JP2001517323A - ポリマー光学繊維の電力処理容量を改善する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポリマー繊維への光の結合効率を大幅に低下させることなく、一般的にガウス形である入力輝度分布を幅広にすることによって、ポリマー繊維の電力処理容量を増大させる。ポリマー繊維の電力処理容量を増大させる方法は、ａ）繊維光源からガウス形輝度分布を有する光を放出する段階と、ｂ）ポリマー繊維に投射される前に放出光のピーク電力輝度を低下させるために、ガウス形輝度分布の中心の電力が分布の周辺部に分散するように、ガウス形輝度分布を幅広にする段階と、ｃ）放出光を少なくとも１つのポリマー繊維に伝送する段階とを含む。好ましくは、輝度分布を幅広にするために溶融繊維束が使用され、好ましくは溶融繊維束は、傾斜入力端面を有している。その結果、吸光によって発生する溶融閾値より低く維持しながら、ポリマー繊維に結合することができる総電力を増やすことができ、例えば、１ワットを超える電力を１ｍｍ径のＰＭＭＡ繊維に透過することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリマー光学繊維の電力処理容量を改善する方法及び装置 発明の背景 発明の分野 本発明は、産業及び医療用の光伝送及び照明に幅広く使用されているポリマー （例えば、ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡなど）から二次加工された低融 解温度繊維などの光伝送繊維に関する。特に、本発明は、そのような光伝送繊維 の電力処理容量に関する。背景技術の説明 背景技術の以下の説明は、発明者の知識を表しており、必ずしも当該技術の専 門家の知識ではない。 ポリマーから二次加工された低融解温度繊維は、高開口数、機械的可撓性及び 低コストなどの利点を有している。光は、通常、近接結合（「突き合わせ結合」 ）によって集束光源から、あるいは他の繊維や繊維束からこれらの繊維に直接的 に送り込まれる。 そのようなポリマーの低融解温度とそれらの吸光特性とにより、ポリマー繊維 の電力処理容量は、比較的低い。制限する重要なパラメータは、比較的低い。伝 送できる光の総量を制限する重要なパラメータは、繊維内に吸収されることによ って生じる温度上昇であり、これは、無視される程度に少ないながら、ポリマー 繊維の「熱暴走」及び溶融を引き起こす。繊維の端面が徐々に溶融する原因には 、光吸収だけでなく、光源とポリマー繊維との間の寸法及び開口数の不一致のた めに、伝送されない光が熱に変換されることも含まれる。 光吸収は、局部的な電力輝度によって決まる。その結果、一般的にガウス形で ある輝度分布の形状は、ポリマー繊維を溶融させる入力電力に関する主要な決定 因子である。また、適当なフィルタを用いて紫外線及び赤外線を除去しなければ 、繊維が変色してそれの伝送能力が低下するであろう。後者の伝送能力の低下は 、高い光輝度及び伝送されない光から発生する熱によって加速する。 光源とポリマー繊維との間に空間フィルタを追加することによって改善するこ とができる。空間フィルタは、ポリマー繊維と光源との間の入力接合面に配置さ れたヒートシンク及び開口によって、あるいはポリマー繊維の開口数以下の開口 数であって光非誘導モードを除去できる十分な長さを有する小片のガラスまたは 石英繊維によって構成することができる。後者の小片のガラスまたは石英繊維は 、例えば１ｍｍ直径のＰＭＭＡ繊維の場合に、ポリマー繊維の電力伝送性能を１ ００ｍＷ程度から３００〜４００ｍＷ程度まで改善する。しかしながら、そのよ うなポリマー繊維は、融解温度が低いことによって、単一ポリマー繊維または繊 維束に結合することができる最大電力が、同様なガラスまたは石英コア繊維の場 合と比較して非常に制限される。一般的に、３ｍｍ以上の大径の単一繊維の場合 、光源とポリマー繊維との間にガラス繊維束を介在させることが知られている。 米国特許第４，９８６，６２２号（マルチネス(Martinez)）は、光源からプラス チックポリマー繊維束に光を伝送するためにガラス繊維束を使用することを教示 している。そのような空間フィルタは、プラスチック繊維が劣化を伴わないで伝 送できる光を増加させることがわかっているが、空間濾過の程度は、ガウス形分 布の形状を変更しないで、非誘導モードを除去することに制限されている。 