JP2005208262A - Surface leakage light optical waveguide and photo-catalytic device using the same - Google Patents

Surface leakage light optical waveguide and photo-catalytic device using the same Download PDF

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JP2005208262A JP2004013676A JP2004013676A JP2005208262A JP 2005208262 A JP2005208262 A JP 2005208262A JP 2004013676 A JP2004013676 A JP 2004013676A JP 2004013676 A JP2004013676 A JP 2004013676A JP 2005208262 A JP2005208262 A JP 2005208262A
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嘉磊 賀
Mitsuru Uekatano
充 上片野
Yasushi Kan
寧 官
Yoshihiro Terada
佳弘 寺田
Kuniharu Himeno
邦治 姫野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface leakage light optical waveguide which is manufactured easily, made to be of long-length and large area, and further excellent in an efficiency of photocatalytic reaction, and also to provide a photo-catalytic device using the waveguide. <P>SOLUTION: In the surface leakage light optical waveguide 10 provided with a core part 11 and clad parts 12, 12 which are made of a material with a lower refractive index than the core part 11 and stacked as surrounding the core part 11, a mode coupling part 13 for producing mode coupling of light propagated in the core part 11 is arranged in the clad parts 12, 12, and a photo-catalytic film 15 is provided outside the clad parts 12, 12. The mode coupling part 13 is to be made of air bubbles arranged in the clad part 12, 12 or an additive which is added in the clad parts 12, 12 and does not absorb the light in the wavelength band where photocatalytic reaction is caused. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光を伝搬しながら表面から光が徐々に漏れていく機能を利用し、外側に担持させた光触媒を活性化する表面漏光光導波路およびこれを用いた光触媒デバイスに関する。   The present invention relates to a surface leakage optical waveguide that activates a photocatalyst supported on the outside using a function of light gradually leaking from a surface while propagating light, and a photocatalytic device using the same.

近年、光触媒反応による有機物や、汚染物質の分解に関する研究、応用が積極的に行われている。従来、光触媒を備えた光触媒デバイスは、各種フィルタやタイルなどの担持体と、その表面に担持した光触媒とから概略構成されている。この光触媒デバイスは、これとは別体の光源から出射された光を直接照射することにより、光触媒反応を起こす。   In recent years, research and application on the decomposition of organic substances and pollutants by photocatalytic reactions have been actively conducted. Conventionally, a photocatalyst device provided with a photocatalyst is roughly composed of a carrier such as various filters and tiles and a photocatalyst carried on the surface thereof. This photocatalytic device causes a photocatalytic reaction by directly irradiating light emitted from a separate light source.

しかしながら、このような構成の光触媒デバイスでは、光触媒の表面に、埃や、その他の有機物・無機物などの塵が付着すると、光源から出射された光が光触媒の表面に十分に到達することができずに、光触媒反応が十分に生じないか、あるいは、光触媒反応が全く生じないため、実用上問題があった。   However, in the photocatalytic device having such a configuration, when dust or other organic or inorganic dust adheres to the surface of the photocatalyst, the light emitted from the light source cannot sufficiently reach the surface of the photocatalyst. In addition, the photocatalytic reaction does not occur sufficiently or the photocatalytic reaction does not occur at all.

さらに、このような光触媒デバイスでは、光源と光触媒とが距離をおいて配置されるため、光源から出射された光は散乱、吸収などにより損失する。そのため、光源から出射された光を全て光触媒反応に利用することができないので、光触媒反応の効率が非常に悪い。
例えば、この光触媒デバイスを汚水処理に応用する場合、この光触媒デバイスは汚水に浸漬されるので、光源から出射された光は、そのほとんどが濁った色の汚水に吸収されてしまい、光触媒の表面に到達しない。そのため、光触媒が活性化されず、結果として、汚水の処理をすることができない。
Further, in such a photocatalytic device, the light source and the photocatalyst are arranged at a distance, so that light emitted from the light source is lost due to scattering, absorption, and the like. Therefore, since all the light emitted from the light source cannot be used for the photocatalytic reaction, the efficiency of the photocatalytic reaction is very poor.
For example, when this photocatalyst device is applied to sewage treatment, the photocatalyst device is immersed in sewage, so most of the light emitted from the light source is absorbed by the turbid colored sewage, and the surface of the photocatalyst is absorbed. Not reach. Therefore, the photocatalyst is not activated, and as a result, it is impossible to treat sewage.

このような問題を解決するために、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる長尺の導光体を光触媒の担持体として用い、この導光体の外周面に光触媒層を設けて、導光体内を伝搬する光を直接光触媒に照射する光触媒フィルタや光触媒デバイスが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に開示されている光触媒フィルタでは、屈折率の低い導光体の外周面に屈折率の高い光触媒層を設けて、導光体を伝搬する光がその外周面から徐々に漏れることを利用し、光触媒を活性化している。加えて、この光触媒フィルタは、導光体を微細化することにより、導光体と光触媒との接触面積を大きくすることができるため、光触媒反応の効率を上げることができる。   In order to solve such a problem, a long light guide made of glass, ceramics, plastic, or the like is used as a support for the photocatalyst, and a photocatalyst layer is provided on the outer peripheral surface of the light guide to A photocatalytic filter or a photocatalytic device that directly irradiates propagating light to a photocatalyst has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the photocatalytic filter disclosed in Patent Document 1, a photocatalytic layer having a high refractive index is provided on the outer peripheral surface of a light guide having a low refractive index, and light propagating through the light guide gradually leaks from the outer peripheral surface. Utilizes and activates the photocatalyst. In addition, since the photocatalytic filter can increase the contact area between the light guide and the photocatalyst by miniaturizing the light guide, the efficiency of the photocatalytic reaction can be increased.

しかしながら、特許文献1に開示されている光触媒フィルタは、その長さが長くなるにしたがって、導光体からその外周方向に漏れる光の量が不均一になるという欠点がある。
光ファイバなどでは、光が屈折率の低い領域から屈折率の高い領域へすぐに漏れてしまう。同様に、この光触媒フィルタでは、屈折率の低い導光体を伝搬する光が、屈折率の高い光触媒層へすぐに漏れてしまい、光触媒フィルタの長さが長い場合、光触媒フィルタの末端まで光を導波することができず、結果として、光触媒を活性化することができない。このようなことから、この光触媒フィルタを長尺化、大面積化することは難しいという問題がある。
However, the photocatalytic filter disclosed in Patent Document 1 has a drawback that the amount of light leaking from the light guide in the outer circumferential direction becomes non-uniform as the length increases.
In an optical fiber or the like, light leaks immediately from a low refractive index region to a high refractive index region. Similarly, in this photocatalytic filter, light propagating through a light guide having a low refractive index immediately leaks to the photocatalytic layer having a high refractive index, and when the length of the photocatalytic filter is long, light is transmitted to the end of the photocatalytic filter. As a result, the photocatalyst cannot be activated. For this reason, there is a problem that it is difficult to increase the length and area of the photocatalytic filter.

また、光ファイバの外周面に光触媒層が設けられてなる光触媒ファイバも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この光触媒ファイバでは、これを曲げることにより、光ファイバを伝搬する光をその外周面から漏れさせ、光触媒を活性化することができる。   A photocatalytic fiber in which a photocatalytic layer is provided on the outer peripheral surface of the optical fiber has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). In this photocatalyst fiber, by bending it, light propagating through the optical fiber can be leaked from its outer peripheral surface, and the photocatalyst can be activated.

しかしながら、この光触媒ファイバでは、光ファイバから光を漏れさせるために必要な、光ファイバを曲げることが必要なため、光ファイバの機械的強度を高めなければならない。そのため、光触媒ファイバの製造工程が複雑になることから、製造コストが高くなるという問題がある。さらに、この光触媒ファイバでは、光ファイバを曲げた時の外縁側からほとんどの光が漏れるが、内縁側から漏れる光が少ないため、外縁側に配された光触媒のみが活性化するため、光触媒反応の効率が悪いという問題がある。
特開平9−225262号公報 特開2000−24513号公報
However, in this photocatalytic fiber, it is necessary to bend the optical fiber necessary for leaking light from the optical fiber, so that the mechanical strength of the optical fiber must be increased. Therefore, the manufacturing process of the photocatalytic fiber becomes complicated, and there is a problem that the manufacturing cost increases. Furthermore, in this photocatalyst fiber, most of the light leaks from the outer edge side when the optical fiber is bent, but since there is little light leaking from the inner edge side, only the photocatalyst arranged on the outer edge side is activated, so the photocatalytic reaction There is a problem of inefficiency.
JP 9-225262 A JP 2000-24513 A

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、製造が容易で、かつ、長尺化、大面積化が可能である上に、光触媒反応の効率に優れた表面漏光光導波路およびこれを用いた光触媒デバイスを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be easily manufactured, can be made long and large in area, and has a surface leakage optical waveguide excellent in the efficiency of the photocatalytic reaction. An object of the present invention is to provide a photocatalytic device.

本発明は、上記課題を解決するために、コア部と、該コア部よりも屈折率の低い材料からなり、該コア部を囲むようにして積層されたクラッド部とを少なくとも備えた表面漏光光導波路であって、前記クラッド部は前記コア部内を伝搬する光を散乱または放射する形態をなし、かつ、前記クラッド部の外側には光触媒が担持されている表面漏光光導波路を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a surface light leakage optical waveguide comprising at least a core portion and a clad portion made of a material having a refractive index lower than that of the core portion and laminated so as to surround the core portion. The clad portion is configured to scatter or radiate light propagating in the core portion, and provides a surface leakage optical waveguide in which a photocatalyst is supported outside the clad portion.

表面漏光光導波路のクラッド部を、コア部内を伝搬する光を散乱または放射する形態することにより、クラッド部において、コア部内を伝搬する光が散乱し、この光を表面漏光光導波路の長手方向と異なる方向(表面漏光光導波路の表面方向)に漏れさせることができる。その結果として、クラッド部の外側に担持された光触媒を活性化することができる。   By forming the cladding portion of the surface light leakage optical waveguide to scatter or radiate the light propagating in the core portion, the light propagating in the core portion is scattered in the cladding portion. It is possible to leak in different directions (surface direction of the surface light leakage optical waveguide). As a result, the photocatalyst supported on the outer side of the clad portion can be activated.

上記構成の表面漏光光導波路において、前記光を散乱または放射する形態は、前記クラッド部内に配されたクラッドと異なる屈折率を有する添加物または気泡によるものであって、かつ前記添加物および前記気泡を形成するガスは前記クラッド部の外側に担持した光触媒の反応が生じる動作波長帯域の光を吸収しない、あるいはほとんど吸収しないことが好ましい。   In the surface leakage optical waveguide having the above structure, the light is scattered or emitted by an additive or a bubble having a refractive index different from that of the cladding disposed in the cladding, and the additive and the bubble. It is preferable that the gas forming the gas does not absorb or hardly absorbs light in the operating wavelength band in which the reaction of the photocatalyst carried outside the cladding portion occurs.

