包层组合物中的一种或多种交联剂组分、一种或多种稀释剂组分和一种或多种聚合引发剂可以单独地被认为是基础组分以及共同地被认为是基础组合物。基础组合物最少包括可辐射固化组分和聚合引发剂。可辐射固化组分可以是可辐射固化交联剂或可辐射固化稀释剂。但是，基础组合物可以包括一种或多种可辐射固化交联剂组分、一种或多种可辐射固化稀释剂组分、一种或多种非可辐射固化组分和一种或多种聚合引发剂。包层组合物中的基础组分的总量在本文中被认为等于100重量％。
添加剂是任选的，并且可以包括粘合促进剂、抗氧化剂、催化剂、载体或表面活性剂、增粘剂、稳定剂和光增亮剂中的一种或多种。下文更详细地描述代表性添加剂。在本文中，引入包层组合物中的添加剂的量以相对于基础组合物的份/一百(pph)来表示。例如，如果将1g特定添加剂加入100g基础组合物中，则添加剂的浓度将在本文中表示为1pph。
在一个实施方式中，可固化交联剂是包层组合物的可辐射固化组分，因此它包括能够参与交联剂共价键合成或交联成聚合物包层材料的一种或多种官能团。在一个实施方式中，可固化交联剂包括两个或更多个可辐射固化的官能团。能够参与交联的示例性官能团包括α，β-不饱和酯、酰胺、酰亚胺或乙烯基醚基团。
在一个实施方式中，可固化交联剂基本上不含氨基甲酸酯或脲官能团。可固化交联剂也可以基本上不含硫代氨基甲酸酯或硫代脲基团。对于“基本上不含”，优选小于1重量％的可固化交联剂组分包括(硫代)氨基甲酸酯或(硫代)脲基团。在优选实施方式中，小于0.5重量％的总可固化交联剂组分包括(硫代)氨基甲酸酯或(硫代)脲基团。在最优选实施方式中，可固化交联剂组分完全不含(硫代)氨基甲酸酯和(硫代)脲基团这两者。
当标识诸如氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯基团、或脲和硫脲基团、或异氰酸酯或硫代异氰酸酯基团之类的某些基团时，这些基团可以在本文中一般被标识为(硫代)氨基甲酸酯、(硫代)脲、或(硫代)异氰酸酯或二(硫代)异氰酸酯以表示硫原子可存在于或不存在于基团中。此类基团在本文中可以称为(硫代)基团，并且含有(硫代)基团的组分在本文中可以称为(硫代)组分。本文的实施方式延伸到包层组合物，所述包层组合物包括在(硫代)官能团中含有硫原子或不含硫原子的(硫代)组分，以及如下组合物，所述组合物包括含有硫原子的一些(硫代)组分和不含硫原子的一些(硫代)组分。
在某些实施方式中，可固化交联剂组分包括一种或多种多元醇，其包含两个或多个α，β-不饱和酯、酰胺、酰亚胺或乙烯基醚基团或它们的组合。这些多元醇交联剂的示例性类别包括但不限于包含超过一种丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酯、富马酸酯、丙烯酰胺、马来酰亚胺或乙烯基醚组的多元醇丙烯酸酯、多元醇甲基丙烯酸酯、多元醇马来酸酯、多元醇富马酸酯、多元醇丙烯酰胺、多元醇马来酰亚胺或多元醇乙烯基醚。可固化交联剂的多元醇部分可以是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇或烃多元醇。
可固化交联剂组分的分子量优选约为150g/摩尔至约15000g/摩尔之间，在一些实施方式中优选约为200g/摩尔至约9000g/摩尔之间，在一些实施方式中优选约为1000g/摩尔至约5000g/摩尔之间，在其它实施方式中优选约为200g/摩尔至约1000g/摩尔之间。可固化交联剂的分子量还可以是100g/摩尔至3000g/摩尔范围内，或是150g/摩尔至2500g/摩尔范围内，或是200g/摩尔至2000g/摩尔范围内，或是500g/摩尔至1500g/摩尔的范围内。
可固化交联剂组分以约1％至约20％重量的量，或者以约2％至约15％重量的量，或者以约3％至约10％重量的量存在于包层组合物中。
可固化的稀释剂是通常较低的分子量(即，约120至600g/摩尔)的液体单体，其被添加到制剂中以控制粘度从而提供用常规液体涂层设备涂敷涂层组合物所需的流动性。可固化的稀释剂包含至少一种官能团，其在固化过程中激活时允许将稀释剂从可固化交联剂和其它可固化组分连接至在固化过程中形成的聚合物。可存在于可固化稀释剂中的官能团包括但不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酯、富马酸酯、马来酰亚胺、乙烯基醚和丙烯酰胺基团。
为了增加光纤的数值孔径以及改善与高数值孔径光源的耦合效率，可能希望降低用于包层14的材料的折射率。这可以通过结合包层组合物中所用的交联剂和/或单体稀释剂的氟化或部分氟化的类似物来实现。可以采用本领域已知方法来制备交联剂和单体稀释剂的氟取代变化形式。
单官能稀释剂将仅包含单个反应性(可固化的)官能团，而多官能稀释剂将包含两个或多个反应性(可固化的)官能团。尽管前者可以在固化期间连接到包层聚合物网络，但是后者可以在包层聚合物网络内形成交联。
当希望使用防水组分时，稀释剂组分将基于其与所选的一种或多种防水交联剂或一种或多种组分的相容性被选择。不是所有的此类液体单体都可以被成功地与一种或多种防水性交联剂或一种或多种组分混合和共聚，因为此类一种或多种交联剂或一种或多种组分是高度非极性的。为了满意的包层组合物的相容性和防水性，希望使用包含较高饱和的脂族单丙烯酸酯单体或二丙烯酸酯单体或烷氧基丙烯酸酯单体的液体丙烯酸酯单体组分。
合适的多官能烯键式不饱和单体稀释剂包括但不限于：羟甲基丙烷聚丙烯酸酯，其经过或者未经过烷氧基化，例如乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，乙氧基化程度大于或等于3，优选是3至约30(例如，购自IGM树脂公司(IGM Resins)的Photomer 4149和购自沙多玛有限公司(Sartomer Company,Inc.)的SR499)，丙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧基化程度大于或等于3，优选是3-30(例如，购自IGM树脂公司的Photomer 4072；和购自沙多玛有限公司的SR492和SR501)以及二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(例如，购自IGM树脂公司的Photomer 4355)；烷氧基化的甘油基三丙烯酸酯，例如，丙氧基化的甘油基三丙烯酸酯，丙氧基化程度大于或等于3(例如，购自IGM树脂公司的Photomer 4096和购自沙多玛有限公司的SR9020)；赤藓醇聚丙烯酸酯，其经过或者未经烷氧基化，例如，季戊四醇四丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR295)、乙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR494)和二季戊四醇五丙烯酸酯(例如，购自IGM树脂公司的Photomer4399和购自沙多玛有限公司的SR399)；异氰脲酸酯聚丙烯酸酯，其是通过适当官能化的异氰脲酸酯与丙烯酸或丙烯酰氯反应形成的，例如，三-(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR368)和三-(2-羟基乙基)异氰脲酸酯二丙烯酸酯；醇聚丙烯酸酯，其经过或者未经烷氧基化，例如，三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的CD406)、烷氧基化的己二醇二丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的CD564)、三亚丙基二醇二丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR306)和乙氧基化的聚乙二醇二丙烯酸酯，乙氧基化程度大于或等于2，优选约为2-30；环氧丙烯酸酯，其是通过将丙烯酸酯添加到双酚A二缩水甘油醚等形成的(例如，购自IGM树脂公司的Photomer 3016)；以及单环和多环环芳族或非芳族聚丙烯酸酯，例如二环戊二烯二丙烯酸酯。
