JP2003202432A

JP2003202432A - ライトガイド、照明装置および受光装置

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Publication number: JP2003202432A
Application number: JP2001401135A
Authority: JP
Inventors: Soichi Endo; 壮一遠藤; Sukehiko Shishido; 資彦宍戸; Masaharu Mogi; 昌春茂木; Shinji Ishikawa; 真二石川; Akira Urano; 章浦野; Kenichiro Miyatake; 健一郎宮武
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外光吸収増加抑制の効果を長期間に亘り維
持することが可能な石英系光ファイバを含むライトガイ
ドを提供する。【解決手段】ライトガイド１は、光ファイバ１１〜１
７、パイプ２０、口金３１、口金３２および水素含浸物
質４０を備えて構成されている。水素含浸物質４０は、
光ファイバ１１〜１７とパイプ２０の内壁面との間の空
間に挿入されていて、水素を含浸している物質である。
このような水素含浸物質４０として、水素放出能力が高
く取り扱いが容易である点で、２液反応型のシリコーン
系樹脂が好適に用いられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を伝搬させる光
ファイバを含むライトガイド、このライトガイドを含む
照明装置、および、このライトガイドを含む受光装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは、光通信システムにおいて
赤外域の信号光を伝送する伝送路として用いられる他、
可視域または紫外域の光を伝送する伝送路として用いら
れる場合がある。光ファイバのホスト材料は種々のもの
があり、用途に応じて適切なホスト材料からなる光ファ
イバが用いられる。例えば、長距離に亘って信号光を伝
送する為に用いられる光ファイバとしては、伝送損失が
小さい石英系光ファイバが一般に用いられている。伝送
距離が短距離であれば、石英系光ファイバだけでなく、
他の材料からなる光ファイバ（例えばプラスティック系
光ファイバ）も用いられる。また、紫外光を伝送する光
ファイバとしては、透明性および製造容易性の点から、
石英系光ファイバが用いられるのが主流となっている。

【０００３】しかし、石英系光ファイバであっても、短
波長（例えば波長２５０ｎｍ以下）の紫外光を伝送する
と、時間の経過とともに透明性を失う場合がある。これ
は、石英ガラスの分子ネットワークが紫外光のエネルギ
に因り切断され、石英ガラス中に吸収欠陥が発生するか
らである。それ故、伝送する光の波長が短いほど、この
光のエネルギが高いので、石英ガラスの透明性が低下し
て、石英系光ファイバの寿命が短くなる。

【０００４】このような問題点に対して、石英ガラス中
に水素を含浸させる技術が知られている（例えば特開平
３−２３２３６号公報および特開平５−３２４３２号公
報等を参照）。石英ガラス中に水素を含浸させる処理を
行うと、この処理により石英ガラス中に拡散した水素分
子は、紫外光照射により生じた石英ガラス中の吸収欠陥
と結合する。そして、この結合により、紫外光吸収増加
が抑制される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】石英ガラスがバルク形
状のものであれば、該石英ガラスに含浸された水素は比
較的長期間に亘って該石英ガラス中に留まる。しかし、
石英系光ファイバは一般に直径１２５μｍの線状のもの
であることから、該石英系光ファイバに含浸された水素
は比較的短期間（例えば３箇月程度）のうちに外部へ逃
げてしまう。このことから、石英系光ファイバの場合に
は、水素含浸処理に因る紫外光吸収増加の抑制の効果
は、短期間のうちに失われてしまう。

【０００６】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、紫外光吸収増加抑制の効果を長期間に
亘り維持することが可能な石英系光ファイバを含むライ
トガイドを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るライトガイ
ドは、１本または複数本の石英系の光ファイバと、この
光ファイバを内部に有するパイプと、光ファイバとパイ
プとの間の空間に挿入されていて水素を含浸している水
素含浸物質と、を備えることを特徴とする。このライト
ガイドによれば、光ファイバとパイプとの間の空間に挿
入された水素含浸物質に含浸されている水素の濃度は、
光ファイバに含浸されている水素の濃度に対して平衡状
態となる。したがって、光ファイバにおける紫外光吸収
増加抑制の効果は長期間に亘り維持され得る。ここで、
水素含浸物質は、水素放出能力が高く取り扱いが容易で
ある点で、シリコーン系樹脂であるのが好適である。