従来の曲げにより光を漏れさせる光導波路、例えば光ファイバは、通常、光が漏れ易くするために、開口数(NA)を小さくして、すなわち、コア部とクラッド部との比屈折率差が小さくなるように設計されている。この比屈折率差が小さいと、光導波路と光源との接合部における光の結合効率が極端に低下するという問題が生じる。
そこで、本発明では、クラッド部内に添加されたクラッドと異なる屈折率を有し、かつ担持した光触媒の反応が生じる動作波長帯域の光を吸収しない、あるいはほとんど吸収しない添加物(以下、「添加物」と言うこともある。)により、クラッド部においてモード結合を生じさせ、光を散乱(漏れ)させている。また、添加物の種類、または、これらの大きさや分布密度(添加量)を変えることにより、表面漏光光導波路の表面に漏れる光の量を調節することができる。したがって、コア部とクラッド部との比屈折率差を大きくすることができるため、本発明の表面漏光光導波路と光源との結合効率は向上する。
Conventional optical waveguides that leak light by bending, such as optical fibers, usually have a smaller numerical aperture (NA), that is, the relative refractive index difference between the core portion and the clad portion in order to facilitate light leakage. Designed to be smaller. When this relative refractive index difference is small, there arises a problem that the light coupling efficiency at the junction between the optical waveguide and the light source is extremely lowered.
Therefore, in the present invention, an additive that has a refractive index different from that of the clad added in the clad part and does not absorb or hardly absorbs light in the operating wavelength band in which the reaction of the supported photocatalyst occurs (hereinafter referred to as “additive”). In other words, mode coupling occurs in the clad portion and light is scattered (leaked). Further, the amount of light leaking to the surface of the surface light leakage optical waveguide can be adjusted by changing the kind of additive, or the size and distribution density (addition amount) thereof. Therefore, since the relative refractive index difference between the core portion and the clad portion can be increased, the coupling efficiency between the surface light leakage optical waveguide of the present invention and the light source is improved.

上記表面漏光光導波路は、柱状光導波路、リボン状光導波路、シート状光導波路であることが好ましい。また、柱状光ファイバであってもよい。   The surface light leakage optical waveguide is preferably a columnar optical waveguide, a ribbon optical waveguide, or a sheet optical waveguide. Further, it may be a columnar optical fiber.

表面漏光光導波路を、柱状光導波路、リボン状光導波路またはシート状光導波路とすることにより、浄化したい場所や、汚染物質または病原菌の処理(分解、除去)量に応じて、表面漏光光導波路の大きさを変えることができる。   By making the surface light leakage optical waveguide into a columnar optical waveguide, ribbon optical waveguide or sheet optical waveguide, the surface light leakage optical waveguide can be selected according to the place to be purified and the amount of treatment (decomposition, removal) of contaminants or pathogens. You can change the size.

上記構成の表面漏光光導波路において、前記光触媒は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、チタン酸ストロンチウム、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化鉄から選択される少なくとも1種からなることが好ましい。   In the surface light leakage optical waveguide having the above configuration, the photocatalyst is preferably made of at least one selected from titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, strontium titanate, tungsten oxide, bismuth oxide, and iron oxide.

これらの光触媒は、高活性であるから、汚染物質や病原菌の状態(気体、液体、固体)に関わらず、これらを効率的に分解、除去することができる。   Since these photocatalysts are highly active, they can be efficiently decomposed and removed regardless of the state of pollutants and pathogenic bacteria (gas, liquid, solid).

上記構成の表面漏光光導波路において、前記表面漏光光導波路の一端面に、前記コア部に外部光源からの光を導く導波リード部が設けられたことが好ましい。   In the surface light leakage optical waveguide having the above-described configuration, it is preferable that a waveguide lead portion for guiding light from an external light source is provided to the core portion on one end face of the surface light leakage optical waveguide.

表面漏光光導波路に導波リード部を設けることにより、浄化したい場所と光源との距離が長い場合、表面漏光光導波路に光源からの光を損失無く導波することができる。   By providing the waveguide lead portion in the surface light leakage optical waveguide, when the distance between the place to be purified and the light source is long, light from the light source can be guided to the surface light leakage optical waveguide without loss.

本発明は、上記の表面漏光光導波路と、該表面漏光光導波路に光触媒反応に必要な光を入射する光源とを少なくとも備えた光触媒デバイスを提供する。   The present invention provides a photocatalytic device comprising at least the above-described surface light leakage optical waveguide and a light source for allowing light necessary for a photocatalytic reaction to enter the surface light leakage optical waveguide.

本発明の表面漏光光導波路を用いた光触媒デバイスは、汚染物質や病原菌の状態(気体、液体、固体)に関わらず、これらを効率的に分解、除去することができる。   The photocatalytic device using the surface light leakage optical waveguide of the present invention can efficiently decompose and remove these regardless of the state of contaminants and pathogenic bacteria (gas, liquid, solid).

本発明の表面漏光光導波路は、クラッド部内に添加された添加物により、コア部内を伝搬する光を散乱させることができるから、この光を、表面漏光光導波路の長手方向全長に渡って、その表面方向に徐々に漏れさせることができる。その結果として、クラッド部の外側に担持された光触媒を、表面漏光光導波路の長手方向全長に渡って活性化することができる。したがって、光触媒が担持された表面全域が光触媒反応面となるので、汚染物質や病原菌を効率的に分解、除去することができる。さらに、本発明の表面漏光光導波路は、曲げなどの変形によらず、その表面から光を漏れさせることができるため、製造が容易で、かつ、長尺化、大面積化が可能となる。   Since the surface light leakage optical waveguide of the present invention can scatter light propagating in the core portion by the additive added in the cladding portion, this light is spread over the entire length in the longitudinal direction of the surface light leakage optical waveguide. It can be gradually leaked in the surface direction. As a result, the photocatalyst supported on the outer side of the clad portion can be activated over the entire length in the longitudinal direction of the surface leakage optical waveguide. Therefore, since the entire surface on which the photocatalyst is supported becomes the photocatalytic reaction surface, contaminants and pathogens can be efficiently decomposed and removed. Furthermore, since the surface light leakage optical waveguide of the present invention can leak light from its surface regardless of deformation such as bending, it is easy to manufacture and can be made long and large in area.

以下、本発明を実施した表面漏光光導波路について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a surface light leakage optical waveguide embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、光導波路の1つである光ファイバにおける屈折率分布を示す図である。
図1において、符号1はコア、2はクラッドを示し、nはクラッド2の屈折率、nはコア1の屈折率を示す。
図1に示すような、コア1と、これよりも屈折率の低い材料からなり、コア1の外周を覆うようにして設けられたクラッド2とからなる光ファイバでは、コア1内に入射した光は、コア1とクラッド2との界面において全反射して、コア1内を伝搬しながら、光ファイバの長手方向前方に進む。
FIG. 1 is a diagram showing a refractive index distribution in an optical fiber that is one of optical waveguides.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a core, 2 denotes a clad, n 0 denotes a refractive index of the clad 2, and n 1 denotes a refractive index of the core 1.
As shown in FIG. 1, in an optical fiber comprising a core 1 and a clad 2 made of a material having a lower refractive index and covering the outer periphery of the core 1, the light incident on the core 1 Is totally reflected at the interface between the core 1 and the clad 2 and travels forward in the longitudinal direction of the optical fiber while propagating through the core 1.

図2は、本発明に係る表面漏光光導波路の一実施形態の断面を示す模式図である。
図2中、符号10は表面漏光光導波路、11はコア部、12はクラッド部、13はモード結合部、14は光導波路、15は光触媒膜を示している。
表面漏光光導波路10は、コア部11、コア部11よりも屈折率の低い材料からなり、コア部11を挟むようにして積層されたクラッド部12、12、および、クラッド部12、12に設けられたコア部11内を伝搬する光を散乱し、または放射させる添加物または気泡からなる部分(以下、「モード結合部」と言う。)13からなる光導波路14と、クラッド部12、12の表面の全域に担持された光触媒からなる光触媒膜15とから概略構成されている。
FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of an embodiment of the surface light leakage optical waveguide according to the present invention.
In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a surface leakage optical waveguide, 11 denotes a core part, 12 denotes a cladding part, 13 denotes a mode coupling part, 14 denotes an optical waveguide, and 15 denotes a photocatalytic film.
The surface light leakage optical waveguide 10 is made of a core part 11, a clad part 12, 12 that is made of a material having a lower refractive index than the core part 11, and laminated so as to sandwich the core part 11, and the clad parts 12, 12. An optical waveguide 14 composed of an additive or a bubble (hereinafter referred to as a “mode coupling portion”) 13 that scatters or emits light propagating in the core portion 11, and the surfaces of the cladding portions 12 and 12. A photocatalyst film 15 made of a photocatalyst carried on the entire area is roughly constituted.

また、この実施形態は、光導波路14としては、柱状、シート状、リボン状などの光導波路に対して全て適用可能である。   In addition, this embodiment can be applied to all optical waveguides such as a columnar shape, a sheet shape, and a ribbon shape as the optical waveguide 14.

コア部11をなす材料としては特に限定されないが、かつ、コア部11内を伝搬する光の波長域に吸収を持たない材料が望ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート、フッ素系樹脂などの合成樹脂、石英ガラスなどが用いられる。これらの材料の中でも、曲げに強く、折れ難いことから合成樹脂がより望ましい。   The material forming the core portion 11 is not particularly limited, and a material that does not absorb light in the wavelength range of light propagating through the core portion 11 is desirable. For example, synthetic resin such as polymethyl methacrylate and fluorine resin, quartz Glass or the like is used. Among these materials, a synthetic resin is more preferable because it is resistant to bending and is difficult to break.

クラッド部12をなす材料としては特に限定されないが、コア部11よりも屈折率が低く、光触媒作用により分解されず、かつ、コア部11内を伝搬する光の波長域に吸収を持たない材料が望ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート、フッ素系樹脂などの合成樹脂、石英ガラスなどが用いられる。これらの材料の中でも、曲げに強く、折れ難く、さらに、屈折率が低く、光触媒によって分解され難いフッ素系樹脂がより望ましい。   The material forming the cladding portion 12 is not particularly limited, but a material having a refractive index lower than that of the core portion 11, not decomposed by the photocatalytic action, and having no absorption in the wavelength region of light propagating in the core portion 11. Desirably, for example, synthetic resin such as polymethyl methacrylate and fluorine resin, quartz glass, and the like are used. Among these materials, a fluorine-based resin that is resistant to bending, hardly breaks, has a low refractive index, and is difficult to be decomposed by a photocatalyst is more desirable.