还希望使用一定量的单官能烯键式不饱和单体稀释剂，其可以被引入来影响固化产物吸收水的程度、与其他包层组合物材料粘附的程度或者应力下的行为。示例性单官能烯键式不饱和单体稀释剂包括但不限于：羟基烷基丙烯酸酯，例如，2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯和2-羟基丁基丙烯酸酯；长链和短链烷基丙烯酸酯，例如，甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丙基丙烯酸酯、异丙基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯、戊基丙烯酸酯、异丁基丙烯酸酯、叔丁基丙烯酸酯、戊基丙烯酸酯、异戊基丙烯酸酯、己基丙烯酸酯、庚基丙烯酸酯、辛基丙烯酸酯、异辛基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛(Sartomer)有限公司的SR440和购自CPS化学品公司(CPS Chemical Co.)的Ageflex FA8)，2-乙基己基丙烯酸酯、壬基丙烯酸酯、癸基丙烯酸酯、异癸基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR395和购自CPS化学品公司的Ageflex FA10)，十一烷基丙烯酸酯、十二烷基丙烯酸酯、十三烷基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR489)、月桂基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR335、购自新泽西州旧桥(Old Bridge,N.J.)的CPS化学品公司的Ageflex FA12和购自IGM树脂公司的Photomer 4812)、十八烷基丙烯酸酯、和硬脂酰丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR257)；氨基烷基丙烯酸酯，例如，二甲基氨基乙基丙烯酸酯、二乙基氨基乙基丙烯酸酯和7-氨基-3,7-二甲基辛基丙烯酸酯；烷氧基烷基丙烯酸酯，例如，丁氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基乙基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR339，购自CPS化学品公司的Ageflex PEA和购自IGM树脂公司的Photomer 4035)、苯氧基缩水甘油基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的CN131)、月桂氧基缩水甘油基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的CN130)和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR256)；单环和多环环芳族或者非芳族丙烯酸酯，例如环己基丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、二环戊二烯丙烯酸酯、二环戊基丙烯酸酯、三环癸基丙烯酸酯、冰片基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛公司的SR423和SR506和购自CPS化学品公司的Ageflex IBOA)、四氢糠基丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR285)、己内酯丙烯酸酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR495和购自康涅狄格州丹伯里的联合碳化物公司(Union Carbide Company,Danbury,Conn)的Tone M100)、和丙烯酰基吗啉；基于醇的丙烯酸酯，例如，聚乙二醇单丙烯酸酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、甲氧基乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇丙烯酸酯，和各种烷氧基化烷基酚丙烯酸酯，例如，乙氧基化(4)壬基酚丙烯酸酯(例如，购自IGM树脂公司的Photomer 4003，和购自沙多玛有限公司的SR504)、和丙氧基化壬基酚丙烯酸酯(例如，购自IGM树脂公司的Photomer 4960)；丙烯酰胺，例如二丙酮丙烯酰胺、异丁氧基甲基丙烯酰胺、N,N’-二甲基-氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、和叔辛基丙烯酰胺；乙烯基化合物，例如N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺(都购自新泽西州韦恩的国际特种产品公司(International Specialty Products,Wayne,N.J.))；以及酸酯，例如，马来酸酯和富马酸酯。
可固化的单体稀释剂可包括单一稀释剂组分，或两种或更多种稀释剂组分的组合。通常来说，在包层组合物中存在的可固化单体稀释剂的量(或者可固化单体稀释剂的总量)是约10至约60重量％，更优选是约20至约50重量％，以及最优选是约25至约45重量％。
包层组合物包括聚合引发剂。聚合引发剂是在将其施加到光漫射元件的芯之后，适合引起包层组合物的聚合(即，固化)的试剂。适用于包层组合物的聚合引发剂包括热引发剂、化学引发剂、电子束引发剂和光引发剂。光引发剂是优选的聚合引发剂。对于大多数基于丙烯酸酯的包层聚合物制剂，优选常规光引发剂，例如已知的酮类光引发剂和/或氧化膦光引发剂。当用于本文的包层组合物时，光引发剂存在的量足以提供快速紫外固化。通常，这包括约0.5至约10.0重量％，更优选地约1.5至约7.5重量％。
当使用少量但是有效量的光引发剂来促进辐射固化时，应该提供合理的固化速度而不造成涂料组合物的过早凝胶化。所需的固化速度是足以导致涂层材料基本上固化的任意速度。
合适的光引发剂包括但不限于：1-羟基环己基苯基酮(例如，购自巴斯夫公司(BASF)的Irgacure 184)，(2,6-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦(例如，市售可得自巴斯夫公司的掺混物Irgacure 1800、1850和1700)，2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(例如，购自巴斯夫公司的Irgacure 651)，二(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基-氧化膦(例如，购自巴斯夫公司的Irgacure 819)，(2,4,6-三甲基苯甲酰)二苯基氧化膦(例如，购自德国慕尼黑巴斯夫公司的Lucerin TPO)，乙氧基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(例如，购自巴斯夫公司的Lucerin TPO-L)，及其组合。