空間濾過は非誘導モードを排除するが、入力光は、ピーク電力がビームの中心 で最高で、その周辺部で最低であるガウス様の輝度分布を有している。その結果 、吸収閾値より高いピーク電力は、繊維の劣化を引き起こすため、ポリマー繊維 の端面の中心における輝度は、繊維の電力処理容量の制限因子になる。 発明の概要 本発明は、ポリマー繊維への光の結合効率をさほど低下させることなく、ガウ ス形輝度分布を幅広にすることにより、すなわち修正することによってポリマー 繊維の電力処理容量を増大する。好適な実施例では、輝度分布全体が均一化され 、ピーク輝度が低くなる。これによって、ポリマー繊維の入力接合面を溶融する ことなく、ポリマー繊維に送り込まれる総電力を増加させることができる。開示 されている方法は、送電の大幅な改善を促進して、例えば１ワットを超える電力 を１ｍｍ直径のＰＭＭＡ繊維で伝送することができる。 本発明は、吸収によって熱暴走が発生する閾値入力電力を上昇させるように、 光輝度分布を修正する装置を含む新しい方法を提供している。本装置は、単一ポ リマー繊維または繊維束に送り込まれる前に、光源の出力輝度分布を幅広にする 。輝度分布を幅広にすることによって、ガウス形輝度分布の中心のエネルギは周 辺部に分散し、それによってピーク電力輝度が低下する。吸収は、単位面積当た りのエネルギによって決まるため、吸収エネルギが減少すると、ポリマーが溶融 し始める閾温度に達する可能性も減少する。従って、その蓄積熱は、ガウス形分 布を修正しない場合に発生する蓄積熱より減少するため、遥かに高い入力電力で あっても繊維が確実に生き残ることができる。これによって、ポリマー繊維が熱 破損を伴わないで伝送できる最大電力が増加する。 本発明の第１態様によれば、ポリマー繊維の電力処理容量を増加させる方法は 、ａ）濾過によって約４００ｎｍ未満と約７００ｎｍを超える波長を取り除いた ガウス形輝度分布を有する光を光源から放出する段階と、ｂ）ガウス形輝度分布 の中心のエネルギを分布の周辺部に分散させることによって、放出光がポリマー 繊維に投射される前にそれのピーク電力輝度を低下させるように、ガウス形分布 を幅広にする段階と、ｃ）放出光を少なくとも１つのポリマー繊維に伝送する段 階とを含む。 本発明のさらなる態様によれば、少なくとも１つのポリマー繊維に投射される （すなわち、伝送される）総エネルギがほとんど変化することなく、ピーク電力 輝度が低下するように、ガウス形輝度分布が保持される。 本発明の別の態様によれば、ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、放出光と 少なくとも１つのポリマー繊維との間にディフューザを設ける段階を含み、この ディフューザは、最も好ましくは溶融繊維束である。 本発明の別の態様によれば、溶融繊維束の端面は、傾斜している。 そのように幅広化装置の好適な機能的属性として、光源からの、例えば光学繊 維またはアーク灯からの所定の電力レベルに対して、ポリマー繊維の表面に当た る総エネルギは不変でなければならないが、ピーク電力は、減少しなければなら ない。実際に、実行すべき変形は、光を中心の低角光（low angle light）から 周辺部の高角光（high angle light）に分散させ、それによってガウス形分布の 中心の各点における局部電力密度を低下させることである。 本発明の上記及び他の利点、特徴及び態様は、添付の図面及び請求の範囲を参 照しながら好適な実施例の以下の説明を読めば、容易に理解されるであろう。 図面の簡単な説明 本発明の非制限的な一例が添付の図面に示されており、各図面において同一参 照番号は、同一部材を示している。 第１図は、本発明の第１実施例の概略側面図、 第２図は、本発明の第２実施例の概略側面図、 第３図は、本発明の１つの実施例に従った傾斜入力端面を有する溶融束の出力 輝度分布のグラフ、 第４図は、本発明の多くの実施例に従った本発明の構造を示す概略側面図、 第５図は、本発明の変更実施例を示す概略側面図、 第６図は、本発明のさらなる変更実施例を示す概略側面図である。 好適な実施例の詳細な説明 本発明は、ホログラフ式回析格子、マイクロレンズアレイ、集中放物形集光器 、アキシコン(axicon)または光学くさびなどのディフューザで輝度分布の変形及 び幅広化を行うことを考えている。しかし、本発明の好適な実施例は、光導体素 子としてよりもディフューザとして機能するように構成された溶融繊維束を用い ている。 