コア部11のクラッド部12に対する比屈折率差は0.002以上、0.2以下であることが好ましく、0.01以上、0.15以下であることがより好ましい。
この比屈折率差が0.002未満では、光導波路14の開口数(NA)が小さく、入射側と光源を接合する際、接合効率が小さくなるため望ましくない。
一方、非屈折率差が0.2を超えると、光導波路14の開口数(NA)が大き過ぎて、光の閉じ込め作用が強く、結果的には光の漏れの程度が小さくなり、光導波路14の表面への漏光が不十分で光触媒反応を起こすことができなくなる。
The relative refractive index difference between the core portion 11 and the cladding portion 12 is preferably 0.002 or more and 0.2 or less, and more preferably 0.01 or more and 0.15 or less.
If the relative refractive index difference is less than 0.002, the numerical aperture (NA) of the optical waveguide 14 is small, and it is not desirable because the joining efficiency becomes small when joining the incident side and the light source.
On the other hand, when the non-refractive index difference exceeds 0.2, the numerical aperture (NA) of the optical waveguide 14 is too large, and the light confinement action is strong. As a result, the degree of light leakage decreases, and the optical waveguide Insufficient light leakage to the surface of 14 makes it impossible to cause a photocatalytic reaction.

クラッド部12、12内には、モード結合部13が局所的または全域に多数設けられている。ここで、モード結合部13が局所的に設けられているとは、モード結合部13がクラッド部12内に帯状、塊(島)状に局在していることを言う。   A large number of mode coupling portions 13 are provided in the cladding portions 12 and 12 locally or in the entire region. Here, the mode coupling portion 13 being locally provided means that the mode coupling portion 13 is localized in the clad portion 12 in a band shape or a lump (island) shape.

光導波路14の表面14aの方向にほぼ均一に光を散乱(漏れ)させたい場合には、クラッド12にモード結合部13を均一に設けることが好ましい。
また、同様の原理で、光導波路14の表面の局所的に漏光させたい場合には、クラッド12にモード結合部13を局所的に設ければよい。
When it is desired to scatter (leak) light substantially uniformly in the direction of the surface 14 a of the optical waveguide 14, it is preferable to provide the mode coupling portion 13 uniformly in the cladding 12.
In addition, if it is desired to locally leak light on the surface of the optical waveguide 14 based on the same principle, the mode coupling portion 13 may be locally provided in the cladding 12.

ここで、コアとクラッドの界面にモード結合部を設けることにより漏光できる原理について説明する。
図3に示すように、この光導波路20では、コア部21とクラッド部22の境界に、クラッド部22と異なる屈折率を有するモード結合部23が設けられている。この光導波路20は、図1に示すような屈折率分布を有し、導波原理は全反射を利用している。なお、図3において、矢印は光の伝搬(散乱)方向を示している。
コア部21とクラッド部22の界面において、本来全反射されるはずの光27がモード結合部23に当たって、部分的に全反射の臨界角を越えた光線が生じ、クラッド部22へ放射(散乱)されたりする。さらに、コア部21内を伝搬してきた光線が、モード結合部23に当たって伝搬条件が変わり、モード変換される。モードが変わった光線中、伝搬条件に合わないモード(ほとんどの高次モード)もクラッド部22へ放射され、漏光となる。
Here, the principle that light can be leaked by providing a mode coupling portion at the interface between the core and the clad will be described.
As shown in FIG. 3, in this optical waveguide 20, a mode coupling portion 23 having a refractive index different from that of the cladding portion 22 is provided at the boundary between the core portion 21 and the cladding portion 22. The optical waveguide 20 has a refractive index distribution as shown in FIG. 1, and the waveguide principle uses total reflection. In FIG. 3, the arrows indicate the propagation (scattering) direction of light.
At the interface between the core portion 21 and the cladding portion 22, the light 27 that should be totally reflected hits the mode coupling portion 23, and a light beam partially exceeding the critical angle of total reflection is generated, and is emitted (scattered) to the cladding portion 22. Or Further, the light beam propagating in the core unit 21 strikes the mode coupling unit 23 and the propagation condition is changed, and the mode is converted. Among the light beams whose modes have changed, modes that do not meet the propagation conditions (most high-order modes) are also radiated to the cladding portion 22 and become light leakage.

クラッド部22に散乱、放射された光は、モード結合部23で反射しながら光導波路20の表面(外周)に漏光し、外側の光触媒に当たって光触媒反応を生じさせる。
また、単位体積当たりのモード結合部23の数が多くなれば、光の散乱および放射が大きくなる。
The light scattered and radiated on the cladding part 22 leaks to the surface (outer periphery) of the optical waveguide 20 while being reflected by the mode coupling part 23, hits the outer photocatalyst, and causes a photocatalytic reaction.
Moreover, if the number of mode coupling parts 23 per unit volume increases, light scattering and radiation will increase.

モード結合部13は、クラッド部12内に配されたクラッドと異なる屈折率を有する添加物によるものであって、かつ担持した光触媒の反応が生じる動作波長帯域の光を吸収しない、あるいはほとんど吸収しないものであることが好ましい。   The mode coupling portion 13 is made of an additive having a refractive index different from that of the clad disposed in the clad portion 12, and does not absorb or hardly absorbs light in the operating wavelength band where the supported photocatalyst reacts. It is preferable.

モード結合部13が気泡からなる場合、気泡を形成するガスとしては特に限定されないが、例えば、空気、アルゴンガス、窒素、ヘリウムなどが用いられる。   When the mode coupling unit 13 is formed of bubbles, the gas forming the bubbles is not particularly limited, and for example, air, argon gas, nitrogen, helium, or the like is used.

気泡を形成するガスの種類(添加物の屈折率)、気泡の大きさ(添加物としての粒径)、気泡の単位体積当たりの数(以下、「分布密度」と言う。)を変えることにより、光導波路14からの光の漏れ量を調節することができる。
気泡の大きさや分布密度は特に限定されないが、基本的には、気泡の屈折率が低いほど、クラッド部12全体の屈折率も比較的低くなり、開口数(NA)も大きくなり、光源との結合効率が良くなる。
By changing the type of gas forming the bubbles (refractive index of the additive), the size of the bubbles (particle size as additive), and the number of bubbles per unit volume (hereinafter referred to as “distribution density”). The amount of light leakage from the optical waveguide 14 can be adjusted.
The size and distribution density of the bubbles are not particularly limited, but basically, the lower the refractive index of the bubbles, the lower the refractive index of the entire cladding portion 12 and the larger the numerical aperture (NA). The coupling efficiency is improved.

また、気泡の粒径は、光触媒の反応が生じる動作波長帯域によって、最適な粒径を選択すればよい。例えば、漏光しようとした波長は紫外線で365nmの場合には、散乱の原理によって、気泡の粒径は30nm〜3μm程度でよい。   The bubble particle size may be selected according to the operating wavelength band in which the photocatalytic reaction occurs. For example, when the wavelength to be leaked is 365 nm with ultraviolet rays, the bubble diameter may be about 30 nm to 3 μm based on the principle of scattering.

さらに、気泡の分布密度においても、基本的には、気泡の分布が均一かつ分布密度が小さい場合には、入射光を少量かつ徐々に漏れさせることができるため、光導波路を長尺化することができるが、単位長さ当たりの漏れ光量の割合が少ない。一方、分布が均一かつ分布密度が大きい場合には、入射光を大量に漏れさせ、単位長さ当たりの漏れ光量の割合が大きく(単位長さ当たりの光触媒反応能力が強く)なるが、光導波路を長尺化できない。したがって、気泡の分布密度は光導波路に要求される寸法や反応能力に応じて調節できるため、特に限定されない。   Furthermore, with regard to the distribution density of bubbles, basically, if the distribution of bubbles is uniform and the distribution density is small, incident light can be gradually leaked in small amounts, so the optical waveguide should be lengthened. However, the ratio of light leakage per unit length is small. On the other hand, when the distribution is uniform and the distribution density is large, a large amount of incident light is leaked, and the ratio of the amount of light leaked per unit length is large (the photocatalytic reaction capacity per unit length is strong). Cannot be lengthened. Therefore, the distribution density of the bubbles is not particularly limited because it can be adjusted according to the dimensions and reaction capacity required for the optical waveguide.

添加物としては特に限定されないが、例えば、二酸化ケイ素(SiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、あるいは、紫外波長領域でほとんど吸収が生じないアクリル樹脂やシリコン樹脂などからなる粒子が用いられる。これらの中でも、紫外線を吸収しない二酸化ケイ素、アクリル樹脂、シリコン樹脂などからなる粒子が好ましい。 No particular limitation is imposed on the additives, such as silicon dioxide (SiO 2), zirconium oxide (ZrO 2), or particles made of acrylic resin or silicone resin is hardly absorbed not occur in the ultraviolet wavelength region is used. Among these, particles made of silicon dioxide, acrylic resin, silicon resin or the like that do not absorb ultraviolet rays are preferable.

ここで例えば、添加物として酸化ジルコニウムを用いる場合について説明する。
酸化ジルコニウムは、バンドギャップが5.0eVであり、吸収スペクトルが約248nm以下の短波長紫外線である。また、光触媒の酸化チタン(TiO)は、バンドギャップが3.0eVであり、吸収スペクトルが約385nm以下の短波長紫外線である。
そこで、クラッド部に酸化ジルコニウムが添加され、クラッド部の表面に酸化チタンからなる光触媒が担持された光導波路の端面に、光源として波長365nmや波長310nm近傍の光を発する水銀(Hg)−キセノン(Xe)ランプを接続し、このランプから光導波路に光を入射した場合について考える。酸化ジルコニウムは、波長365nmや波長310nm近傍の光を吸収せずに散乱するため、光導波路は、その長手方向と異なる方向に、この波長の光を漏れさせることができる。これにより、クラッド部の表面に担持された酸化チタンの光触媒機能が活性化される。
Here, for example, a case where zirconium oxide is used as an additive will be described.
Zirconium oxide is short-wave ultraviolet light having a band gap of 5.0 eV and an absorption spectrum of about 248 nm or less. The photocatalyst titanium oxide (TiO 2 ) is a short wavelength ultraviolet ray having a band gap of 3.0 eV and an absorption spectrum of about 385 nm or less.
Therefore, mercury (Hg) -xenon that emits light with a wavelength of 365 nm or a wavelength of around 310 nm as a light source on the end face of the optical waveguide in which zirconium oxide is added to the cladding portion and a photocatalyst made of titanium oxide is supported on the surface of the cladding portion. Xe) Consider a case where a lamp is connected and light enters the optical waveguide from this lamp. Since zirconium oxide scatters light without absorbing light having a wavelength of 365 nm or near 310 nm, the optical waveguide can leak light of this wavelength in a direction different from the longitudinal direction. Thereby, the photocatalytic function of the titanium oxide supported on the surface of the cladding part is activated.