【０００８】本発明に係る照明装置は、光を出力する光
源部と、この光源部から出力された光を一端より入射し
他端より出射する上記の本発明に係るライトガイドと、
を備えることを特徴とする。また、本発明に係る受光装
置は、一端より入射した光を他端より出射する上記の本
発明に係るライトガイドと、このライトガイドより出射
された光を受光する受光部と、を備えることを特徴とす
る。これらの照明装置または受光装置は、上記の本発明
に係るライトガイドを備えるものであるので、寿命が長
いものとなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１０】先ず、本発明に係るライトガイドの実施形
態について説明する。図１は、本実施形態に係るライト
ガイド１の斜視図であり、図２および図３それぞれは、
本実施形態に係るライトガイド１の断面図である。図２
は、ライトガイド１の中心軸を含む面で切断したときの
断面を示し、図３は、ライトガイド１の中心軸と直交す
る面で切断したときの断面を示す。このライトガイド１
は、光ファイバ１１〜１７、パイプ２０、口金３１、口
金３２および水素含浸物質４０を備えて構成されてい
る。

【００１１】光ファイバ１１〜１７それぞれは、石英系
の光ファイバであり、好適には、実質的に純石英ガラス
からなるコア領域と、屈折率低下剤であるＦ元素が添加
された石英ガラスからなるクラッド領域とを有する。こ
の純石英ガラスからなるコア領域は、屈折率上昇剤とし
て通常用いられるＧｅＯ₂が添加されていないが、例え
ばＣｌ元素などの不純物が微量にコア領域に添加されて
いる場合がある。これらの光ファイバ１１〜１７それぞ
れは水素含浸処理されたものであってもよい。

【００１２】これらの光ファイバ１１〜１７は、互いに
同程度の長さとされて束ねられていて、両端近傍が接着
剤で固定され、両端面が研磨されている。そして、この
束ねられた光ファイバ１１〜１７は、パイプ２０内に挿
入されていて、一端に口金３１が取り付けられており、
他端に口金３２が取り付けられている。パイプ２０の内
壁面、口金３１および口金３２により構成される空間に
は、光ファイバ１１〜１７が存在する他、水素含浸物質
４０が存在する。

【００１３】水素含浸物質４０は、光ファイバ１１〜１
７とパイプ２０の内壁面との間の空間に挿入されてい
て、水素を含浸している物質である。パイプ２０の側面
に設けられた注入口２１，２２から内部空間に水素含浸
物質４０を注入する際に作業が容易であるように、注入
時には水素含浸物質４０はゲル状であるのが好適であ
る。また、この注入時にはゲル状であった水素含浸物質
４０は、その後に硬化反応する際に水素を発生し、その
発生した水素を内部に捕捉する。このような水素含浸物
質４０として、水素放出能力が高く取り扱いが容易であ
る点で、２液反応型のシリコーン系樹脂が好適に用いら
れ得る。

【００１４】注入口２１，２２から内部空間に水素含浸
物質４０が注入された後に、注入口２１，２２が封止さ
れ、更にその後に水素含浸物質４０が硬化反応して水素
が発生する。この発生した水素は、水素含浸物質４０に
より捕捉され水素含浸物質４０中に含浸される。パイプ
２０の内壁面、口金３１および口金３２により構成され
る空間は外界と遮断されているので、水素含浸物質４０
から放出された水素は該空間内に留まる。そして、光フ
ァイバ１１〜１７に含浸されている水素の濃度は、水素
含浸物質４０に含浸されている水素の濃度に対して平衡
状態となる。したがって、光ファイバ１１〜１７におけ
る紫外光吸収増加抑制の効果は、長期間に亘り維持され
得る。