例えば、溶融繊維束は、それぞれの直径が約１０μｍないし５０μｍである数 千の小径繊維を有することができる。溶融繊維束の構造は、光を送るポリマー繊 維の開口数によって決まる。輝度分布の幅広化及びポリマー繊維の光伝送力の向 上を達成するための全体的な詳細は、溶融繊維束及びポリマー繊維の相対開口数 と溶融繊維束の長さとによって決まる。溶融繊維束の入力端面において、小径繊 維の各々は、光源から送られたビームの一部を個別に受け取って、束の出力端部 へ伝送する。溶融繊維束の出力分布は、個々の繊維の開口数によって決まる個々 の繊維の出力輝度分布の合計である。 溶融繊維束がその直径の約７倍より短い場合、光は、先端部にクラッドモード （例えば非誘導光）でも伝送され、各繊維からの放出輝度分布は、さらに拡散す るであろう。溶融繊維束の直径に対する実際の長さは、コアクラッド比（core cladding ratio）と相対開口数とによって決まる。正味効果は、入力光の開口数 が溶融繊維束内の繊維と同じであっても、入力端面よりも出力端面においてピー ク輝度が低い、幅広になったガウス形分布が得られることである。一般的に、溶 融繊維束の有効開口数は、ポリマー繊維よりも大きく選択される。開口数が大き いほど、出力分布が平坦になり、これによって、ポリマー繊維は、光源を直接的 に結合した場合よりも溶融を伴わないで、より多くの電力を伝送することができ る。実際に、光は、ガウス形分布の中心から縁部に向かって拡がって、溶融が発 生する吸収閾値のピーク電力を低下させる。クラッドモードの光の量は、溶融繊 維束の長さに依存しているので、束の長さを調節することによって、クラッドモ ードで伝送される光の量を制御し、それによって輝度分布を必要に応じてさらに 拡散させることができる。溶融繊維束の開口数、束の長さまたはその両方を制御 することによって、最適な出力輝度分布を得ることができる。 低融点ポリマー繊維に入る光は、繊維に強く吸収されて且つ繊維自体の光透過 性の早期低下を引き起こす可能性があるスペクトルバンド幅の光を除去できる程 度まで濾過されなければならない。一般的に、これらのバンド幅は、紫外線（＜ ４００ｎｍ）及び赤外線（＞７００ｎｍ）波長域を含むが、実際のカットオフは 、ポリマー繊維のスペクトル特性によって決まる。例えば、ＰＭＭＡ繊維の場合 、本発明の好適な実施例では、４１０ｎｍ未満と７００ｎｍを超える光が濾過さ れる。ローム・アンド・ハス（Rohm and Hass）のオプティフレックス（Optifle x）ポリアクリレート繊維の場合、カットオフ点は、約４３０ｎｍ及び７００ｎ ｍである。 光の濾過は、光源の内部か、光源としての単一光放出繊維の入力部で、あるい は溶融繊維束と少なくとも１つのポリマー繊維との間の接合面で行われる。光の 濾過は、誘電被膜を透過表面または反射表面に、例えば光を伝送する単一の光学 繊維の端面に光を集め、凝縮し、そして合焦させるように構成されたミラーに塗 布することによって行うことができる。溶融繊維束の端面を４００ｎｍから７０ ０ｎｍまでの波長だけが透過するように誘電被覆することによって、ポリマー繊 維の破損を最小限に抑えることもできる。実際の選択波長は、ポリマー繊維の吸 収特性によって決まる。あるいは、帯域フィルタを溶融繊維束の一端部または両 端部に付着させて、光のバンド幅を制限することによってポリマー繊維の破損を 最小限に抑えるか、光自体の特定用途に合わせてバンド幅を制御することができ る。例えば、６３０〜６９０ｎｍの特定のバンド幅の光が医薬品や化学薬品の活 性化などの特定用途に必要である場合、溶融繊維束の入力及び出力端面をそれぞ れ低域通過（＜６９０ｎｍ）及び高域通過（＞６３０ｎｍ）被膜で誘電被覆する ことによって、必要な特定のバンド幅の光を発生することができる。あるいは、 誘電被膜を光源としての光学繊維の一端部または両端部に塗布することによって 、濾過光を発生することができる。同様に、ポリマー繊維の光透過性を損なうこ となく光をポリマー繊維に結合することができる構造の様々な光学素子、例えば 、単一の光学繊維の端面に光を集め、凝縮し、そして合焦させるように構成され たミラーの反射表面と溶融繊維束の一方の端面とに塗布された組み合わせ被膜を 用いることができる。溶融繊維束の代わりに、光を拡散する別の手段を上記のよ うに用いた場合、誘電被膜をやはりこれらのディフューザに塗布して光の濾過を 行ってもよい。 