聚合物包层组合物还可以包含一种或多种添加剂。代表性添加剂包括粘合促进剂、抗氧化剂、催化剂、载体或表面活性剂、增粘剂、稳定剂和光学增亮剂。一些添加剂(例如催化剂、反应型表面活性剂和光学增亮剂)可用来控制聚合过程，从而可以影响由包层组合物形成的固化产物的物理性质(例如模量、玻璃转化温度)。其它添加剂可以影响包层组合物的固化产物的完整性(例如保护其免受解聚或氧化劣化)。
粘合促进剂增强了包层14与下方玻璃纤芯12的粘合。可以使用任意合适的粘合促进剂。合适的粘合促进剂的示例包括，但不限于：有机官能化硅烷、钛酸酯、锆酸酯及其混合物。一种优选的类型是聚(烷氧基)硅烷。其它合适的粘合促进剂包括但不限于：二(三甲氧基硅烷基乙基)苯，3-巯基丙基三甲氧基硅烷[3-MPTMS，可购自美国宾夕法尼亚州布里斯托市联合化学技术公司(United Chemical Technologies,Bristol,PA)，也可购自美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔市杰里斯特公司(Gelest,Morrisville,PA)]、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(可购自杰里斯特公司)、和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(可购自杰里斯特公司)和二(三甲氧基硅烷基乙基)苯(可购自杰里斯特公司)。其它合适的粘合促进剂如Lee等人的美国专利号4,921,880和5,188,864所述，其全文分别通过引用结合入本文。所用粘合促进剂的量是约0.1至约10pph，更优选是约0.25至约3pph(如果存在的话)。
可以使用任意合适的抗氧化剂。优选的抗氧化剂包括但不限于：双位阻酚硫化物或者硫代二亚乙基二(3,5-二叔丁基)-4-羟基氢肉桂酸酯(例如，购自巴斯夫公司的Irganox 1035)、2,6-二叔丁基-4-甲基酚(BHT)。抗氧化剂的用量是约0.1pph至约3pph，更优选是约0.25ppm至约2pph(如果存在的话)。
合适的载剂，更具体来说，起到反应性表面活性剂功能的载剂，包括聚烷氧基聚硅氧烷。优选的示例性载剂可购自美国弗吉尼亚州霍普维尔市的戈德施密特化学公司(Goldschmidt Chemical Co.(Hopewell,Va.))，商品名为TEGORAD 2200和TEGORAD 2700(丙烯酸酯化硅氧烷)。这些反应性表面活性剂可以优选以约0.01pph至约5pph，更优选约0.25pph至约3pph的量存在。其它合适的载体类型是多元醇和非反应性表面活性剂。合适的多元醇和非反应性表面活性剂的示例包括，但不限于：可购自宾夕法尼亚州新城广场的拜尔公司(Bayer)的多元醇Acclaim 3201(聚(乙氧烷-共聚-丙氧烷),和可购自购自戈德施密特化学公司的非反应性表面活性剂Tegoglide 435(聚烷氧基-聚硅氧烷)。这些多元醇或非反应性表面活性剂的含量优选是约0.01pph至约10pph，更优选是约0.05pph至约5pph，最优选是约0.1pph至约2.5pph。
合适的载剂还可以是两性分子。两性分子是同时包括亲水性和疏水性片段的分子。或者，可以将疏水性片段描述成亲油性(好脂/好油)片段。增粘剂是这种两性分子的一个例子。增粘剂是能够改变聚合物产品的时间敏感流变性质的分子。一般地，增粘添加剂会使聚合物产品在更高的应变率或剪切率下表现得更硬，而使得聚合物产品在低应变率或剪切率下更软。增粘剂是常用于粘合剂工业的添加剂，并且已知其增强了涂料产生与其上施涂了涂料的物体粘合的能力。一种优选的增粘剂是购自美国纽约州帕切斯市国际纸业公司(International Paper Co.,Purchase,N.Y.)的
Figure BDA0003124661770000121
R-40(下文称“R-40”)。R-40是包含聚醚片段的托儿油松香，属于松香树脂化学家族的成员。合适的替代增粘剂是购自埃克森公司(Exxon)的
Figure BDA0003124661770000122
系列烃增粘剂。有关
Figure BDA0003124661770000123
增粘剂的更多信息，可以参见Mao的美国专利第5242963号，其全文通过引用结合入本文。前述载剂也可以组合使用。优选地，组合物中存在的增粘剂的量是约0.01pph至约10pph，更优选是约0.05pph至约5pph。
可以使用任意合适的稳定剂。一种优选的稳定剂是四官能硫醇，例如购自美国密苏里州圣路易斯市西格玛-阿尔德里奇公司(Sigma-Aldrich(St.Louis,Mo.))的季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)。如果存在的话，稳定剂的用量是约0.01pph至约1pph，更优选是约0.01pph至约0.2pph。
可以使用任意合适的光学增亮剂。示例性光学增亮剂包括但不限于Uvitex OB，2,5-噻吩二基二(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑)(巴斯夫公司)；Blankophor KLA(购自拜耳公司(Bayer))；双苯并噁唑化合物；苯基香豆素化合物；以及二(苯乙烯基)二苯基化合物。组合物中，存在的光学增亮剂的浓度希望是约0.003pph至约0.5pph，更优选是约0.005pph至约0.3pph。
现参见涂层16，可以由包含一种或多种单体的可固化涂层组合物形成涂层16。单体可以包括烯键式不饱和化合物。可固化涂层组合物还可以包含一种或多种低聚物、一种或多种聚合引发剂以及一种或多种添加剂。在一个实施方式中，涂层16是含有氨基甲酸酯丙烯酸酯单体的涂层组合物的聚合产物。
可固化涂层组合物的单体组分可以包含一种或多种单体。所述一种或多种单体存在的量可以是50重量％或更大，或者约75重量％至约99重量％，或者约80重量％至约99重量％，或者约85重量％至约98重量％。
可固化涂层组合物的单体组分可以包含烯键式不饱和化合物。烯键式不饱和单体可以是单官能或者多官能的。官能团可以是可聚合基团和/或促进或实现交联的基团。在两种或更多种单体的组合中，组成单体可以是单官能、多官能或者单官能和多官能化合物的组合。烯键式不饱和单体的合适官能团包括但不限于，(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰胺、N-乙烯基酰胺、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基酯、酸酯，及其组合。