添加物の種類(添加物の屈折率)、粒径、分布密度を変えることにより、光導波路14からの光の漏れ量を調節することができる。
これらのパラメータは特に限定されないが、基本的には、添加物の屈折率が低いほど、クラッド部11全体の屈折率も比較的低くなり、開口数(NA)も大きくなり、光源との結合効率が向上する。
また、添加物の粒径は、光触媒の反応が生じる動作波長帯域によって、最適な粒径を選択すればよい。例えば、漏光しようとする光が波長365nmの紫外線である場合には、散乱の原理によって、添加物の粒径は30nm〜3μm程度でよい。
さらに、添加物の分布密度においても、基本的には、添加物の分布が均一かつ分布密度が小さい場合には、入射光を少量かつ徐々に漏れさせることができるため、光導波路を長尺化することができるが、単位長さ当たりの漏れ光量の割合が少ない。一方、分布が均一かつ分布密度が大きい場合には、入射光を大量に漏れさせ、単位長さ当たりの漏れ光量の割合が大きく(単位長さ当たりの光触媒反応能力が強く)なるが、光導波路を長尺化できない。したがって、添加物の分布密度は光導波路に要求される寸法や反応能力に応じて調節できるため、特に限定されない。
The amount of light leaking from the optical waveguide 14 can be adjusted by changing the type of additive (refractive index of the additive), particle size, and distribution density.
Although these parameters are not particularly limited, basically, the lower the refractive index of the additive, the lower the refractive index of the entire cladding portion 11, the larger the numerical aperture (NA), and the coupling efficiency with the light source. Will improve.
Moreover, the particle diameter of the additive may be selected as the optimum particle diameter depending on the operating wavelength band in which the photocatalytic reaction occurs. For example, when the light to be leaked is ultraviolet light having a wavelength of 365 nm, the particle size of the additive may be about 30 nm to 3 μm based on the principle of scattering.
Furthermore, with regard to the distribution density of the additive, basically, if the distribution of the additive is uniform and the distribution density is small, the incident light can be gradually leaked in a small amount, so the optical waveguide is lengthened. However, the ratio of the amount of leakage light per unit length is small. On the other hand, when the distribution is uniform and the distribution density is large, a large amount of incident light is leaked, and the ratio of the amount of leakage light per unit length is large (the photocatalytic reaction capacity per unit length is strong), but the optical waveguide Cannot be lengthened. Therefore, the distribution density of the additive is not particularly limited because it can be adjusted according to the dimensions and reaction capacity required for the optical waveguide.

ここで、図4は、表面漏光光導波路の散乱体(添加物)の種類、粒径および分布密度を変化させた場合の漏れ光量の変化を示すグラフである。
なお、光導波路としては、柱状光ファイバを用いた。また、分布密度は気泡の場合、個/cmで示し、その他の添加物の場合、樹脂乾燥後の全固形分に対する割合である。また、粒径は添加物の平均粒径である。
Here, FIG. 4 is a graph showing changes in the amount of leaked light when the type, particle size, and distribution density of the scatterers (additives) in the surface light leakage optical waveguide are changed.
A columnar optical fiber was used as the optical waveguide. In addition, the distribution density is indicated by number / cm 3 in the case of bubbles, and is a ratio with respect to the total solid content after resin drying in the case of other additives. The particle size is the average particle size of the additive.

この柱状光ファイバは以下の方法で得られる。
コア材として純粋石英を用意し、クラッドは通常の紡糸機械で、通常の紡糸工程で作製できる。コア石英母材を焼結炉で溶融状態となり、下端から線引きして紡糸のパスラインを通して、ボビンまで巻き取る。その間に、2台の被覆装置があり、従来、それで2層の樹脂を被覆するが、この柱状光ファイバを作製するために、第1層目の被覆装置内に、各種添加物が均一に分散した、紫外透過型の石英より屈折率が低い、有機溶媒に溶解したフッ素系樹脂を入れ、線引きしながら石英コアの外周に添加物入りの1層目クラッドを被覆する。その後、被覆装置の架橋筒を通して、加熱により乾燥させる。得られた柱状光ファイバを、そのまま漏光ファイバとして使用してもよいが、コア材はガラスであるので、機械的強度を向上するため、その後、さらに、前記の添加物無しの紫外透過型の石英より屈折率が低い有機溶媒に溶解したフッ素樹脂を2層目の被覆装置内に入れ、紡糸しながら2層目の樹脂(クラッド)を厚くした。できたファイバの機械的強度は通常ファイバと同様レベルであった。
その後、得られた各種ファイバを紫外光源で入射して(水銀―キセノンランプ)、伝送損失をカットバック法で測定した。添加物を添加することにより、出射端の光量が徐々に小さくなり、すなわち、光を伝搬しながら徐々に漏れていることが分かった。さらに、添加物の種類、粒径および分布密度によって、漏れ光量の調節ができることが分かった。
This columnar optical fiber is obtained by the following method.
Pure quartz is prepared as a core material, and the clad can be produced by an ordinary spinning machine and by an ordinary spinning process. The core quartz base material is melted in a sintering furnace, drawn from the lower end, and wound up to a bobbin through a spinning pass line. In the meantime, there are two coating devices. Conventionally, it coats two layers of resin, but various additives are uniformly dispersed in the first layer coating device to produce this columnar optical fiber. Then, a fluororesin dissolved in an organic solvent having a lower refractive index than that of the ultraviolet transmission type quartz is put, and the first layer clad containing the additive is coated on the outer periphery of the quartz core while drawing. Then, it is dried by heating through the cross-linking cylinder of the coating apparatus. The obtained columnar optical fiber may be used as a light leakage fiber as it is. However, since the core material is glass, in order to improve the mechanical strength, the ultraviolet transmission type quartz without the additive is further added. A fluororesin dissolved in an organic solvent having a lower refractive index was placed in the second layer coating apparatus, and the second layer resin (cladding) was thickened while spinning. The mechanical strength of the resulting fiber was similar to that of normal fiber.
Then, the obtained various fibers were incident with an ultraviolet light source (mercury-xenon lamp), and the transmission loss was measured by the cutback method. It was found that the amount of light at the emission end gradually decreased by adding the additive, that is, gradually leaked while propagating light. Furthermore, it has been found that the amount of light leakage can be adjusted by the type, particle size and distribution density of the additive.

光触媒膜15をなす光触媒としては特に限定されないが、例えば、酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化タングステン(WO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化鉄(Fe)などが用いられる。これらの光触媒は、単体で使用してもよいが、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 No particular limitation is imposed on the photocatalyst constituting the photocatalyst film 15, for example, titanium oxide (TiO 2), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2), strontium titanate (SrTiO 3), tungsten oxide (WO 3), Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), or the like is used. These photocatalysts may be used alone or in combination of two or more.

上記の光触媒の中でも、高活性な光触媒として酸化チタンを使用することができる。特に、汚染物質の分解、除去を目的とする場合、アナターゼ型酸化チタンが望ましいが、用途に応じてルチル型酸化チタンを用いることもできる。   Among the above photocatalysts, titanium oxide can be used as a highly active photocatalyst. In particular, for the purpose of decomposing and removing pollutants, anatase-type titanium oxide is desirable, but rutile-type titanium oxide can also be used depending on the application.

図2の表面漏光光導波路10がリボン状光導波路である場合には、それを製造するには、公知の積層シートの製造方法などを適用することができる。
例えば、コア部11をなす樹脂シートAと、添加物が均一に添加され、樹脂シートAよりも屈折率の低い材料からなり、クラッド部12、12をなす樹脂シートBを用意する。
次いで、樹脂シートAを、樹脂シートBで挟み、この状態で熱を加えて加圧することにより、樹脂シートAと樹脂シートBが積層されてなるシート状の積層体が得られる。
When the surface light leakage optical waveguide 10 in FIG. 2 is a ribbon-shaped optical waveguide, a known method for manufacturing a laminated sheet can be applied to manufacture the optical waveguide.
For example, a resin sheet A that forms the core portion 11 and a resin sheet B that is made of a material having a lower refractive index than that of the resin sheet A and to which the clad portions 12 and 12 are formed are prepared.
Next, the resin sheet A is sandwiched between the resin sheets B, and heat is applied and pressed in this state to obtain a sheet-like laminate in which the resin sheets A and B are laminated.

次いで、このシート状の積層体を、所定の幅に裁断することにより、コア部11と、コア部11を挟むようにして積層されたクラッド部12、12と、添加物からなるモード結合部13とを有するリボン状の光導波路14が得られる。
または、厚めのコア部11をなす樹脂シートCと、厚めのクラッド部12をなす樹脂シートDとをあらかじめ重ね合わせておき、これに熱を加えて、厚みが薄くなるように延伸することにより、一度に大量のリボン状の光導波路14を製造することができる。
Next, the sheet-like laminate is cut into a predetermined width, whereby a core part 11, clad parts 12 and 12 laminated so as to sandwich the core part 11, and a mode coupling part 13 made of an additive are formed. A ribbon-shaped optical waveguide 14 having the above-described structure is obtained.
Alternatively, the resin sheet C that forms the thick core portion 11 and the resin sheet D that forms the thick clad portion 12 are preliminarily overlapped, and heat is applied to the resin sheet C so that the thickness is reduced. A large number of ribbon-shaped optical waveguides 14 can be manufactured at a time.

次いで、2つのクラッド部12、12の表面の全域に光触媒を担持させて、光触媒膜15を形成し、表面漏光光導波路10を得る。また、クラッド部12の表面に、シリコンなどの保護層を塗布してから、その上に光触媒を塗布してもよい。
光触媒を、クラッド部12、12の表面に担持させる方法は、特に限定されない。例えば、酸化チタンなどの光触媒の粒子を低融点ガラスなどの無機バインダーと混合して、この混合物をクラッド部12、12の表面に塗布し、乾燥させることにより、クラッド部12、12の表面に光触媒を担持させることができる。また、光触媒のクラッド部12、12の表面に塗布した後、クラッド部12、12の表面において化学反応を起こさせて、光触媒を担持させることもできる。
Next, the photocatalyst is supported on the entire surface of the two cladding portions 12 and 12 to form the photocatalyst film 15, and the surface leakage light waveguide 10 is obtained. Alternatively, a protective layer such as silicon may be applied to the surface of the clad portion 12 and then a photocatalyst may be applied thereon.
The method for supporting the photocatalyst on the surfaces of the cladding portions 12 and 12 is not particularly limited. For example, photocatalyst particles such as titanium oxide are mixed with an inorganic binder such as low-melting glass, and this mixture is applied to the surfaces of the clad parts 12 and 12 and dried to thereby form photocatalysts on the surfaces of the clad parts 12 and 12. Can be supported. Moreover, after apply | coating to the surface of the clad parts 12 and 12 of a photocatalyst, a chemical reaction is caused on the surface of the clad parts 12 and 12, and a photocatalyst can also be carry | supported.

なお、この実施形態では、光導波路14としては、光導波路が、幅広のシート状の光導波路、平板状の光導波路、または、柱状のファイバであってもよい。   In this embodiment, as the optical waveguide 14, the optical waveguide may be a wide sheet-shaped optical waveguide, a plate-shaped optical waveguide, or a columnar fiber.