第１図は、本発明の第１実施例を示しており、上記のように、ほぼ垂直な端面 ２１０及び２２０を有し、例えば各面で０度に研磨された溶融繊維束２００を備 えている。図示のように、繊維光源１００は、光を繊維束２００に結合する。次 に、繊維束２００は、光をポリマー繊維３００に結合する。ポリマー繊維は、単 一繊維でも繊維束でもよいと考えられる。 第２図は、端面２１０が角度Ａを成すように形成されている別の実施例を示し ている。第２図では、同一番号は、同一部材を示している。入力端面２１０が垂 直線Ｙに対して０度より大きい角度を成して研磨されている溶融繊維束２００に 光を投射することによって、ポリマー繊維（複数のポリマー繊維）３００の電力 処理容量がさらに改善される。入力角度を大きくすることによって、溶融繊維束 ２００の入力側の有効開口数（ＮＡ）が減少するため、クラッドモードで伝送さ れる光の量が増加し、出力側における輝度分布の中心が繊維の周辺部の方へ移動 することによって、非対称的な輝度分布が形成される。このようにして得られた 溶融繊維束の軸線Ｘに対して非対称的な分布は、ヒートシンク（図示せず）をさ らに効果的に使用できるようにするので、エネルギは、繊維内に蓄積される前に 急速に散逸する。 本発明では、入力輝度分布を修正するポリマー繊維３００は、光源及びポリマ ーの特性に応じて、単一ポリマー繊維でも繊維束でもよいと考えられる。入力光 源１００は、単一繊維からの光でもよいが、集束光源でもよい。また、前述した ように、輝度分布の分散または拡散を行う溶融繊維束２００の代わりに、同様な 分散を提供する他の装置を、あまり好ましくないが使用することもでき、例えば ２進光学素子、積分光学素子あるいは適当な構造の非干渉性繊維束などの空間サ ンプリング用の光学素子がある。最後になるが、光をポリマー繊維に投射する際 の本発明の電力処理の利点に加えて、本光学装置を使用することによって、高輝 度の光をポリマー繊維束に投射できると同時に、束内の繊維間の出力電力のばら つきを低減させることができる。 第４図は、輝度分布を変形させ且つ幅広にするディフューザＤを含む本発明の 実施例を概略的に示している。好適な実施例の繊維束ディフューザに加えて、デ ィフューザＤは、ホログラフ式回析格子、マイクロレンズアレイ、集中放物形集 光器、アキシコンまたは光学くさびなどの他のディフューザを含むことができる 。当該技術の専門家であれば、本開示に基づいたそのような他のディフューザを 組み込む方法を理解できるであろう。 本発明の多くの構造例を以下に説明する。次の表１は、多くのそのような構造 に適用される。 表１ 結合効率及び最大出力電力対溶融繊維束入力角度 表１は、同一形式の光源繊維、繊維束及びプラスチック繊維の場合の異なる入 力端面角度での結合効率及び最大出力電力を示している。 次に、第１図に示されている実施例の１つの形式を示す第１構造例を説明する 。この第１例では、入力光源が単一石英繊維であり、直径が０．７８ｍｍ、開口 数が０．６８であり、ガウス形出力輝度分布を有している。それからの光は、長 さが８ｍｍ未満（例えば約７ｍｍ）、開口数が０．５７であって数千の２０μｍ 径繊維を含む短片の溶融ガラス繊維束に投射される。表１は、この形式の構造に 関するデータを記載している。表１に示されているように、溶融繊維束の出力端 面での結合効率の測定から、観察される唯一の損失が各表面におけるフレネル損 失であるので、クラッドモードの存在が確認される。この第１例では、溶融繊維 束の端面は、垂直軸線Ｙから約０度に研磨されている。溶融繊維束の出力部は、 ＰＭＭＡ繊維（直径が１ｍｍ、開口数が０．５）に突き合わせ結合されている。 表１に示されているように、この形式の構造では、１．２ｍ（４フィート）長さ のプラスチック繊維を通って伝送される最大電力が約６００ｍＷであり、これは 、そのような溶融繊維束が存在しない時の最大値の３００ｍＷより相当に大きい 。開口数が０．５７の溶融繊維束の代わりに、開口数がもっと高い０．６６であ る溶融繊維束（開口数が０．６６の束は、長さ及び直径が同一で、同一径の繊維 を含む）を使用した時、同じＰＭＭＡ繊維は、溶融を伴わないで１．３ワットの 光電力を伝送することができる。輝度分布が僅かに変化することによって、ＰＭ ＭＡ繊維が劣化を生じないで光を伝送できる程度の大きな違いが得られる。 