【００１５】水素含浸物質４０中の水素濃度は、光ファ
イバ１１〜１７において紫外光吸収増加の抑制の効果が
生じる程度以上である必要があり、１×１０¹⁶分子／ｃ
ｍ³以上であるのが好適である。水素含浸物質４０中の
水素濃度が１×１０¹⁶分子／ｃｍ³以上であれば、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ光源から出力される紫外パルスレーザ
光（波長２４８ｎｍ、パワー１０ｍＪ／ｃｍ²）を光フ
ァイバ１１〜１７に１０⁸ショット照射しても、その紫
外光の波長２４８ｎｍにおける光ファイバ１１〜１７の
伝送損失の増加は１０％以下である。

【００１６】次に、本実施形態に係るライトガイド１の
実施例を比較例とともに説明する。本実施例および比較
例それぞれでは、コア領域が純石英ガラスであってクラ
ッド領域がＦ元素添加石英ガラスである直径１２５μｍ
の１００本の光ファイバが用いられた。これら１００本
の光ファイバは、７気圧８０℃の条件下で１週間に亘り
水素含浸処理が施され、束ねられた後に、両端部それぞ
れ３０ｍｍ長の領域が接着剤で固められ、両端面が研磨
された。そして、これらの光ファイバは、内径３ｍｍで
長さ１ｍのステンレスパイプ（パイプ２０）内に挿入さ
れ、両端部にステンレス口金（口金３１，３２）がかぶ
せられた。比較例のライトガイドは、以上のようにして
作成された。

【００１７】実施例のライトガイドについては、ステン
レス口金が取り付けられる前に、ステンレスパイプ内に
２液反応型シリコーン樹脂（水素含浸物質４０）が充填
された。そして、ステンレス口金が取り付けられた後
に、８０℃の高温槽内に２時間に亘って放置されて、シ
リコーン樹脂が硬化された。実施例のライトガイドは、
以上のようにして作成された。

【００１８】このようにして作成された実施例および比
較例それぞれのライトガイドにおいて、ＡｒＦエキシマ
レーザ光源から出力された紫外パルスレーザ光（波長１
９３ｎｍ、パワー１０ｍＪ／ｃｍ²、パルス出力周波数
５００Ｈｚ）がライトガイド中の光ファイバに照射され
た。そして、その紫外光の波長１９３ｎｍにおけるライ
トガイド中の光ファイバの透過率の変化が測定された。
その測定結果が図４，図５に示されている。

【００１９】図４は、実施例のライトガイドにおける紫
外パルスレーザ光のショット数と透過率との関係を示す
グラフである。図５は、比較例のライトガイドにおける
紫外パルスレーザ光のショット数と透過率との関係を示
すグラフである。図５に示されるように、比較例のライ
トガイドでは、波長１９３ｎｍにおける光ファイバの透
過率は、当初には１６％程度であったものが、１０×１
０⁶ショット照射後には１２％程度まで低下し、２０×
１０⁶ショット照射後には５％程度まで低下した。これ
に対して、図４に示されるように、実施例のライトガイ
ドでは、波長１９３ｎｍにおける光ファイバの透過率
は、当初には１６％程度であったものが、１０×１０⁶
ショット照射後でも１６％程度に維持され、２０×１０
⁶ショット照射後であっても１４％程度まで維持され
た。このように、光ファイバとステンレスパイプとの間
の空間にシリコーン樹脂が充填されることにより、光フ
ァイバにおける紫外光吸収増加抑制の効果が長期間に亘
り維持されることが確認された。