示例性单官能烯键式不饱和单体包括但不限于：丙烯酸羟烷基酯，例如2-羟乙基-丙烯酸酯、2-羟丙基-丙烯酸酯和2-羟丁基-丙烯酸酯；长链和短链丙烯酸烷基酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十一烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯和丙烯酸硬脂基酯；丙烯酸氨基烷基酯，例如丙烯酸二甲基氨基乙基酯、丙烯酸二乙基氨基乙基酯和丙烯酸7-氨基-3,7-二甲基辛基酯；丙烯酸烷氧基烷基酯，例如丙烯酸丁氧基乙基酯、丙烯酸苯氧基乙基酯(例如，购自沙多玛有限公司的SR339)和丙烯酸乙氧基乙氧基乙基酯；单环和多环的环状芳族或非芳族丙烯酸酯，例如丙烯酸环己基酯、丙烯酸苄基酯、双环戊二烯丙烯酸酯、丙烯酸二环戊烷酯(dicyclopentanyl acrylate)、丙烯酸三环癸烷酯、丙烯酸保米磷酯(bomylacrylate)、丙烯酸异冰片酯(例如，SR423，沙多玛有限公司)、丙烯酸四氢糠基酯(例如，SR285，沙多玛有限公司)、己内酯丙烯酸酯(例如，SR495，沙多玛有限公司)和丙烯酰吗啉；基于醇的丙烯酸酯，例如聚乙二醇单丙烯酸酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、甲氧基乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇丙烯酸酯，以及各种烷氧基化的烷基酚丙烯酸酯，例如乙氧基化(4)壬基酚丙烯酸酯(例如，Photomer4066，IGM树脂公司)；丙烯酰胺，例如双丙酮丙烯酰胺、异丁氧基甲基丙烯酰胺、N,N’-二甲基-氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N二乙基丙烯酰胺和叔辛基丙烯酰胺；乙烯基化合物，例如N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺；以及酸酯，例如马来酸酯和富马酸酯。对于上文所列的长链和短链丙烯酸烷基酯，短链丙烯酸烷基酯是具有小于或等于6个碳的烷基，长链丙烯酸烷基酯是具有大于或等于7个碳的烷基。
代表性多官能烯键式不饱和单体包括但不限于，烷氧基化双酚A二丙烯酸酯，例如乙氧基化双酚A二丙烯酸酯，烷氧基化程度大于或等于2。第二组合物的单体组分可包括：乙氧基化程度是2至约30的乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(例如，购自宾夕法尼亚州西切斯特市(West Chester,Pa.)沙多玛有限公司的SR349和SR601和购自IGM树脂公司的Photomer4025和Photomer 4028)或者丙氧基化程度大于或等于2(例如2至约30)的丙氧基化双酚A二丙烯酸酯；烷氧基化和没有烷氧基化的羟甲基丙烷聚丙烯酸酯，例如乙氧基化程度大于或等于3(例如3至约30)的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如，Photomer 4149，IGM树脂公司，和SR499，沙多玛有限公司)；丙氧基化程度大于或等于3(例如3-30)的丙氧基化-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如，Photomer 4072，IGM树脂和SR492，沙多玛公司)；二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(例如，Photomer 4355，IGM树脂公司)；烷氧基化甘油基三丙烯酸酯，例如丙氧基化程度大于或等于3的丙氧基化甘油基三丙烯酸酯(例如，Photomer 4096，IGM树脂公司和SR9020，沙多玛公司)；烷氧基化和没有烷氧基化的赤藓醇聚丙烯酸酯，例如季戊四醇四丙烯酸酯(例如，购自宾夕法尼亚州西切斯特市沙多玛有限公司的SR295)，乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯(例如，SR494，沙多玛有限公司)和二季戊四醇五丙烯酸酯(例如，Photomer 4399，IGM树脂公司和SR399，沙多玛有限公司)；通过合适官能的异氰脲酸酯与丙烯酸或丙烯酰氯反应形成的异氰脲酸酯聚丙烯酸酯，例如三-(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(例如，SR368，沙多玛有限公司)和三-(2-羟乙基)异氰脲酸酯二丙烯酸酯；烷氧基化和没有烷氧基化的醇聚丙烯酸酯，例如三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(例如，CD406，沙多玛有限公司)和乙氧基化程度大于或等于2(例如约2-30)的乙氧基化聚乙二醇二丙烯酸酯；通过双酚A二缩水甘油醚等与丙烯酸酯的加合形成的环氧丙烯酸酯(例如，Photomer 3016，IGM树脂公司)；以及单环和多环环状芳族或非芳族聚丙烯酸酯，例如二环戊二烯二丙烯酸酯和二环戊烷二丙烯酸酯。
涂层组合物可以包含或者不包含低聚组分。涂层组合物中可以存在一种或多种低聚物。可以包含的一类低聚物是烯键式不饱和低聚物。当使用时，合适的低聚物可以是单官能低聚物、多官能低聚物，或者单官能低聚物和多官能低聚物的组合。如果存在的话，低聚物组分可以包括：脂族和芳族氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸低聚物、脲(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚酯和聚醚(甲基)丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯化丙烯酸低聚物、聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物以及三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯低聚物，或其组合。涂层组合物可以不含氨基甲酸酯基团、氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物、氨基甲酸酯低聚物或者氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物。
涂层组合物的低聚物组分可以包括二官能低聚物。二官能低聚物可以具有根据如下化学式(I)的结构：
F1-R1-[氨基甲酸酯-R2-氨基甲酸酯]m-R1-F1(I)
式中，F1可以独立地是反应性官能团，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、N-乙烯基酰胺、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基酯或者本领域已知的其他官能团；R1可以独立地包括-C2-12O-、-(C2-4-O)n-、-C2-12O-(C2-4-O)n-、-C2-12O-(CO-C2-5O)n-、或者-C2-12O-(CO-C2-5NH)n-，式中，n是1-30的整数，包括例如1-10；R2可以是聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚脲，或其组合；以及m是1-10的整数，包括例如1-5。在化学式(I)的结构中，氨基甲酸酯部分可以是二异氰酸酯与R2和/或R1反应形成的残基。本文所用术语“独立地”表示每个F1可以不同于另一个F1，这对于每个R1也是如此。
可固化第二组合物的低聚物组分可包含多官能低聚物。多官能低聚物可以具有根据如下化学式(II)、化学式(III)或化学式(IV)的结构：
多氨基甲酸酯-(F2-R1-F2)x (II)
多元醇-[(氨基甲酸酯-R2-氨基甲酸酯)m-R1-F2]x (III)
多氨基甲酸酯-(R1-F2)x (IV)
式中，F2可以独立地表示1至3个官能团，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、N-乙烯基酰胺、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基酯或者本领域已知的其他官能团；R1可以包括-C2-12O-、-(C2-4-O)n-、-C2-12O-(C2-4-O)n-、-C2-12O-(CO-C2-5O)n-、或者-C2-12O-(CO-C2-5NH)n-，式中，n是1-10的整数，包括例如1-5；R2可以是聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚脲，或其组合；x是1-10的整数，包括例如2-5；以及m是1-10的整数，包括例如1-5。在化学式(II)的结构中，多异氰酸酯基团可以是多异氰酸酯与R2反应形成的残基。类似地，化学式(III)的结构中的氨基甲酸酯基团可以是二异氰酸酯与R2和/或R1键合之后形成的反应产物。