次に、この実施例を説明する別の例を説明する。濾過した３００ワットのキセ ノンアーク灯からの光を、直径が３ｍｍで開口数が０．６６の溶融繊維束の表面 上に集束させるが、その溶融繊維束は、直径が３ｍｍのポリアクリレートの単一 繊維（ローム・アンド・ハス製の「オプティフレックス（Optiflex）」に結合さ れている。４．５ワットまでの光は、ポリマー繊維の劣化を伴わないで、ポリマ ー繊維に送り込まれる。それに対比して、濾過したキセノン灯の光を３ｍｍ径ポ リアクリレート単一繊維に直接的に送り込んだ場合、２分以内に繊維が溶融する 。使用する溶融繊維束の開口数を低くするか、０．６６開口数溶融繊維束をもっ と長くした場合も、同様にポリマー繊維の寿命が短くなる。ポリマー繊維の端面 に送り込まれる輝度分布を幅広にするほど、繊維が劣化を伴わないで伝送するこ とができる光の輝度が高くなる。同様に、はっきりしたガウス形分布を生成する ために空間フィルタとして作用する第１溶融繊維束と組み合わせるディフューザ として、長さが直径の３倍未満で、開口数が同一か高い第２溶融繊維束を使用す ると、ポリマー繊維に送られる入力輝度分布がさらに修正され、それによってポ リマー繊維の破損が最小限に抑えられる。両ディフューザは、それぞれの光学軸 に直角に研磨されている。そのような第２溶融繊維束２００’の例が、第５図に 概略的に示されている。あるいは、第１ディフューザの代わりにクラッドガラス ロッド（光学ケイン（cane））を使用して、キセノンアーク灯などの光源から溶 融繊維束に光を送ることもできる。そのようなクラッドガラスロッドＲの例が、 第６図に概略的に示されている。小径の繊維に関して言うと、光源とポリマー繊 維との間に配置された溶融繊維束は、その長さが非誘導モードを空間濾過するた めに必要な長さより短い時、ディフューザとして機能する。そのような溶融繊維 束のディフューザは、それの開口数がポリマー繊維の開口数以上である時に最適 に機能する。 次に、第２図に示されている実施例の１つの形式を示す第２構造例を説明する 。この第２実施例は、ポリマー繊維の光透過性が入力輝度分布及び光源の電力密 度に敏感であることを説明している。第２図は、ポリマー繊維の電力処理容量を さらに増加させる好適な技法を示している。傾斜入力端面２１０を有する溶融繊 維束に光を投射することによって、光ビームの輝度分布のピークは、垂直軸線Ｙ から０度より大きい角度の方に移動するように出力輝度分布が変化する。そのた め、通常は、０度の入射角を有する光の入射角が変化し、その結果、通常は溶融 繊維束内の内反射数が最小である光は、入射角が変化することによって、繊維内 の内反射数が増加する。ガウス形分布では、輝度分布のピークが０度で発生する ため、内反射数が増加することによって、出力端部での輝度分布のピークが幅広 になる。ピーク輝度分布を拡散させることによって、ピーク電力が減少し、ポリ マー繊維内へのピーク吸収量も減少する。このピーク輝度の変化によって非対称 的輝度分布が生成され、分布の中心がポリマー繊維の周辺部に近づく。この移動 によって、さらに効果的なヒートシンクを行うこともできるようになり、熱をさ らに迅速に散逸させる。第３図は、端面２１０の異なる角度の場合の（表１の構 造に似た構造に基づいた）溶融繊維束出力輝度分布を示している。線０、１５及 び２５は、それぞれ０度、１５度及び２５度の傾斜の入力端面２１０の場合の輝 度分布を示している。入力角がそれぞれ０度、１５度及び２５度で、開口数が０ ．５７のプラスチック繊維溶融繊維束の最大出力電力が表１に示されている。 本発明は、ポリマー繊維の電力処理容量によってそれらの用途が制限される場 合にポリマー繊維の最大電力容量を増加させるだけでなく、安全性または他の理 由から重要である時はいつも、最大光出力を設定するために使用することもでき る。溶融繊維束の入力端面の角度を調節することによって、すなわち、ポリマー 繊維の端面の最大電力入力を制御することによって、ポリマー繊維の表面に入射 する光輝度の上限を設定し、それによって過剰電力がポリマー繊維を通ることを 防止することができる。 以上に、現時点で本発明を実施するのに最良の態様であると考えられる好適な 実施例に関して、本発明を図示して説明してきたが、ここに開示され、以下の請 求の範囲によって定められる広い発明的概念から逸脱することなく、本発明を様 々な実施例に適用する際に、様々な変更を加えることができることを理解された い。