表面漏光光導波路が柱状ファイバである場合、これを製造するには、段落[0043]に記載した方法を適用することができる。
また、通常の紡糸方法でコア材のままで、コアよりも屈折率の低い樹脂を被覆してファイバ化し、その後必要な長さに切割して、漏光させたい部分の被覆を除去して、添加物を均一に分散させて、コアよりも屈折率の低い、有機溶媒に溶解したフッ素樹脂中に浸漬し、ディップ法でコア材にクラッドをなす樹脂を塗布して、加熱、乾燥すればよい。また、紫外線硬化型のフッ素樹脂を使用する場合には、紫外光照射によって、フッ素樹脂を硬化させればよい。
In the case where the surface light leakage optical waveguide is a columnar fiber, the method described in paragraph [0043] can be applied to manufacture this.
Also, keep the core material with the usual spinning method, coat the resin with a refractive index lower than that of the core to make a fiber, then cut it to the required length, remove the coating of the part you want to leak light, and add What is necessary is just to disperse | distribute a thing uniformly, to immerse in the fluororesin melt | dissolved in the organic solvent whose refractive index is lower than a core, apply | coat the resin which makes a clad to a core material with a dipping method, and just heat and dry. In the case of using an ultraviolet curable fluororesin, the fluororesin may be cured by irradiation with ultraviolet light.

また、この実施形態では、モード結合部13が、光導波路14のクラッド部12、12の両方に設けられている形態を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、光導波路がリボン状、シート状または平板状である場合、添加物が少なくとも2つのクラッド部のいずれか一方に設けられていればよい。また、光導波路が柱状のファイバである場合、モード結合部がコアとクラッドの界面またはクラッドの全域に設けられていればよい。   Moreover, in this embodiment, although the mode coupling part 13 illustrated the form provided in both the clad parts 12 and 12 of the optical waveguide 14, this invention is not limited to this. In the present invention, when the optical waveguide is in a ribbon shape, a sheet shape, or a flat plate shape, the additive may be provided in any one of at least two clad portions. Further, when the optical waveguide is a columnar fiber, the mode coupling portion may be provided at the interface between the core and the clad or the entire clad.

また、この実施形態では、クラッド部12、12の表面に、光触媒からなる光触媒膜15が全域に設けられている形態を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、光導波路がリボン状、シート状または平板状である場合、光触媒が少なくともモード結合部13が設けられたクラッド部の表面に、局所的または全域に担持されていればよい。また、光導波路が柱状のファイバである場合、光触媒がクラッドの外周面に局所的または全域に担持されていればよい。   Moreover, in this embodiment, although the photocatalyst film | membrane 15 which consists of photocatalysts was provided in the whole region on the surface of the clad parts 12 and 12, this invention is not limited to this. In the present invention, when the optical waveguide is in a ribbon shape, a sheet shape, or a flat plate shape, it is sufficient that the photocatalyst is supported locally or entirely on the surface of the clad portion provided with at least the mode coupling portion 13. Further, when the optical waveguide is a columnar fiber, the photocatalyst may be supported locally or entirely on the outer peripheral surface of the cladding.

このように、表面漏光光導波路10は、クラッド部12、12の表面に光触媒膜15が設けられているから、光触媒機能を有するものである。
表面漏光光導波路10を用いて気体や液体を浄化するには、表面漏光光導波路10を浄化したい場所に配置し、コア部11内に光を伝搬させる。すると、コア部11内を伝搬する光がモード結合部13で散乱して光導波路14の表面から漏れ、この漏れた光によって光触媒膜15が活性化される。そして、この光触媒膜15に液体や気体が接触すると、この液体や気体に含まれる汚染物質(例えば、細菌、有機汚染、粉塵など)が分解、除去または殺菌されることにより、液体や気体が浄化される。したがって、光が届かない暗所においても、気体や液体に含まれる汚染物質の分解、除去または殺菌を行なうことができる。
Thus, the surface light leakage optical waveguide 10 has a photocatalytic function because the photocatalytic film 15 is provided on the surfaces of the cladding portions 12 and 12.
In order to purify the gas or liquid using the surface light leakage optical waveguide 10, the surface light leakage optical waveguide 10 is disposed at a place where it is desired to be purified, and light is propagated into the core portion 11. Then, light propagating in the core portion 11 is scattered by the mode coupling portion 13 and leaks from the surface of the optical waveguide 14, and the photocatalytic film 15 is activated by the leaked light. When a liquid or gas comes into contact with the photocatalyst film 15, the liquid or gas is purified by decomposing, removing, or sterilizing contaminants (for example, bacteria, organic contamination, dust, etc.) contained in the liquid or gas. Is done. Therefore, it is possible to decompose, remove or sterilize contaminants contained in gas or liquid even in a dark place where light does not reach.

また、汚染物質を分解、除去または殺菌する処理速度を高めるためには、複数の表面漏光光導波路10を同時に用いればよい。例えば、表面漏光光導波路10を多数収束し、これらの両端を接着、研磨してバンドル化すれば、1つの光源から全ての表面漏光光導波路10に光を入射することができる。さらに、表面漏光光導波路10をバンドル化すれば、表面漏光光導波路10の配置が容易になるため、汚染物質の処理効率が向上する。   Further, in order to increase the processing speed for decomposing, removing or sterilizing contaminants, a plurality of surface leakage light waveguides 10 may be used simultaneously. For example, if a large number of surface light leakage optical waveguides 10 are converged, and both ends thereof are bonded and polished to form a bundle, light can be incident on all the surface light leakage optical waveguides 10 from one light source. Furthermore, if the surface light leakage optical waveguide 10 is bundled, the arrangement of the surface light leakage optical waveguide 10 is facilitated, so that the processing efficiency of contaminants is improved.

また、浄化したい場所と表面漏光光導波路10とは別体の光源との距離が長い場合、表面漏光光導波路10の一端面(図示略)に、光源からの光をコア部11に導くための導波リード部(図示略)を設け、この導波リード部を介して、表面漏光光導波路10と光源とを接続してもよい。この場合、導波リード部としては、光源から入射された光を漏らすことなく閉じ込めて、表面漏光光導波路10のコア部11に導波することができる構造のものが好ましい。すなわち、導波リード部は、上述のようなクラッド部に添加物をない光ファイバや光導波路などが好ましい。   Further, when the distance between the place to be purified and the light source separate from the surface light leakage optical waveguide 10 is long, the light from the light source is guided to the core portion 11 to one end surface (not shown) of the surface light leakage optical waveguide 10. A waveguide lead portion (not shown) may be provided, and the surface light leakage optical waveguide 10 and the light source may be connected via the waveguide lead portion. In this case, the waveguide lead portion preferably has a structure capable of confining the light incident from the light source without leaking and guiding the light to the core portion 11 of the surface light leakage optical waveguide 10. That is, the waveguide lead portion is preferably an optical fiber or an optical waveguide having no additive in the cladding portion as described above.

なお、浄化したい場所と光源との距離が短い場合、表面漏光光導波路と光源とを直接接続してもよい。   When the distance between the place to be purified and the light source is short, the surface light leakage optical waveguide and the light source may be directly connected.

図5は、本発明に係る光触媒デバイスの一実施形態を示す模式図である。
図5中、符号30は表面漏光光導波路、31は導波リード部、32は光入射冶具、33はライトガイド、34は光源を示している。
この実施形態の光触媒デバイスは、表面漏光光導波路30と、導波リード部31と、光入射冶具32と、ライトガイド33と、光源34とから概略構成されている。
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of a photocatalytic device according to the present invention.
In FIG. 5, reference numeral 30 denotes a surface light leakage optical waveguide, 31 denotes a waveguide lead portion, 32 denotes a light incident jig, 33 denotes a light guide, and 34 denotes a light source.
The photocatalytic device of this embodiment is generally configured by a surface light leakage optical waveguide 30, a waveguide lead portion 31, a light incident jig 32, a light guide 33, and a light source 34.

この実施形態の光触媒デバイスでは、表面漏光光導波路30の一端面に、光源34からの光を表面漏光光導波路30のコア部に導くための導波リード部31が設けられている。また、導波リード部31の表面漏光光導波路30と接続されていない側の端面に、導波リード部31に光源からの光を入射するための光入射冶具32が取り付けられている。さらに、光入射冶具32の導波リード部31に取り付けられていない側の端面に、光源34から延出されたライトガイド33の一端面が接続されている。   In the photocatalytic device of this embodiment, a waveguide lead portion 31 for guiding light from the light source 34 to the core portion of the surface light leakage optical waveguide 30 is provided on one end surface of the surface light leakage optical waveguide 30. A light incident jig 32 for making light from the light source incident on the waveguide lead 31 is attached to the end face of the waveguide lead 31 that is not connected to the surface leakage light waveguide 30. Furthermore, one end surface of the light guide 33 extended from the light source 34 is connected to the end surface of the light incident jig 32 that is not attached to the waveguide lead portion 31.

表面漏光光導波路30としては、上述のような本発明の表面漏光光導波路が用いられる。   As the surface light leakage optical waveguide 30, the surface light leakage optical waveguide of the present invention as described above is used.

導波リード部31としては、上述のように、光源34から出射され、光入射冶具32およびライトガイド33を介して入射された光を漏らすことなく閉じ込めて、表面漏光光導波路30のコア部に導波することができる構造をなしているものが用いられる。すなわち、導波リード部31は、例えば、表面漏光光導波路は[0043]段落に記載された方法で製造された柱状光ファイバである場合には、同様の方法で、添加物が全く添加されていない樹脂をクラッドとして使用すれば、散乱損失やモード結合を生じることなく、伝送損失も非常に小さい光ファイバが得られる。その際、この光ファイバを必要な長さに切割して、通常のファイバ接続方法で、漏光光ファイバを接続すればよい。
また、[0050]に記載のディップ法で、リード部として漏光部を一工程で同時に形成できる。例えば、通常、紡糸方法でコア材のみ被覆無しでファイバ化して、その後必要な長さを切割して漏光させたい部分のみを添加物入りの有機溶媒に溶解した樹脂に浸漬し、ディップ法で樹脂をクラッドとして被覆してから、加熱、乾燥する。すると、添加物入りの樹脂クラッドが形成された部分は、上述の原理で漏光部となるが、全く被覆されていない部分は空気がクラッドとなり、損失することがなく、漏光したい部分まで、光源からの入射光をほぼ100%伝送することができる。つまり、全く被覆されていない部分は導波リード部となっている。
As described above, as the waveguide lead portion 31, the light emitted from the light source 34 and incident through the light incident jig 32 and the light guide 33 is confined without leaking, and the waveguide lead portion 31 is confined in the core portion of the surface light leakage optical waveguide 30. Those having a structure capable of being guided are used. That is, for example, when the surface light leakage optical waveguide is a columnar optical fiber manufactured by the method described in the paragraph [0043], the additive is not added at all in the same manner. If no resin is used as the cladding, an optical fiber with very low transmission loss can be obtained without causing scattering loss and mode coupling. At that time, the optical fiber may be cut into a required length, and the leakage optical fiber may be connected by a normal fiber connection method.
Moreover, the light leakage part can be simultaneously formed in one step as the lead part by the dipping method described in [0050]. For example, usually, only the core material is made into a fiber without coating by the spinning method, and then the necessary length is cut and immersed only in the resin dissolved in the organic solvent containing the additive, and the resin is removed by the dipping method. After coating as a clad, heat and dry. Then, the portion where the resin clad containing the additive is formed becomes a light leakage portion according to the above-mentioned principle, but the portion that is not covered at all becomes air clad, and there is no loss. Nearly 100% of incident light can be transmitted. That is, the portion not covered at all is a waveguide lead portion.