氨基甲酸酯低聚物可通过如下方式制备：脂族或芳族二异氰酸酯与二氢聚醚或聚酯，最典型的是聚氧化亚烷基二醇如聚乙二醇反应得到。可以以类似的方式合成抗湿性低聚物，不同之处在于，避免极性聚醚或聚酯二醇，有利的主要是饱和以及主要是非极性脂族二醇。这些二醇可以包括具有约2-250个碳原子的烷烃二醇或亚烷基二醇，并且可以基本上没有醚或酯基团。
可以将聚脲元素结合到通过这些方法制备的低聚物中，例如通过在合成过程中用二胺或多胺代替二醇或多元醇。
涂层组合物还可以含有聚合引发剂以促进向包层施涂保护涂层组合物之后的聚合(固化)。对于许多基于丙烯酸酯的涂料制剂，可以采用光引发剂，例如已知的酮类光引发添加剂和/或氧化膦添加剂。可以将光引发剂的量调节至促进辐射固化，以提供合理的固化速度而不造成涂料组合物的过早凝胶化。所希望的固化速度可以是足以引起大于约90％(或者大于95％)的涂料组合物的固化的速度。如在剂量相对于模量曲线中所测量，对于厚度约为75μm的涂层而言，固化速度可以是例如小于1.0J/cm2，或者小于0.5J/cm2。
用于涂层组合物的合适的光引发剂可包括但不限于，2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基膦氧化物(例如，Lucirin TPO)；1-羟基环己基苯基酮(例如，购自巴斯夫公司的Irgacure 184)；(2,6-二乙氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基膦氧化物(例如，市售可得掺混物Irgacure 1800、1850和1700，巴斯夫公司)；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(例如，Irgacure,651，巴斯夫公司)；二(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基膦氧化物(例如，Irgacure819，巴斯夫公司)；(2,4,6-三乙基苯甲酰基)二苯基膦氧化物(例如，市售可得掺混物Darocur 4265，巴斯夫公司)；2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(市售可得掺混物Darocur4265，巴斯夫公司)，及其组合。
除了上文所述的组分，本发明的涂层组合物可以任选地包含添加剂或者添加剂的组合。代表性添加剂包括但不限于，抗氧化剂、催化剂、润滑剂、低分子量非交联树脂、粘合促进剂和稳定剂。添加剂可以具有控制聚合过程的作用，从而影响由组合物形成的聚合产物的物理性质(例如模量、玻璃转化温度)。添加剂可以影响组合物的聚合产物的整体性(例如进行保护防止解聚或氧化劣化)。
保护涂层组合物可包含硫代二亚乙基二(3,5-二叔丁基)-4-羟基氢化肉桂酸酯(例如，购自巴斯夫公司的Irganox 1035)作为抗氧化剂。保护涂层组合物可包括丙烯酸酯化的酸粘合促进剂(例如，Ebecryl 170(购自佐治亚州士麦那市拉德固化公司(UCBRadcure(Smyrna Ga.)))。
在实施方式中，涂层16的模量高于包层聚合物材料。在实施方式中，当构造成直径约为0.022”的固化杆时，涂层16的杨氏模量是：至少约1000MPa，或者至少约1200MPa，或者至少约1400MPa，或者至少约1600MPa，或者至少约1800MPa。
已经描述了纤芯12、包层14和涂层16的组成，现在将注意力转向根据本公开内容的LDF 10的示例性制造方法。可以通过经由化学气相沉积(CVD)、外部气相沉积(OVD)、气相轴向沉积(VAD)、火焰水解、火焰氧化或者本领域已知的其他技术形成含烟炱光纤预制件，来制造LDF 10的玻璃部分。可以在用于制造预制件的玻璃组合物中提供掺杂剂。具体来说，玻璃纤芯12可以掺杂元素以增加折射率(从而增加LDF 10的NA)，这增强了纤芯12中的瑞利散射。示例性掺杂剂包括：氧化锗、氧化钛以及氧化铝等。预制件可以包括芯区域和/或包层区域，其中，每个区域中的掺杂情况可以是不同的。
可以通过将含二氧化硅烟炱沉积到进行转动和平移的心轴或饵棒的外表面上来形成烟炱预制件。这种工艺被称作OVD或外部气相沉积工艺。优选地，心轴逐渐变细并且通过将气体形式的玻璃前体提供到燃烧器的火焰使其发生氧化来形成烟炱。向燃烧器提供燃料(例如甲烷(CH4))和支持燃烧的气体(例如氧气)，并引燃，从而产生火焰。形成玻璃的化合物(例如，SiCl4、八甲基环四硅氧烷)在火焰中氧化，在心轴或基材上形成大致圆柱形状的烟炱区域。可以包含掺杂剂化合物。
烟炱预制件可以在固结炉内固结，形成固结坯件。在固结之前，去除心轴，以形成空心圆柱形烟炱坯预制件。在固结过程期间，通过保持机制使得烟炱预制件悬在例如固结炉的纯石英马弗管中。优选地，在固结步骤之前，预制件暴露于干燥气氛。例如，合适的干燥气氛可以包含约95％至99％的氦气以及1％至5％的氯气，温度约为950℃至1250℃，以及合适的干燥时间约为0.5至4.0小时。
在固结步骤过程中(其优选在烟炱干燥步骤之后进行)，提升炉温度，以及使得预制件在合适的温度(例如约1390℃至1535℃)下固结，以形成固结的预制件。
可以采用梯度烧结，从而将烟炱预制件向下驱动通过炉的热区，其维持在约为1225℃至1550℃或者约为1390℃至1535℃的温度。例如，预制件可以保持在等热区中，所述等热区维持在所需的干燥温度(950-1250℃)，之后驱使烟炱预制件通过维持在所需固结温度(例如，1225℃至1550℃或者1390℃至1535℃)的区，速率足以导致预制件温度的增加超过1℃/分钟。炉的上区可以维持在较低温度，这有助于干燥和杂质去除步骤。下区可以维持在固结所需的较高温度。
可以通过在从预制件拉制纤芯12的过程期间，将上文所述类型的包层组合物施涂到玻璃纤芯12，从而在(掺杂或未掺杂的)玻璃纤芯12上形成聚合物包层12。包层组合物是液体，并且可以喷涂、刷涂或者任意其他方式施涂到拉制的玻璃纤芯12。包层组合物的反应在玻璃纤芯12上提供了聚合物包层14。在一个实施方式中，反应是在使得施涂的涂层组合物暴露于合适波长的辐射之后的包层组合物的光致反应和聚合反应(固化)。合适的波长是能够引发固化反应的波长，并且可通过对用于包层组合物的光引发剂的选择而决定。
可以通过在向拉制的玻璃纤芯12施涂包层组合物之前向包层组合物添加纳米颗粒(直接作为固体添加、以悬液的形式或位于溶剂中的形式添加)，从而在聚合物包层14中结合散射中心(例如，纳米颗粒)。随着固化反应的进行以及形成聚合物包层14，纳米颗粒变得结合在聚合物包层14中。在一个实施方式中，纳米颗粒作为分散相结合在聚合物包层14中。
在施涂包层14之后，向LDF 10施涂涂层16。除了帮助提供来自LDF 10的光的均匀散射之外，在实施方式中，涂层16还设计成保护LDF 10免受机械破坏。可以通过在向包层14施涂涂层组合物之前向涂层组合物添加纳米颗粒(直接作为固体添加、以悬液的形式或位于溶剂中的形式添加)，从而在聚合物涂层16中结合散射中心18(例如，纳米颗粒)。随着固化反应进行和形成涂层16，纳米颗粒变得结合在涂层16中。在一个实施方式中，纳米颗粒作为分散相结合在涂层16中。
在实施方式中，通过如下方式形成涂层16：将涂层组合物施涂到包层14以及引发涂层组合物的反应从而在包层14上形成涂层16。在一个实施方式中，通过在玻璃预制件的拉制期间使得涂层组合物固化，来形成涂层16。当包层14是通过包层组合物固化形成的聚合物时，可以在包层组合物的固化之前或之后向包层组合物施涂涂层组合物(湿-湿构造或者湿-干构造)。