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年３月２６日（１９９９．３．２６） 【補正内容】 ３３．前記ガウス形輝度分布を有する光を放出する段階は、溶融束に結合された アーク灯から光を与える段階を含む請求の範囲第１項に記載の方法。 ３４．前記ガウス形輝度分布を有する光を放出する段階は、クラッドガラスロッ ドに結合されたアーク灯から光を与える段階を含む請求の範囲第１項に記載の方 法。 ３５．ポリマー繊維の電力処理容量を増大させる方法であって、 ａ）光源から不均一な光輝度分布を有する光を放出する段階と、 ｂ）前記光のピーク電力輝度を低下させるために、前記光輝度分布の第１領域 における光が前記光輝度分布の第２領域に分散するように、伝送される総エネル ギをほぼ不変に維持しながら前記光輝度分布を幅広にする段階と、 ｃ）該幅広にした光輝度分布を少なくとも１つの繊維に伝送する段階とを含む 方法。 ３６．前記少なくとも１つの繊維は、低融解温度材料製である請求の範囲第３５ 項に記載の方法。 ３７．前記少なくとも１つの繊維は、ポリマー繊維である請求の範囲第３６項に 記載の方法。 ３８．光源から放出された光を伝送する方法であって、 ａ）光導体の入力端部で受け取った光輝度分布を幅広にするディフューザ、 該ディフューザの出力端部付近に結合された低融解温度材料製の少なくと も１つの繊維、及び 熱に変換された余剰光の除去を容易にするために、前記ディフューザの周 辺部からの光の放熱を行う手段 を有する該光導体を設ける段階と、 ｂ）光源からの光を前記光導体に通して、該光導体の前記少なくとも１つの繊 維に送り込まれた伝送光の分布を幅広にする段階と を含む方法。 ３９．前記ディフューザを設ける段階は、溶融繊維束を設ける段階を含む請求の 範囲第３８項に記載の方法。 ４０．前記ディフューザを設ける段階は、ホログラフ式回析格子、マイクロレン ズアレイ、集中放物形集光器、アキシコン、光学くさび及び溶融繊維束からなる 群から選択されたディフューザを設ける段階を含む請求の範囲第３８項に記載の 方法。 ４１．ポリマー繊維に結合された時に電力処理容量を増大させるために、光源か ら放出された光の輝度分布を幅広にする方法であって、 ａ）光源を、該光源から放出される光の輝度分布を幅広にする幅広化装置に結 合して設ける段階と、 ｂ）該幅広化装置を少なくとも１つのポリマー繊維に結合する段階とを含み、 前記光源から放出された光は、前記少なくとも１つのポリマー繊維に伝送され る前に、光輝度分布の中心から周辺部に再分散させるために、前記幅広化装置を 通過し、幅広にする方法。 ４２．前記幅広化装置は、溶融繊維束である請求の範囲第４１項に記載の方法。 ４３．前記幅広化装置は、ホログラフ式回析格子、マイクロレンズアレイ、集中 放物形集光器、アキシコン、光学くさび及び溶融繊維束からなる群から選択され たディフューザである請求の範囲第４１項に記載の方法。 ４４．光源に結合された時にポリマー繊維の電力処理容量を増大させるために該 ポリマー繊維で伝送される光の輝度分布を幅広にする方法であって、 ａ）光入力端部及び光出力端部を備える、前記伝送された光を受け取る少なく とも１つのポリマー繊維を設け、該少なくとも１つのポリマー繊維に送り込まれ た光の光輝度分布を幅広にする幅広化装置を前記少なくとも１つのポリマー繊維 の前記光入力端部に結合する段階と、 ｂ）前記幅広化装置の光入力端部を光源に結合する段階とを含み、 前記少なくとも１つのポリマー繊維で伝送される光は、前記光源から受け取ら れた後に、前記光輝度分布の中心から周辺部に再分散させるために、最初に前記 幅広化装置によって幅広にする方法。 ４５．前記幅広化装置は、溶融繊維束である請求の範囲第４４項に記載の方法。 ４６．前記幅広化装置は、ホログラフ式回析格子、マイクロレンズアレイ、集中 放物形集光器、アキシコン、光学くさび及び溶融繊維束からなる群から選択され たディフューザである請求の範囲第４４項に記載の方法。 ４７．ポリマー繊維の電力処理容量を増大させる方法であって、 ａ）不均一な光輝度分布を有する光を放出する段階と、 ｂ）該放出された光のピーク電力輝度を低下させるために、前記光輝度分布の ピーク輝度を低下させるように前記光の前記輝度分布を再分散させる段階と、 ｃ）該幅広にした光を少なくとも１つのポリマー繊維に伝送する段階と を含む方法。 ４８．