光入射冶具32の材料については、特に限定することなく、金属(例えば、アルミニウム、真鍮など)、ポリ四フッ化エチレンなどの樹脂などいかなるものでも使用することができる。また、形状についても特に限定されることなく、チューブ状、ボックス状いかなる形状でもよい。   The material of the light incident jig 32 is not particularly limited, and any material such as a metal (for example, aluminum, brass) or a resin such as polytetrafluoroethylene can be used. Further, the shape is not particularly limited, and any shape such as a tube shape or a box shape may be used.

ライトガイド33においては、使用しなくてもよいが、表面漏光光導波路あるいは、導波リード部31のサイズに合わせるために、光源34から出射する光のビームを絞るために、通常の大口径伝送用ファイバや、レンズなどが用いられる。   The light guide 33 may not be used, but a normal large-diameter transmission is used in order to narrow down the light beam emitted from the light source 34 in order to match the size of the surface light leakage optical waveguide or the waveguide lead 31. An optical fiber or a lens is used.

光源34としては、例えば、通常の高圧水銀−キセノンランプ、発光ダイオード(LED)などが用いられる。また、可視光よって活性化する光触媒(可視光活性型の光触媒)を担持させた表面漏光光導波路30を用いた場合、光源34としては、各種可視光源(室内灯など)を用いることもできる。さらに、光源34の代わりに光源として太陽光を利用してもよい。   As the light source 34, for example, a normal high-pressure mercury-xenon lamp, a light emitting diode (LED), or the like is used. Further, when the surface light leakage optical waveguide 30 supporting a photocatalyst activated by visible light (visible light active photocatalyst) is used, various visible light sources (such as an indoor lamp) can be used as the light source 34. Further, sunlight may be used as a light source instead of the light source 34.

なお、この実施形態では、表面漏光光導波路30の一端面に導波リード部31を設けた形態を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、浄化したい場所と光源との距離が短い場合、導波リード部を設けずに、光入射冶具と表面漏光光導波路とを直接接続した形態としてもよい。   In this embodiment, the form in which the waveguide lead portion 31 is provided on the one end face of the surface light leakage optical waveguide 30 is illustrated, but the present invention is not limited to this. In the present invention, when the distance between the place to be purified and the light source is short, the light incident jig and the surface light leakage optical waveguide may be directly connected without providing the waveguide lead portion.

この光触媒デバイスを用いて気体や液体を浄化するには、表面漏光光導波路30を浄化したい場所に配置し、光源34から発せられた光を表面漏光光導波路30に入射し、この中を伝搬させる。すると、表面漏光光導波路30内を伝搬する光が、表面漏光光導波路30のクラッド部内に配された添加物によって、散乱または放射された光(漏光)、この漏光によって光触媒が活性化して、光触媒作用を示す。   In order to purify a gas or a liquid using this photocatalytic device, the surface light leakage optical waveguide 30 is disposed at a place where it is desired to purify, and light emitted from the light source 34 enters the surface light leakage optical waveguide 30 and propagates therethrough. . Then, the light propagating in the surface light leakage optical waveguide 30 is scattered or radiated by the additive disposed in the cladding portion of the surface light leakage optical waveguide 30 (light leakage), and the photocatalyst is activated by this light leakage. Shows the effect.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
コア材を純粋石英として、クラッドは通常の紡糸機械で、通常の紡糸工程で製造する。
コア石英母材を焼結炉で溶融状態として、下端から線引きして紡糸のパスラインまで巻き取る。その間に、2台の被覆装置がある。従来、これで2層の樹脂を被覆するが、この漏光ファイバを作製するために、第1層目の被覆装置内にSiO添加物(平均粒径300nm、樹脂固形分の相対濃度5wt%)を、均一に分散させた、紫外透過型の石英より屈折率が低い酢酸エチルに溶解したフッ素樹脂(屈折率1.37)を入れ、線引きしながらコアの外周に添加物入りの1層目のクラッドを被覆する。その後、被覆装置の架橋筒を通して、架橋、加熱により乾燥させる。そのままファイバとして使用してもよいが、コア材はガラスであるので、機械的強度を向上させるために、その後、さらに前記の添加物無しの紫外透過型の石英より屈折率が低い酢酸エチルに溶解したフッ素樹脂を2層目の被覆装置に入れ、紡糸しながら2層目のクラッドを厚くした。得られたファイバの機械的強度は通常ファイバと同程度であった。このファイバの特性を表1に示す。
(Example 1)
The core material is pure quartz, and the clad is manufactured by a normal spinning machine by a normal spinning process.
The core quartz base material is melted in a sintering furnace, drawn from the lower end, and wound up to a spinning pass line. In between, there are two coating devices. Conventionally, two layers of resin are coated with this, and in order to produce this light leakage fiber, the SiO 2 additive (average particle size 300 nm, relative concentration of resin solid content 5 wt%) is contained in the first layer coating apparatus. Is added to the outer periphery of the core while adding a fluororesin (refractive index of 1.37) dissolved in ethyl acetate having a lower refractive index than that of ultraviolet transmission type quartz. Coating. Then, it is dried by crosslinking and heating through a crosslinking cylinder of a coating apparatus. It can be used as a fiber as it is, but since the core material is glass, it is then dissolved in ethyl acetate, which has a lower refractive index than the above-mentioned ultraviolet transmission type quartz without additives, in order to improve the mechanical strength. The obtained fluororesin was put into a second layer coating device, and the second layer clad was thickened while spinning. The mechanical strength of the obtained fiber was almost the same as that of the normal fiber. Table 1 shows the characteristics of this fiber.

その後、このファイバを切断し、長さ2.5mのものを50本用意した。次いで、片側を収束し、この部分を接着剤で接着した後、研磨してバンドル化した。   Thereafter, this fiber was cut to prepare 50 fibers having a length of 2.5 m. Next, one side was converged, and this part was bonded with an adhesive, and then polished to form a bundle.

次いで、バンドル化したファイバの外周面に、市販の光触媒用途の酸化チタンスラリーを塗布した。この酸化チタンスラリーが塗布されたファイバを乾燥した後、乾燥して、ファイバの外周面が光触媒活性を有する酸化チタン膜で被覆された表面漏光光導波路を得た。得られた酸化チタン膜の厚みは約1μmであった。得られた表面漏光光導波路の特性も表1に示す。   Next, a commercially available titanium oxide slurry for photocatalyst application was applied to the outer peripheral surface of the bundled fiber. The fiber coated with the titanium oxide slurry was dried and then dried to obtain a surface leakage optical waveguide in which the outer peripheral surface of the fiber was coated with a titanium oxide film having photocatalytic activity. The thickness of the obtained titanium oxide film was about 1 μm. The characteristics of the obtained surface light leakage optical waveguide are also shown in Table 1.

Figure 2005208262
Figure 2005208262

この表面漏光光導波路を用いて、メチレンブルーの分解実験を行った。
図6は、メチレンブルーの分解実験装置を示す模式図である。
Using this surface leakage optical waveguide, a methylene blue decomposition experiment was conducted.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a methylene blue decomposition experiment apparatus.

完全に遮光された容器51の内に、メチレンブルー濃度を10マイクロモル/リットル程度に調整したメチレンブルー溶液52を2リットル注入した。容器51のほぼ中央部には、酸化チタン膜で被覆されたファイバを50本束ねてバンドル化した表面漏光光導波路40を配置した。表面漏光光導波路40の一端面に接続して導波リード部41を設け、容器51に設けられた挿通孔(図示略)から、導波リード部41を容器51の外に導き出した。導波リード部41の表面漏光光導波路40と接続されていない側の端面に光入射冶具42を取り付けた。光入射冶具42の導波リード部41に取り付けられていない側の端面に、波長365nmの紫外光源44から延出されたライトガイド43の一端面を接続した。
紫外光源44としては、水銀―キセンノンランプ(照度2000mW/cm)を用いた。
所定時間毎に、容器51内のメチレンブルー溶液52の分光透光度を測定し、メチレンブルーの分解の進捗度を調べた。この実験結果を図7に示す。
Two liters of a methylene blue solution 52 having a methylene blue concentration adjusted to about 10 micromol / liter was injected into a completely light-shielded container 51. Near the center of the container 51, a surface light leakage optical waveguide 40 in which 50 fibers coated with a titanium oxide film are bundled to form a bundle is disposed. A waveguide lead 41 was provided by connecting to one end face of the surface light leakage optical waveguide 40, and the waveguide lead 41 was led out of the container 51 from an insertion hole (not shown) provided in the container 51. A light incident jig 42 was attached to the end face of the waveguide lead 41 that is not connected to the surface leakage light waveguide 40. One end face of the light guide 43 extended from the ultraviolet light source 44 having a wavelength of 365 nm was connected to the end face of the light incident jig 42 not attached to the waveguide lead portion 41.
As the ultraviolet light source 44, a mercury-xenon lamp (illuminance 2000 mW / cm 2 ) was used.
The spectral translucency of the methylene blue solution 52 in the container 51 was measured every predetermined time, and the progress of methylene blue decomposition was examined. The experimental results are shown in FIG.

分光透光度の測定結果において、溶液透過率(%)が高い程、メチレンブルー溶液52におけるメチレンブルー濃度が低いことを示している。したがって、図7の結果から、時間の経過に伴って溶液透過率(%)が増大しているので、メチレンブルーの分解が進行していることが確認された。   The measurement result of the spectral transmissivity shows that the higher the solution transmittance (%), the lower the methylene blue concentration in the methylene blue solution 52 is. Therefore, from the results of FIG. 7, it was confirmed that the decomposition of methylene blue was progressing because the solution permeability (%) increased with the passage of time.

(実施例2)
実施例1と同様にして、外径250μmのアクリル添加物(平均粒径300nm、樹脂固形分の相対濃度0.5wt%)添加の表面漏光光ファイバを作製した。その後、この表面漏光光ファイバを切断して、長さ2.5mのものを50本用意した。次いで、片側を収束し、この部分を接着剤で接着した後、研磨してバンドル化した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a surface leakage optical fiber with an outer diameter of 250 μm added with an acrylic additive (average particle diameter 300 nm, relative concentration of resin solid content 0.5 wt%) was produced. Thereafter, the surface leakage optical fiber was cut to prepare 50 fibers having a length of 2.5 m. Next, one side was converged, and this part was bonded with an adhesive, and then polished to form a bundle.

次いで、それぞれの光ファイバの外周面に市販の光触媒用途の酸化チタンスラリーを塗布した。この酸化チタンスラリーが塗布された光ファイバを乾燥して、光触媒活性を有する酸化チタン膜で被覆された表面漏光光導波路を得た。得られた酸化チタン膜の厚みは約1μmであった。得られた表面漏光光導波路の特性も表2に示す。   Next, a commercially available titanium oxide slurry for photocatalyst application was applied to the outer peripheral surface of each optical fiber. The optical fiber coated with the titanium oxide slurry was dried to obtain a surface leakage optical waveguide coated with a titanium oxide film having photocatalytic activity. The thickness of the obtained titanium oxide film was about 1 μm. Table 2 also shows the characteristics of the obtained surface light leakage optical waveguide.