相对于LDF 10的组成和制造对散射中心18进行了大致讨论，并且以下段落提供了根据各种实施方式的关于散射中心18的选择和性质的额外规定。
在实践中，对于散射中心会存在尺寸(横截面和/或长度尺度)和形状的分布。尺寸和形状分布以及散射中心的数量可能在横截面内发生变化，在涂层16中相对于包层14发生变化，和/或沿着LDF 10的长度发生变化。
用于包层14的散射中心包括掺杂剂和纳米颗粒。如本文所用，“掺杂剂”是结合到基础玻璃组合物中以对折射率进行改性的元素。掺杂剂包括正掺杂剂和负掺杂剂。正掺杂剂是提升了基础玻璃组合物的折射率的掺杂剂，以及负掺杂剂是降低了基础玻璃组合物的折射率的掺杂剂。在一个实施方式中，(包层14的)基础玻璃组合物是二氧化硅玻璃。二氧化硅玻璃的正掺杂剂包括Ge、Al、P、Ti、Cl和Br。二氧化硅玻璃的负掺杂剂包括F和B。在玻璃包层14中结合掺杂剂通过瑞利散射和/或小角散射机制增强了散射。掺杂剂和/或纳米颗粒可以分布在包层14的整个横截面中或者局部化位于其的一个或多个离散区域中。掺杂剂或纳米颗粒可以构造成无规或非周期性布置，并且可以具有尺寸或数量的均匀或不均匀分布。
散射中心18可以具有如下尺度的横截面：至少30nm，或者至少50nm，或者至少100nm，或者至少250nm，或者至少500nm，或者至少1000nm，或者30nm至40μm(40000nm)，或者100nm至40μm，或者250nm至40μm，500nm至20μm，或者1000nm至10μm，或者30nm至2000nm。涂层16和/或包层14中的散射中心18可以包括横截面尺度的分布。
在包层14中，(当存在时)散射中心18可以占据包层14的0.05％至1％的填充比例。在涂层16中，散射中心18可以占据涂层16的0.5％至30％，或者1％至15％，或者2％至10％的填充比例。如本文所用，填充比例指的是被散射中心占据的横截面积的比例。在一个实施方式中，填充比例沿着光漫射元件的长度是恒定的。在另一个实施方式中，填充比例沿着光漫射元件的长度发生变化。对于良好的近似而言，填充比例对应于散射中心18的体积比例。因此，包层14中的散射中心18的体积比例可以是0.05％至1％。包层16内的散射中心18的体积比例可以是：至少0.5％，或者至少1.0％，或者至少2.0％，或者至少5.0％，或者0.5％至30％，或者1.0％至15％，或者2.0％至10％，或者2.0％至30％，或者3.0％至20％。
在沿着LDF 10的长度的包层14和/或涂层16中的不同位置，散射中心18的横截面分布可能发生变化。还可能在LDF 10的轴向或长度方向上发生该变化。
在散射中心18是纳米颗粒的实施方式中，纳米颗粒是尺度为纳米规格区域的微粒物质。在实施方式中，纳米颗粒是近似球形的，以及横截面尺寸是球直径。在一个实施方式中，纳米颗粒是氧化物纳米颗粒。氧化物纳米颗粒的代表性组合物包括TiO2、ZrO2、其他过渡金属氧化物、稀土氧化物、混合的金属氧化物(例如，石榴石，如Y3Al5O12)、SiO2和Al2O3。也可以使用氟化物或者硫属化物纳米颗粒。在一个实施方式中，纳米颗粒是发光的(例如，荧光或磷光)。发光纳米颗粒包括包含发光金属中心的氧化物。发光金属中心包括Cr3+、Ce3+、Nd3 +、Tb3+、Eu3+和Pr3+。发光金属中心可以作为掺杂剂结合到其他不发光无机基质晶格(例如，氧化物晶格，如Y3Al5O12或Al2O3)中。发光纳米颗粒还包括量子点或者发光半导体材料，例如CdS、CdSe、ZnTe、ZnS或其他直接带隙II-VI或III-V半导体材料。使用发光散射中心18实现了对从光漫射元件发射出来的光的颜色的控制。包层14和/或涂层16中的发光散射中心18吸收了至少一部分的从纤芯散射的光，并且以不同波长重新发射光，从而改变了光的颜色。可以结合以多波长发射的发光纳米颗粒，从而提供对于颜色的更好的控制以实现光谱中的任意颜色或颜色组合(包括白光)。包含发光散射中心18避免了在LDF 10上施涂单独的磷光涂层的需求。
包层14和涂层16可以包括不止一种类型的散射中心18。在另一个实施方式中，包层14是包含掺杂剂和纳米颗粒的玻璃，包括不同种类的掺杂剂和纳米颗粒。在另一个实施方式中，包层14是包含纳米颗粒的聚合物，包括不同种类的纳米颗粒。在另一个实施方式中，涂层16是包含纳米颗粒的聚合物，包括不同种类的纳米颗粒。在实施方式中，对包层14中和/或涂层16中的散射中心18分别进行选择，从而使得包层14或涂层16的折射率相差在0.05之内。
LDF 10可以构造成通过控制包层14和/或涂层16中的散射中心18的布置和浓度从而沿其全部长度或部分长度散射光。LDF 10包含散射中心18的区域可以有效地散射光以产生照明效果，而LDF 10不含散射中心18的区域则不可以。如下文更完整所述，可以利用加工条件来控制是否在LDF 10的特定区域中形成散射中心18。LDF 10可以包括没有散射中心18的横截面或延长的长度，其几乎不散射光或者不散射光，以及还包括包含散射中心18的横截面或延长的长度。具有或不具有散射中心18的区域或横截面可以沿着LDF 10的长度是交叉的或交替的。
作为照明源的LDF 10的亮度取决于穿过涂层外表面24的散射光的强度。散射光的强度取决于传播通过LDF 10的光散射损耗。如本文所用，散射损耗指的是通过包层14和涂层16的总散射被导向到LDF 10外部的光。较高的散射损耗导致每单位长度LDF 10更大的散射光强度，并且增加了LDF 10的亮度。LDF 10的散射损耗可以是：至少0.2dB/m，或者至少0.5dB/m，或者至少1dB/m，或者至少2dB/m，或者至少5dB/m，或者至少10dB/m。
如本文所提供的那样，本公开内容至少部分涉及沿着长(例如，>30m)LDF 10或其选定区域的长度提供均匀照明强度。穿过元件的涂层外表面24的散射光强度可以具有最大值。通过元件的涂层外表面24的散射光强度的变化可以是：沿着元件的长度或其选定部分在照明波长下变化小于50％的最大值，或者沿着元件的长度或其选定部分在照明波长下变化小于30％的最大值，或者沿着元件的长度或其选定部分在照明波长下变化小于20％的最大值。
散射效率可以沿着LDF 10的长度发生变化。可能希望控制沿着LDF 10的长度或其选定部分的照明波长的散射变化程度，从而实现更均匀的照明效应。相对于靠近LDF 10的传递端，靠近LDF 10的源端的散射效率可能是不同的。随着距离元件的源端的距离增加，散射效率可能沿着LDF 10是增加的。在更远离源的位置处较高的散射效率通过补偿了距离源的距离增加的源光强度损耗，起到了保持照明强度的作用。随着光在LDF 10中传播远离源，其发生散射并且其强度逐渐下降。为了维持亮度，LDF 10可以构造成随着由于距离源的距离增加导致的源光强度的下降提供增加的散射效率。可以通过例如改变沿着LDF 10的长度的散射中心18的浓度、尺寸和/或组成来控制散射效率。
沿着LDF 10的长度的散射效率可以具有最大值。在照明波长下，沿着光漫射元件的长度或其选定部分的散射效率可以变化小于最大值的50％，或者小于最大值的30％，或者小于最大值的20％。在LDF 10中，可以同时实现所述的散射效率、散射光强度和/或散射损耗的变化。
可以将LDF 10整合到包含光源的照明系统中。光源可以是灯、二极管、激光、激光二极管、LED(发光二极管)或者其他来源。光源可以在200nm至2000nm的光谱范围的整体或部分下运作。为了确保光源与光漫射元件的高效耦合，希望确保LDF 10的NALDF与光源的NA光是相当的，或者超过它。如上文所述，通过纤芯12和包层14的相对折射率来控制LDF 10的NALDF。可以通过增加纤芯的折射率和/或降低包层的折射率，来增加光漫射元件的数值孔径。可以通过在包层14中结合散射中心，采用聚合物包层14代替二氧化硅玻璃包层14，以及使用包层聚合物材料的氟化版本，来降低包层14的折射率n包层。