前記輝度分布を再分散させる段階は、前記放出された光を幅広化装置に通 す段階を含む請求の範囲第４７項に記載の方法。 ４９．前記幅広化装置は、溶融繊維束である請求の範囲第４８項に記載の方法。 ５０．前記光源は、単一繊維である請求の範囲第４７項に記載の方法。 ５１．前記光源は、集束光源である請求の範囲第４７項に記載の方法。 ５２．前記再分散させる段階中に、該再分散された光の総エネルギを変化させな いで前記ピーク電力輝度を低下させる請求の範囲第４７項に記載の方法。 ５３．ポリマー繊維の電力処理容量を増大させる装置であって、 ａ）不均一な光輝度分布を有する光を放出する光源手段と、 ｂ）該放出された光のピーク電力輝度を低下させるために、前記輝度分布のピ ーク輝度を低下させるように、前記光の前記輝度分布を再分散させる手段と、 ｃ）前記光の前記輝度分布を再分散させる手段に結合された少なくとも１つの ポリマー繊維と を備えた装置。 ５４．前記再分散手段は、溶融繊維束である請求の範囲第５３項に記載の装置。 ５５．前記溶融繊維束は、前記溶融繊維束の中心軸線から９０度未満であるが該 中心軸線から約６５度以上の角度を成す入力端面を有している請求の範囲第５４ 項に記載の装置。 ５６．前記角度は、前記中心軸線から７５度未満である請求の範囲第５５項に記 載の装置。 ５７．ポリマー繊維の電力処理容量を増大させる装置であって、 ａ）不均一な光輝度分布を有する光を放出するアーク灯光源と、 ｂ）該アーク灯光源に結合し、前記光のピーク電力輝度を低下させるために、 前記輝度分布のピーク輝度を低下させるように前記光の前記輝度分布を再分散さ せる手段とを備え、低いピーク輝度を有する光を放出して前記再分散手段に結合 されるポリマー繊維に伝送することができる装置。 ５８．前記再分散手段は、前記アーク灯に結合された溶融繊維束である請求の範 囲第５７項に記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポリマー繊維の電力処理容量を増大させる方法であって、 ａ）繊維光源からガウス形輝度分布を有する光を放出する段階と、 ｂ）該放出された光のピーク電力輝度を低下させるために、前記ガウス形輝度 分布の中心のエネルギが該ガウス形輝度分布の周辺部に分散するように該ガウス 形輝度分布を幅広にする段階と、 ｃ）該幅広にされた光を少なくとも１つのポリマー繊維に伝送する段階とを含 む方法。 ２．前記ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、前記少なくとも１つのポリマー 繊維に伝送される総エネルギをほとんど不変に維持しながら、前記ピーク電力輝 度を低下させる段階を含む請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．前記ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、前記放出光と前記少なくとも１ つのポリマー繊維との間にディフューザを設ける段階を含む請求の範囲第２項に 記載の方法。 ４．前記ディフューザを設ける段階は、ホログラフ式回析格子、マイクロレンズ アレイ、集中放物形集光器、アキシコン、光学くさび及び溶融繊維束から選択さ れたディフューザを設ける段階を含む請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．前記ディフューザを設ける段階は、溶融繊維束を設ける段階を含む請求の範 囲第３項に記載の方法。 ６．さらに、前記溶融繊維束の端面に誘電被膜を塗布することによって、前記ポ リマー繊維に入る前記光を濾過する段階を含む請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．さらに、前記溶融繊維束に各々の直径が１０μｍないし５０μｍである複数 の小径繊維を設ける段階を含む請求の範囲第５項に記載の方法。 ８．さらに、前記ガウス形輝度分布をさらに広げるために、光がクラッドモード でも伝送されるように前記溶融繊維束を形成する段階を含む請求の範囲第５項に 記載の方法。 ９．さらに、前記溶融繊維束の長さを該溶融繊維束の直径の８倍未満にする段階 を含む請求の範囲第５項に記載の方法。 １０．さらに、前記溶融繊維束の開口数を前記少なくとも１つのポリマー繊維の 開口数より大きくする段階を含む請求の範囲第５項に記載の方法。 １１．