Figure 2005208262
Figure 2005208262

この表面漏光光導波路を用いて、実施例1と同様にして、メチレンブルーの分解実験を行った。この実験結果を図8に示す。
図8の結果から、時間の経過に伴って溶液透過率(%)が増大しているので、メチレンブルーの分解が進行していることが確認された。
Using this surface light leakage optical waveguide, a methylene blue decomposition experiment was conducted in the same manner as in Example 1. The experimental results are shown in FIG.
From the results of FIG. 8, it was confirmed that the decomposition of methylene blue was progressing because the solution permeability (%) increased with the passage of time.

(実施例3)
実施例1と同様にして、外径250μmのアクリル添加物(平均粒径100nm、樹脂固形分の相対濃度0.3wt%)添加の表面漏光光ファイバを作製した。その後、この表面漏光光ファイバを切断して、長さ2.5mのものを50本用意した。次いで、片側を収束し、この部分を接着剤で接着した後、研磨してバンドル化した。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, a surface leakage optical fiber having an outer diameter of 250 μm added with an acrylic additive (average particle diameter of 100 nm, relative concentration of resin solid content of 0.3 wt%) was produced. Thereafter, the surface leakage optical fiber was cut to prepare 50 fibers having a length of 2.5 m. Next, one side was converged, and this part was bonded with an adhesive, and then polished to form a bundle.

次いで、それぞれの光ファイバの外周面に市販の光触媒用途の酸化チタンスラリーを塗布した。この酸化チタンスラリーが塗布された光ファイバを乾燥して、光触媒活性を有する酸化チタン膜で被覆された表面漏光光導波路を得た。得られた酸化チタン膜の厚みは約1μmであった。得られた表面漏光光導波路の特性も表3に示す。   Next, a commercially available titanium oxide slurry for photocatalyst application was applied to the outer peripheral surface of each optical fiber. The optical fiber coated with the titanium oxide slurry was dried to obtain a surface leakage optical waveguide coated with a titanium oxide film having photocatalytic activity. The thickness of the obtained titanium oxide film was about 1 μm. Table 3 also shows the characteristics of the obtained surface light leakage optical waveguide.

Figure 2005208262
Figure 2005208262

この表面漏光光導波路を用いて、実施例1と同様にして、メチレンブルーの分解実験を行った。この実験結果を図9に示す。
図9の結果から、時間の経過に伴って溶液透過率(%)が増大しているので、メチレンブルーの分解が進行していることが確認された。
Using this surface light leakage optical waveguide, a methylene blue decomposition experiment was conducted in the same manner as in Example 1. The experimental results are shown in FIG.
From the results in FIG. 9, it was confirmed that the decomposition of methylene blue was progressing because the solution permeability (%) increased with the passage of time.

(実施例4)
市販のアクリルファイバを用いて、長さ3mのものを、50本用意した。その後、片側の0.5mを導波リード部として、収束し、固定した。また、これらのファイバの2.5m分を、SiO添加物(平均粒径300nm、樹脂固形分の相対濃度5wt%)を、均一に分散させた、紫外透過型のアクリルより屈折率が低い酢酸エチルに溶解したフッ素樹脂(屈折率1.37)を入れ、ディップ法で樹脂をクラッドとしてコートさせてから、加熱、乾燥した。次いで、片側を収束した部分を接着剤で接着した後、研磨してバンドル化した。
Example 4
50 commercially available acrylic fibers having a length of 3 m were prepared. Thereafter, 0.5 m on one side was converged and fixed as a waveguide lead portion. In addition, 2.5 m of these fibers are made of acetic acid having a refractive index lower than that of ultraviolet transmission acrylic in which SiO 2 additive (average particle size 300 nm, relative concentration of resin solids 5 wt%) is uniformly dispersed. A fluororesin (refractive index: 1.37) dissolved in ethyl was added, and the resin was coated as a clad by the dipping method, and then heated and dried. Next, the portion that converged on one side was bonded with an adhesive, and then polished to form a bundle.

次いで、それぞれの光ファイバの添加物入りフッ素樹脂外周面に市販の光触媒用途の酸化チタンスラリーを塗布した。この酸化チタンスラリーが塗布された光ファイバを乾燥して、光触媒活性を有する酸化チタン膜で被覆された表面漏光光導波路を得た。得られた酸化チタン膜の厚みは約1μmであった。得られた表面漏光光導波路の特性も表4に示す。   Subsequently, a commercially available titanium oxide slurry for photocatalyst application was applied to the outer peripheral surface of the fluororesin containing an additive for each optical fiber. The optical fiber coated with the titanium oxide slurry was dried to obtain a surface leakage optical waveguide coated with a titanium oxide film having photocatalytic activity. The thickness of the obtained titanium oxide film was about 1 μm. Table 4 also shows the characteristics of the obtained surface light leakage optical waveguide.

Figure 2005208262
Figure 2005208262

この表面漏光光導波路を用いて、紫外光源として、高圧水銀−キセノンランプ(照度3500mW/cm、主波長360nmおよび310nm)を用いた以外は実施例1と同様にして、メチレンブルーの分解実験を行った。この実験結果を図10に示す。
図10の結果から、時間の経過に伴って溶液透過率(%)が増大しているので、メチレンブルーの分解が進行していることが確認された。
Using this surface leakage optical waveguide, a methylene blue decomposition experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that a high-pressure mercury-xenon lamp (illuminance 3500 mW / cm 2 , main wavelengths 360 nm and 310 nm) was used as an ultraviolet light source. It was. The result of this experiment is shown in FIG.
From the results of FIG. 10, it was confirmed that the decomposition of methylene blue was progressing because the solution permeability (%) increased with the passage of time.

(実施例5)
実施例2と同様にして、外径250μmのアクリル添加物(平均粒径100nm、樹脂固形分の相対濃度0.3wt%)添加の表面漏光光ファイバを作製した。その後、この表面漏光光ファイバを切断して、長さ2.5mのものを100本用意した。次いで、片側を収束した部分を接着剤で接着した後、研磨してバンドル化した。次いで、それぞれの光ファイバの外周面に市販の光触媒用途の酸化チタンスラリーを塗布した。この酸化チタンスラリーが塗布された光ファイバを乾燥して、光触媒活性を有する酸化チタン膜で被覆された表面漏光光導波路を得た。得られた酸化チタン膜の厚みは約1μmであった。
(Example 5)
In the same manner as in Example 2, a surface leakage optical fiber having an outer diameter of 250 μm added with an acrylic additive (average particle diameter 100 nm, relative concentration of resin solid content 0.3 wt%) was produced. Thereafter, the surface leakage optical fiber was cut to prepare 100 pieces having a length of 2.5 m. Next, the portion that converged on one side was bonded with an adhesive, and then polished to form a bundle. Next, a commercially available titanium oxide slurry for photocatalyst application was applied to the outer peripheral surface of each optical fiber. The optical fiber coated with the titanium oxide slurry was dried to obtain a surface leakage optical waveguide coated with a titanium oxide film having photocatalytic activity. The thickness of the obtained titanium oxide film was about 1 μm.

得られたバンドルファイバを用いて、図11に示すような光触媒モジュールを作製した。図11中、61は電源、62は実施例1と同様の紫外光源、63はフレキシブルチューブ、64は光触媒コートファイバ、65はファイババンドル、66はポリ四フッ化エチレン製のチューブ、67は被分解ガス(ここではアセトアルデヒド)の入口、68はを被分解ガスの出口をそれぞれ示す。   A photocatalyst module as shown in FIG. 11 was produced using the obtained bundle fiber. In FIG. 11, 61 is a power source, 62 is an ultraviolet light source similar to that of Example 1, 63 is a flexible tube, 64 is a photocatalyst-coated fiber, 65 is a fiber bundle, 66 is a polytetrafluoroethylene tube, and 67 is an object to be decomposed. An inlet for gas (here, acetaldehyde), 68 indicates an outlet for the gas to be decomposed.

次いで、完全に密閉かつ遮光状態で、アセトアルデヒドの分解実験を行った。初期濃度100ppmのアセトアルデヒドを、容積2リットル、流量20cc/minで、入口66と出口67から循環させ、経過時間毎にアセトアルデヒドの濃度をガスクロマトグラフィで測定した。この実験結果を図12に示す。
図12の結果から、時間の経過に伴って残留アセトアルデヒドの濃度が低下しているので、分解が進行していることが確認された。
Next, an acetaldehyde decomposition experiment was performed in a completely sealed and light-shielded state. Acetaldehyde with an initial concentration of 100 ppm was circulated from the inlet 66 and outlet 67 at a volume of 2 liters and a flow rate of 20 cc / min, and the concentration of acetaldehyde was measured by gas chromatography at each elapsed time. The experimental results are shown in FIG.
From the results of FIG. 12, it was confirmed that the decomposition proceeded because the concentration of residual acetaldehyde decreased with the passage of time.

(実施例6)
実施例5と同様にして、外径250μmのアクリル添加物(平均粒径100nm、樹脂固形分の相対濃度0.3wt%)添加の表面漏光光ファイバを作製した。その後、この表面漏光光ファイバを切断して、長さ2.5mのものを50本用意した。次いで、片側を収束した部分を接着剤で接着した後、研磨してバンドル化した。
(Example 6)
In the same manner as in Example 5, a surface leakage optical fiber with an outer diameter of 250 μm added with an acrylic additive (average particle diameter of 100 nm, relative concentration of resin solid content of 0.3 wt%) was produced. Thereafter, the surface leakage optical fiber was cut to prepare 50 fibers having a length of 2.5 m. Next, the portion that converged on one side was bonded with an adhesive, and then polished to form a bundle.

次いで、得られたバンドルファイバを用いて、図13に示すようなシート型の光触媒デバイスを作製した。図13中、71は実施例1と同様の紫外光源、72はファイバ、73は透明樹脂シート、74は光触媒膜をそれぞれ示す。
次いで、透明樹脂シートの表面に市販の光触媒用途の酸化チタンスラリーを塗布した。この酸化チタンスラリーを乾燥した後、焼結して、光触媒活性を有する酸化チタン膜で被覆された表面漏光光触媒デバイスを得た。得られた酸化チタン膜の厚みは約1μmであった。
Next, using the obtained bundle fiber, a sheet-type photocatalytic device as shown in FIG. 13 was produced. In FIG. 13, 71 is the same ultraviolet light source as in Example 1, 72 is a fiber, 73 is a transparent resin sheet, and 74 is a photocatalytic film.
Next, a commercially available titanium oxide slurry for photocatalyst application was applied to the surface of the transparent resin sheet. The titanium oxide slurry was dried and then sintered to obtain a surface leakage light photocatalytic device coated with a titanium oxide film having photocatalytic activity. The thickness of the obtained titanium oxide film was about 1 μm.