根据本公开内容的LDF 10可以用于照明系统作为光源(例如，用于光化学反应、冷却空间、加热空间或者具有受控环境的封闭空间)和作为泛光灯。LDF 10适用于功能性照明以及装饰性照明应用。
方面(1)属于光漫射元件，其包含：包括第一折射率和外表面的玻璃纤芯；围绕玻璃纤芯的包层，所述包层包含包层内表面和包层外表面，其中，包层内表面与玻璃纤芯的外表面接触，其中，包层内表面与包层外表面限定了5μm至30μm的包层厚度，以及其中，包层具有不同于玻璃纤芯的第一折射率的第二折射率；以及围绕包层的涂层，所述涂层包含涂层内表面和涂层外表面，其中，涂层内表面接触包层外表面，以及涂层外表面定义了光漫射元件的最外表面，以及其中，涂层包含第一散射中心。
方面(2)属于方面(1)的光漫射元件，其中，玻璃纤芯包括二氧化硅玻璃。
方面(3)属于方面(1)或方面(2)的光漫射元件，其中，所述第一折射率与所述第二折射率的数值孔径是0.2至0.45。
方面(4)属于方面(1)至(3)中任一项的光漫射元件，其中，玻璃纤芯的直径是65μm至500μm。
方面(5)属于方面(1)至(4)中任一项的光漫射元件，其中，涂层内表面和涂层外表面限定了20μm至50μm的厚度。
方面(6)属于方面(1)至(5)中任一项的光漫射元件，其中，涂层具有第三折射率，以及其中，所述第三折射率大于所述第二折射率。
方面(7)属于方面(1)至(6)中任一项的光漫射元件，其中，所述第一散射中心具有30nm至2000nm的平均粒度，以及其中，所述第一散射中心具有与涂层的第三折射率相差至少0.05的第四折射率。
方面(8)属于方面(1)至(7)中任一项的光漫射元件，其中，所述第一散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
方面(9)属于方面(1)至(8)中任一项的光漫射元件，其中，涂层中的所述第一散射中心的浓度是至少1体积％。
方面(10)属于方面(1)至(9)中任一项的光漫射元件，其中，包层不包含空穴或空气线。
方面(11)属于方面(1)至(10)中任一项的光漫射元件，其中，光漫射元件的漫射长度是至少30m。
方面(12)属于方面(1)至(11)中任一项的光漫射元件，其中，涂层包括丙烯酸类聚合物。
方面(13)属于方面(1)至(12)中任一项的光漫射元件，其中，包层包括聚合物。
方面(14)属于方面(13)的光漫射元件，其中，聚合物包含氟。
方面(15)属于方面(1)至(14)中任一项的光漫射元件，其中，包层包括第二散射中心。
方面(16)属于权利要求15的光漫射元件，其中，所述第二散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
方面(17)属于方面(15)或(16)的光漫射元件，其中，所述第二散射中心的粒度范围是30nm至2000nm。
方面(18)属于方面(15)至(17)中任一项的光漫射元件，其中，包层中的所述第二散射中心的浓度是0.05体积％至1体积％。
方面(19)属于方面(1)至(18)中任一项的光漫射元件，其中，涂层外表面限定了230μm的光漫射元件的最大外直径。
方面(20)属于方面(1)至(19)中任一项的光漫射元件，其中，光漫射元件具有至少50m的长度，在该长度上的光散射是至少0.2dB/m。
方面(21)属于方面(1)至(20)中任一项的光漫射元件，其中，波长为2000nm的光具有第一散射强度，其中，波长为440nm的光具有第二散射强度，以及其中，在至少50m的光漫射元件长度上，所述第一散射强度与所述第二散射强度相差在5％之内。
方面(22)属于方面(1)至(21)中任一项的光漫射元件，其中，光漫射元件具有包层中小于10％的吸收损耗。
方面(23)属于照明系统，其包括光学耦合到根据方面(1)至(22)中的一项的光漫射元件的光源。
方面(24)属于方面(23)的照明系统，其中，光源包括以下至少一种：灯、二极管、激光、激光二极管或LED。
方面(25)属于形成光漫射元件的方法，其包括：形成玻璃纤芯；在玻璃纤芯上形成厚度为5μm至30μm的包层，所述包层的折射率低于玻璃纤芯；以及在包层上形成涂层，所述涂层包含第一散射中心。
方面(26)属于方面(25)的方法，其中，形成玻璃纤芯的步骤包括拉制玻璃预制件。
方面(27)属于方面(25)或方面(26)的方法，其中，形成包层的步骤包括向所述纤芯施涂可固化组合物以及对所述可固化组合物进行固化。
方面(28)属于方面(27)的方法，其中，形成包层的步骤包括以避免形成空穴的方式对可固化组合物进行固化。
方面(29)属于方面(25)至(28)中任一项的方法，其中，所述第一散射中心包括分布在丙烯酸类聚合物中的TiO2。
方面(30)属于方面(25)至(29)中任一项的方法，其中，形成包层的步骤还包括在包层中散布第二散射中心，所述第二散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
方面(31)属于方面(25)至(30)中任一项的方法，其中，形成涂层的步骤还包括形成涂层使得涂层厚度是20μm至50μm。
方面(32)属于方面(25)至(31)中任一项的方法，其中，形成涂层的步骤还包括以至少1体积％的浓度包含所述第一散射中心。
方面(33)属于照明系统，其包括：构造成产生光的光源，其中，来自光源的一部分光具有440nm至2000nm的波长；以及光漫射元件，包含：具有第一折射率和限定了至少30m长度的纵轴；沿着纵轴围绕玻璃纤芯的包层，所述包层的第二折射率小于玻璃纤芯的第一折射率；和围绕包层的涂层，所述涂层包含第一散射中心；其中，光源与光漫射元件光学耦合；其中，来自光源的波长为2000nm的光具有第一散射强度，其中，来自光源的波长为440nm的光具有第二散射强度；以及其中，在至少30m的光漫射元件长度上，所述第一散射强度与所述第二散射强度相差在5％之内。
方面(34)属于方面(33)的照明系统，其中，包层包括包层内表面和包层外表面，所述包层内表面和所述包层外表面限定了其间的包层厚度，其中，包层厚度是5μm至30μm。
方面(35)属于方面(33)或方面(34)的照明系统，其中，光源包括以下至少一种：灯、二极管、激光、激光二极管或LED。
方面(36)属于方面(33)至(35)中任一项的照明系统，其中，所述第一散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
方面(37)属于方面(33)至(36)中任一项的照明系统，其中，所述第一折射率与所述第二折射率的数值孔径是0.2至0.45。
方面(38)属于方面(33)至(37)中任一项的照明系统，其中，涂层中的所述第一散射中心的浓度是至少1体积％。
方面(39)属于方面(33)至(38)中任一项的照明系统，其中，包层包括聚合物。
方面(40)属于方面(39)的照明系统，其中，聚合物包含氟。
方面(41)属于方面(33)至(40)中任一项的照明系统，其中，包层包括第二散射中心。
方面(42)属于方面(41)的照明系统，其中，所述第二散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
方面(43)属于方面(41)或(42)的照明系统，其中，包层中的所述第二散射中心的浓度是0.05体积％至1体积％。
方面(44)属于方面(33)至(43)中任一项的照明系统，其中，光漫射元件具有包层中小于10％的吸收损耗。