【００２０】次に、本発明に係る照明装置の実施形態に
ついて説明する。図６は、本実施形態に係る照明装置２
の構成図である。この図に示される照明装置２は、紫外
光を出力する光源部５１と、この光源部５１から出力さ
れた紫外光を集光するレンズ５２と、このレンズ５２に
より集光された紫外光を一端より入射し他端より出射す
るライトガイド１とを備えている。この照明装置２で
は、光源部５１より出力された紫外光は、レンズ５２に
より集光されて、ライトガイド１に含まれる光ファイバ
１１〜１７の一方の端面に入射し、光ファイバ１１〜１
７を伝搬して、光ファイバ１１〜１７の他方の端面より
出射される。このような照明装置２は、例えば、蛍光物
質を含む試料に対して励起光（紫外光）を照射する際に
用いられる。この照明装置２に含まれるライトガイド１
は、上述した本実施形態に係るものであることから、こ
の照明装置２の寿命も長いものとなる。

【００２１】次に、本発明に係る受光装置の実施形態に
ついて説明する。図７は、本実施形態に係る受光装置３
の構成図である。この図に示される受光装置３は、一端
より入射した紫外光を他端より出射するライトガイド１
と、このライトガイド１より出射された紫外光を集光す
るレンズ６２と、このレンズ６２により集光された紫外
光を受光する受光部６１とを備えている。この受光装置
３では、ライトガイド１に含まれる光ファイバ１１〜１
７の一方の端面に入射した紫外光は、光ファイバ１１〜
１７を伝搬して、光ファイバ１１〜１７の他方の端面よ
り出射され、レンズ６２により集光されて、受光部６１
により受光される。このような受光装置３は、例えば、
紫外光を受光することで制御・分析などを行う装置とと
もに用いられる。この受光装置３に含まれるライトガイ
ド１は、上述した本実施形態に係るものであることか
ら、この受光装置３の寿命も長いものとなる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
係るライトガイドは、１本または複数本の石英系の光フ
ァイバと、この光ファイバを内部に有するパイプと、光
ファイバとパイプとの間の空間に挿入されていて水素を
含浸している水素含浸物質と、を備えている。このライ
トガイドによれば、光ファイバとパイプとの間の空間に
挿入された水素含浸物質に含浸されている水素の濃度
は、光ファイバに含浸されている水素の濃度に対して平
衡状態となる。したがって、光ファイバにおける紫外光
吸収増加抑制の効果は長期間に亘り維持され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るライトガイド１の斜視図であ
る。

【図２】本実施形態に係るライトガイド１の断面図であ
る。

【図３】本実施形態に係るライトガイド１の断面図であ
る。

【図４】実施例のライトガイドにおける紫外パルスレー
ザ光のショット数と透過率との関係を示すグラフであ
る。

【図５】比較例のライトガイドにおける紫外パルスレー
ザ光のショット数と透過率との関係を示すグラフであ
る。

【図６】本実施形態に係る照明装置２の構成図である。

【図７】本実施形態に係る受光装置３の構成図である。

【符号の説明】

１…ライトガイド、２…照明装置、３…受光装置、１１
〜１７…光ファイバ、２０…パイプ、３１，３２…口
金、４０…水素含浸物質、５１…光源部、５２…レン
ズ、６１…受光部、６２…レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茂木昌春神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者石川真二神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者浦野章神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者宮武健一郎神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内Ｆターム(参考） 2H046 AA03 AA61 AA69 AD00 AZ09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本または複数本の石英系の光ファイバ
と、この光ファイバを内部に有するパイプと、前記光フ
ァイバと前記パイプとの間の空間に挿入されていて水素
を含浸している水素含浸物質と、を備えることを特徴と
するライトガイド。
【請求項２】前記水素含浸物質がシリコーン系樹脂で
あることを特徴とする請求項１記載のライトガイド。
【請求項３】光を出力する光源部と、この光源部から
出力された光を一端より入射し他端より出射する請求項
１記載のライトガイドと、を備えることを特徴とする照
明装置。
【請求項４】一端より入射した光を他端より出射する
請求項１記載のライトガイドと、このライトガイドより
出射された光を受光する受光部と、を備えることを特徴
とする受光装置。