次いで、完全に密閉かつ遮光状態の容積が2リットルの容器内にこの表面漏光光触媒デバイスを配置し、アセトアルデヒドの分解実験を行った。初期濃度100ppmのアセトアルデヒドを、容器内に入れ、経過時間毎にアセトアルデヒドの濃度をガスクロマトグラフィで測定した。この実験結果を図14に示す。
図14の結果から、時間の経過に伴って容器内の残留アセトアルデヒドの濃度が低下しているので、分解が進行していることが確認された。
Next, this surface light-splitting photocatalytic device was placed in a completely sealed and light-shielded volume of 2 liters, and an acetaldehyde decomposition experiment was conducted. Acetaldehyde having an initial concentration of 100 ppm was placed in a container, and the concentration of acetaldehyde was measured by gas chromatography at each elapsed time. The experimental results are shown in FIG.
From the results shown in FIG. 14, it was confirmed that the decomposition proceeded because the concentration of residual acetaldehyde in the container decreased with time.

本発明の表面漏光光導波路は、可視光など、紫外域外の光を用いた光触媒デバイスにも適用可能である。   The surface light leakage optical waveguide of the present invention can also be applied to a photocatalytic device using light outside the ultraviolet region such as visible light.

光ファイバにおける屈折率分布を示す図である。It is a figure which shows the refractive index distribution in an optical fiber. 本発明に係る表面漏光光導波路の一実施形態の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of one Embodiment of the surface light leakage optical waveguide which concerns on this invention. 本発明に係る表面漏光光導波路において、導波原理を示す断面模式図である。In the surface light leakage optical waveguide according to the present invention, FIG. 表面漏光光導波路における添加物の大きさや分布密度を変化させた場合の漏れ光量を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the light quantity of leakage when the magnitude | size and distribution density of the additive in a surface light leakage optical waveguide are changed. 本発明に係る光触媒デバイスの一実施形態を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing one embodiment of a photocatalyst device concerning the present invention. メチレンブルーの分解実験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the decomposition | disassembly experiment apparatus of methylene blue. 実施例1におけるメチレンブルー溶液の分光透光度測定の結果を示すグラフである。4 is a graph showing the results of spectral transmittance measurement of a methylene blue solution in Example 1. 実施例2におけるメチレンブルー溶液の分光透光度測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the spectral transmissivity measurement of the methylene blue solution in Example 2. 実施例3におけるメチレンブルー溶液の分光透光度測定の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of spectral transmittance measurement of a methylene blue solution in Example 3. 実施例4におけるメチレンブルー溶液の分光透光度測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the spectral transmissivity measurement of the methylene blue solution in Example 4. アセトアルデヒドの分解実験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the decomposition | disassembly experiment apparatus of acetaldehyde. 実施例5におけるアセトアルデヒドの分解実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the decomposition experiment of acetaldehyde in Example 5. アセトアルデヒドの分解実験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the decomposition | disassembly experiment apparatus of acetaldehyde. 実施例6におけるアセトアルデヒドの分解実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the decomposition | disassembly experiment of the acetaldehyde in Example 6. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10,20,30,40・・・表面漏光光導波路、11,21・・・コア部、12,22・・・クラッド部、13・・・モード結合部、14・・・光導波路、15,74・・・光触媒膜、31,41・・・導波リード部、32,42・・・光入射冶具、23・・・添加物、33,43・・・ライトガイド、34・・・光源、44,62,71・・・紫外光源、51・・・容器、52・・・メチレンブルー溶液、61・・・電源、63・・・フレキシブルチューブ、64・・・光触媒コートファイバ、65・・・ファイババンドル、66・・・チューブ、67・・・入口、68・・・出口、72・・・ファイバ、73・・・透明樹脂シート。
10, 20, 30, 40 ... surface leakage optical waveguide, 11, 21 ... core portion, 12, 22 ... cladding portion, 13 ... mode coupling portion, 14 ... optical waveguide, 15, 74 ... Photocatalyst film 31, 41 ... Waveguide lead part, 32, 42 ... Light incident jig, 23 ... Additive, 33, 43 ... Light guide, 34 ... Light source, 44, 62, 71 ... UV light source, 51 ... container, 52 ... methylene blue solution, 61 ... power supply, 63 ... flexible tube, 64 ... photocatalyst coated fiber, 65 ... fiber Bundle, 66 ... tube, 67 ... inlet, 68 ... outlet, 72 ... fiber, 73 ... transparent resin sheet.

Claims (7)

コア部と、該コア部よりも屈折率の低い材料からなり、該コア部を囲むようにして積層されたクラッド部とを少なくとも備えた表面漏光光導波路であって、
前記クラッド部は前記コア部内を伝搬する光を散乱または放射する形態をなし、かつ、前記クラッド部の外側には光触媒が担持されていることを特徴とする表面漏光光導波路。
A surface light leakage optical waveguide comprising at least a core part and a clad part made of a material having a lower refractive index than the core part and laminated so as to surround the core part,
The surface leakage light waveguide according to claim 1, wherein the clad portion is configured to scatter or emit light propagating in the core portion, and a photocatalyst is supported outside the clad portion.
前記光を散乱または放射する形態は、前記クラッド部内に配されたクラッドと異なる屈折率を有する添加物または気泡によるものであって、かつ前記添加物および前記気泡を形成するガスは前記クラッド部の外側に担持した光触媒の反応が生じる動作波長帯域の光を吸収しない、あるいはほとんど吸収しないことを特徴とする請求項1に記載の表面漏光光導波路。   The light is scattered or emitted by an additive or bubbles having a refractive index different from that of the cladding disposed in the cladding, and the additive and the gas forming the bubbles are in the cladding. 2. The surface light leakage optical waveguide according to claim 1, wherein light in an operating wavelength band in which a reaction of a photocatalyst supported on the outside occurs is hardly or hardly absorbed. 前記表面漏光光導波路は、柱状光導波路、リボン状光導波路、シート状光導波路であることを特徴とする請求項1または2に記載の表面漏光光導波路。   The surface light leakage optical waveguide according to claim 1, wherein the surface light leakage optical waveguide is a columnar optical waveguide, a ribbon optical waveguide, or a sheet optical waveguide. 前記表面漏光光導波路は、柱状光ファイバであることを特徴とする請求項1または2に記載の表面漏光光導波路。   The surface light leakage optical waveguide according to claim 1, wherein the surface light leakage optical waveguide is a columnar optical fiber. 前記光触媒は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、チタン酸ストロンチウム、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化鉄から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の表面漏光光導波路。   5. The photocatalyst comprises at least one selected from titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, strontium titanate, tungsten oxide, bismuth oxide, and iron oxide. The surface leakage light waveguide according to claim. 前記表面漏光光導波路の一端面に、前記コア部に外部光源からの光を導く導波リード部が設けられたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の表面漏光光導波路。   6. The surface light leakage light guide according to claim 1, wherein a waveguide lead portion that guides light from an external light source to the core portion is provided on one end face of the surface light leakage optical waveguide. Waveguide. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の表面漏光光導波路と、該表面漏光光導波路に光触媒反応に必要な光を入射する光源とを少なくとも備えたことを特徴とする光触媒デバイス。

7. A photocatalytic device comprising at least the surface light leakage optical waveguide according to any one of claims 1 to 6 and a light source for entering light necessary for a photocatalytic reaction into the surface light leakage optical waveguide.

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009525600A (en) * 2006-02-03 2009-07-09 トリドニックアトコ オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Light emitting device with non-activated light emitting material
JP2015507763A (en) * 2011-12-19 2015-03-12 コーニング インコーポレイテッド High efficiency uniform UV light diffusing fiber
JP2017502718A (en) * 2013-11-26 2017-01-26 コーニング インコーポレイテッド Antibacterial light transmission device and method for sterilizing surface
JP2018512605A (en) * 2015-02-06 2018-05-17 コーニング インコーポレイテッド Light diffusing optical element having cladding including scattering center
JP2019527850A (en) * 2016-06-29 2019-10-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Coated light guide used in water
CN115236796A (en) * 2022-08-04 2022-10-25 艾菲博(宁波)光电科技有限责任公司 Leakage type scattering annular optical waveguide structure
WO2023053318A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 日本電信電話株式会社 Ultraviolet light emitting sheet

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01109303A (en) * 1987-10-23 1989-04-26 Hitachi Ltd Optical fiber for display
JPH06118238A (en) * 1992-10-02 1994-04-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd Illuminating plastic optical fiber
JPH11290701A (en) * 1998-04-10 1999-10-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Photocatalyst carrying member and photocatalyst filter
JP2000131530A (en) * 1998-10-28 2000-05-12 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> Optical fiber and its production
JP2000288406A (en) * 1999-04-12 2000-10-17 Hoya Shot Kk Light transmission body having photocatalytic ability, its designing method and production of light transmission body based on the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01109303A (en) * 1987-10-23 1989-04-26 Hitachi Ltd Optical fiber for display
JPH06118238A (en) * 1992-10-02 1994-04-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd Illuminating plastic optical fiber
JPH11290701A (en) * 1998-04-10 1999-10-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Photocatalyst carrying member and photocatalyst filter
JP2000131530A (en) * 1998-10-28 2000-05-12 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> Optical fiber and its production
JP2000288406A (en) * 1999-04-12 2000-10-17 Hoya Shot Kk Light transmission body having photocatalytic ability, its designing method and production of light transmission body based on the same

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009525600A (en) * 2006-02-03 2009-07-09 トリドニックアトコ オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Light emitting device with non-activated light emitting material
JP2015507763A (en) * 2011-12-19 2015-03-12 コーニング インコーポレイテッド High efficiency uniform UV light diffusing fiber
JP2020072862A (en) * 2013-11-26 2020-05-14 コーニング インコーポレイテッド Anti-bacterial light delivery system and method for disinfecting surface
JP2017502718A (en) * 2013-11-26 2017-01-26 コーニング インコーポレイテッド Antibacterial light transmission device and method for sterilizing surface
US10786585B2 (en) 2013-11-26 2020-09-29 Corning Incorporated Anti-bacterial light delivery system and method for disinfecting a surface
JP2018512605A (en) * 2015-02-06 2018-05-17 コーニング インコーポレイテッド Light diffusing optical element having cladding including scattering center
JP2021177241A (en) * 2015-02-06 2021-11-11 コーニング インコーポレイテッド Light diffusion optical element having clad containing scattering center
JP7226917B2 (en) 2015-02-06 2023-02-21 コーニング インコーポレイテッド Light diffusing optical element with clad containing scattering centers
EP3254023B1 (en) * 2015-02-06 2023-06-28 Corning Incorporated Light-diffusing optical elements having cladding with scattering centers
JP2019527850A (en) * 2016-06-29 2019-10-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Coated light guide used in water
JP7190909B2 (en) 2016-06-29 2022-12-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Coated light guide for underwater use
WO2023053318A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 日本電信電話株式会社 Ultraviolet light emitting sheet
CN115236796A (en) * 2022-08-04 2022-10-25 艾菲博(宁波)光电科技有限责任公司 Leakage type scattering annular optical waveguide structure

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