除非另有明确表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。此外，如本文所用冠词“一个”旨在包括一个或者不止一个组分或元素，并且并不旨在理解为表示仅一个。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不背离所示实施方式的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。因为本领域的技术人员可以想到所揭示的实施方式的融合了实施方式的精神和实质的各种改良、组合、子项组合和变化，应认为所揭示的实施方式包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

Claims (44)

1.一种光漫射元件，其包括：
包含第一折射率和外表面的玻璃纤芯；
围绕玻璃纤芯的包层，所述包层包括包层内表面和包层外表面，其中，包层内表面与玻璃纤芯的外表面接触，其中，包层内表面与包层外表面定义了5μm至30μm的包层厚度，以及其中，包层具有不同于玻璃纤芯的第一折射率的第二折射率；以及
围绕包层的涂层，所述涂层包括涂层内表面和涂层外表面，其中，涂层内表面接触包层外表面，以及涂层外表面定义了光漫射元件的最外表面，以及其中，涂层包含第一散射中心。
2.如权利要求1所述的光漫射元件，其中，玻璃纤芯包括二氧化硅玻璃。
3.如权利要求1或2所述的光漫射元件，其中，所述第一折射率与所述第二折射率的数值孔径是0.2至0.45。
4.如权利要求1-3中任一项所述的光漫射元件，其中，玻璃纤芯的直径是65μm至500μm。
5.如权利要求1-4中任一项所述的光漫射元件，其中，涂层内表面和涂层外表面限定了20μm至50μm的厚度。
6.如权利要求1-5中任一项所述的光漫射元件，其中，涂层具有第三折射率，以及其中，所述第三折射率大于所述第二折射率。
7.如权利要求6所述的光漫射元件，其中，所述第一散射中心具有30nm至2000nm的平均粒度，以及其中，所述第一散射中心具有与涂层的第三折射率相差至少0.05的第四折射率。
8.如权利要求1-7中任一项所述的光漫射元件，其中，所述第一散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
9.如权利要求1-8中任一项所述的光漫射元件，其中，涂层中的所述第一散射中心的浓度是至少1体积％。
10.如权利要求1-9中任一项所述的光漫射元件，其中，包层不包含空穴或空气线。
11.如权利要求1-10中任一项所述的光漫射元件，其中，光漫射元件具有至少30m的漫射长度。
12.如权利要求1-11中任一项所述的光漫射元件，其中，涂层包括丙烯酸类聚合物。
13.如权利要求1-12中任一项所述的光漫射元件，其中，包层包括聚合物。
14.如权利要求13所述的光漫射元件，其中，聚合物包含氟。
15.如权利要求1-14中任一项所述的光漫射元件，其中，包层包括第二散射中心。
16.如权利要求15所述的光漫射元件，其中，所述第二散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
17.如权利要求15或16所述的光漫射元件，其中，所述第二散射中心的粒度范围是30nm至2000nm。
18.如权利要求15-17中任一项所述的光漫射元件，其中，包层中的所述第二散射中心的浓度是0.05体积％至1体积％。
19.如权利要求1-18中任一项所述的光漫射元件，其中，涂层外表面限定了230μm的光漫射元件的最大外直径。
20.如权利要求1-19中任一项所述的光漫射元件，其中，光漫射元件具有至少50m的长度，在该长度上的光散射是至少0.2dB/m。
21.如权利要求1-20中任一项所述的光漫射元件，其中，波长为2000nm的光具有第一散射强度，其中，波长为440nm的光具有第二散射强度，以及其中，在至少50m的光漫射元件长度上，所述第一散射强度与所述第二散射强度相差在5％之内。
22.如权利要求1-21中任一项所述的光漫射元件，其中，光漫射元件具有包层中小于10％的吸收损耗。
23.一种照明系统，其包括光学耦合到权利要求1-22中的一项的光漫射元件的光源。
24.如权利要求23所述的照明系统，其中，光源包括以下至少一种：灯、二极管、激光、激光二极管或LED。
25.一种用于形成光漫射元件的方法，其包括：
形成玻璃纤芯；
在玻璃纤芯上形成厚度为5μm至30μm的包层，所述包层的折射率低于玻璃纤芯；以及
在包层上形成涂层，所述涂层包含第一散射中心。
26.如权利要求25所述的方法，其中，形成玻璃纤芯的步骤包括对玻璃预制件进行拉制。
27.如权利要求25或26所述的方法，其中，形成包层的步骤包括将可固化组合物施涂到所述纤芯并且使得所述可固化组合物固化。
28.如权利要求27所述的方法，其中，形成包层的步骤包括以避免形成空穴的方式对可固化组合物进行固化。
29.如权利要求25-28中任一项所述的方法，其中，所述第一散射中心包括散布在丙烯酸类聚合物中的TiO2。
30.如权利要求25-29中任一项所述的方法，其中，形成包层的步骤还包括在包层中散布第二散射中心，所述第二散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
31.如权利要求25-30中任一项所述的方法，其中，形成涂层的步骤还包括形成涂层使得涂层厚度是20μm至50μm。
32.如权利要求25-31中任一项所述的方法，其中，形成涂层的步骤还包括以至少1体积％的浓度包含所述第一散射中心。
33.一种照明系统，其包括：
构造成产生光的光源，其中，来自光源的一部分光的波长为440nm至2000nm；以及
光漫射元件，其包括：
具有第一折射率和限定了至少30m长度的纵轴的玻璃纤芯；
沿着纵轴围绕玻璃纤芯的包层，所述包层具有小于玻璃纤芯的第一折射率的第二折射率；以及
围绕包层的涂层，所述涂层包含第一散射中心；
其中，光源与光漫射元件光学耦合；
其中，来自光源的波长为2000nm的光具有第一散射强度，其中，来自光源的波长为440nm的光具有第二散射强度；以及
其中，在至少30m的光漫射元件长度上，所述第一散射强度与所述第二散射强度相差在5％之内。
34.如权利要求33所述的照明系统，其中，包层包括包层内表面和包层外表面，所述包层内表面和所述包层外表面限定了其间的包层厚度，其中，包层厚度是5μm至30μm。
35.如权利要求33或34所述的照明系统，其中，光源包括以下至少一种：灯、二极管、激光、激光二极管或LED。
36.如权利要求33-35中任一项所述的照明系统，其中，所述第一散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
37.如权利要求33-36中任一项所述的照明系统，其中，所述第一折射率与所述第二折射率的数值孔径是0.2至0.45。
38.如权利要求33-37中任一项所述的照明系统，其中，涂层中的所述第一散射中心的浓度是至少1体积％。
39.如权利要求33-38中任一项所述的照明系统，其中，包层包括聚合物。
40.如权利要求39所述的照明系统，其中，聚合物包含氟。
41.如权利要求33-40中任一项所述的照明系统，其中，包层包括第二散射中心。
42.如权利要求41所述的照明系统，其中，所述第二散射中心包括以下至少一种：TiO2、Al2O3或ZrO2。
43.如权利要求41或42所述的照明系统，其中，包层中的所述第二散射中心的浓度是0.05体积％至1体积％。
44.如权利要求33-43中任一项所述的照明系统，其中，光漫射元件具有包层中小于10％的吸收损耗。
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