さらに、入力端面及び出力端面を前記溶融繊維束の中心軸線にほぼ直交す るように形成する段階を含む請求の範囲第５項に記載の方法。 １２．前記溶融繊維束の前記各端面は、前記中心軸線に対して約９０度を成して 研磨されている請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３．さらに、前記溶融繊維束の入力端面を前記溶融繊維束の中心軸線から９０ 度未満の角度を成して形成する段階を含む請求の範囲第５項に記載の方法。 １４．さらに、前記溶融繊維束の入力端面を前記溶融繊維束の中心軸線から９０ 度未満であるが該中心軸線から約６５度以上の角度を成して形成する段階を含む 請求の範囲第５項に記載の方法。 １５．前記溶融繊維束を設ける段階は、前記溶融繊維束を溶融ガラス繊維で形成 する段階を含む請求の範囲第５項に記載の方法。 １６．前記少なくとも１つのポリマー繊維は、単一ＰＭＭＡ繊維であり、さらに 、前記溶融繊維束の出力部を該ＰＭＭＡ繊維に突き合わせ結合する段階を含む請 求の範囲第５項に記載の方法。 １７．前記ＰＭＭＡ繊維は、直径が約１ｍｍ未満である請求の範囲第１６項に記 載の方法。 １８．さらに、前記ＰＭＭＡ繊維を溶融することなく、０．５ワット以上の光電 力を伝送する段階を含む請求の範囲第１６項に記載の方法。 １９．さらに、前記溶融繊維束の前記周辺部からの光の放熱を行う段階を含む請 求の範囲第５項に記載の方法。 ２０．前記光を放出する段階は、前記繊維光源を単一繊維で形成する段階を含む 請求の範囲第１項に記載の方法。 ２１．前記光を放出する段階は、前記繊維光源を集束光源で形成する段階を含む 請求の範囲第１項に記載の方法。 ２２．前記放出光を前記少なくとも１つのポリマー繊維に伝送する段階は、前記 少なくとも１つのポリマー繊維を単一ポリマー繊維として設ける段階を含む請求 の範囲第１項に記載の方法。 ２３．前記放出光を前記少なくとも１つのポリマー繊維に伝送する段階は、前記 少なくとも１つのポリマー繊維をポリマー繊維束として設ける段階を含む請求の 範囲第１項に記載の方法。 ２４．前記ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、前記繊維光源と前記少なくと も１つのポリマー繊維との間にホログラフ式回析格子を設ける段階を含む請求の 範囲第１項に記載の方法。 ２５．前記ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、前記繊維光源と前記少なくと も１つのポリマー繊維との間にマイクロレンズアレイを設ける段階を含む請求の 範囲第１項に記載の方法。 ２６．前記ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、前記繊維光源と前記少なくと も１つのポリマー繊維との間に集中放物形集光器を設ける段階を含む請求の範囲 第１項に記載の方法。 ２７．前記ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、前記繊維光源と前記少なくと も１つのポリマー繊維との間にアキシコンを設ける段階を含む請求の範囲第１項 に記載の方法。 ２８．前記ガウス形輝度分布を幅広にする段階は、前記繊維光源と前記少なくと も１つのポリマー繊維との間に光学くさびを設ける段階を含む請求の範囲第１項 に記載の方法。 ２９．さらに、前記少なくとも１つのポリマー繊維に入る光を濾過する段階を含 む請求の範囲第４項に記載の方法。 ３０．前記濾過する段階は、前記少なくとも１つのポリマー繊維によって大幅に 吸収されて前記少なくとも１つのポリマー繊維の劣化を引き起こす光波長を除去 する段階を含む請求の範囲第２９項に記載の方法。 ３１．前記濾過する段階は、特定バンド幅の光を発生するために、所定波長より 低い光波長を除去すると共に所定波長より高い光波長を除去する段階を含む請求 の範囲第２９項に記載の方法。 ３２．前記濾過する段階は、約４００ｎｍ未満と約７００ｎｍを超える光波長を 除去する段階を含む請求の範囲第２９項に記載の方法。 ３３．前記ガウス形輝度分布を有する光を放出する段階は、溶融束に結合された アーク灯から光を与える段階を含む請求の範囲第１項に記載の方法。 ３４．前記ガウス形輝度分布を有する光を放出する段階は、クラッドガラスロッ ドに結合されたアーク灯から光を与える段階を含む請求の範囲第１項に記載の方 法。