JP3111991B2 - 側面出射光ファイバ - Google Patents
側面出射光ファイバInfo
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2817—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using reflective elements to split or combine optical signals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトニクス（光
工学）の分野に関し、特に、光ファイバ内を伝搬する光
を分配および出射するための光ファイバに関する。
工学）の分野に関し、特に、光ファイバ内を伝搬する光
を分配および出射するための光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを組み込んだ各種システムは
良く知られており、その用途は絶えず増大し続けてい
る。これらのシステムには、光ファイバ通信システム、
医療器具、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャ
ナ、光ディスプレイや照明装置などが含まれている。
良く知られており、その用途は絶えず増大し続けてい
る。これらのシステムには、光ファイバ通信システム、
医療器具、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャ
ナ、光ディスプレイや照明装置などが含まれている。
【０００３】光ファイバを利用したシステムの使用が増
えるとともに、上述した用途の多くについて、ポリマー
光ファイバ（ＰＯＦ）が、従来のガラス光ファイバーに
代わる費用効率の高い代替物として認識されつつある。
これは、例えば、Ｆ．Ｓｕｚｕｋｉによる“Ｎｏｖｅｌ
Ｐｌａｓｔｉｃ ｉｍａｇｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉ
ｏｎ ｆｉｂｅｒ，"（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，１５９
２，１１２〜１３２頁、（１９９１年））；Ｇ．Ｂｒｕ
ｎ，Ｃ．Ｆａｒｇｅｔ，Ｍ．Ｒｅｇｌａｔ，Ｍ．Ｄｒｕ
ｅｔｔａ，Ｊ．Ｐ．Ｇｏｕｒｅ，Ｊ．Ｐ．Ｍｏｎｔｈｅ
ａｒｄらによる“Ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆ
ｉｂｅｒ ｆｏｒ ｌａｔｅｒａｌ ｉｌｌｕｍｉｎａ
ｔｉｏｎ： ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｎ
ｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，"
（Ｐｒｏｃ． ４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｃｏｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅ
ｒｓ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍ
Ａ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，１８７〜１９２
頁）；Ｊ．Ｆａｒｅｎｃ，Ｐ．Ｄｅｓｔｒｕｅｌによる
“Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ， ｓｉｇｎａｌｉｓａｔ
ｉｏｎ， ａｎｄｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ
ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ"（Ｐ
ｒｏｃ． ４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏ
ｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ
＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍ
Ａ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，２０３〜２０５
頁）；Ｓ．Ｓｏｔｔｉｎｉ，Ｄ．Ｇｒａｎｄｏ，Ｌ．Ｐ
ａｌｃｈｅｔｔｉ，Ｅ．Ｇｉｏｒｇｅｔｔｉらによる
“Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ−ｐｏｌｙｍｅｒ ｇｕ
ｉｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｙ ａ ｔａｐｅｒｅｄ
ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ ｇｌａｓｓ ｇｕｉｄ
ｅ"（ＩＥＥＥ Ｊ． ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ，３１，１７４〜１８０頁（１９９５
年））に開示されている。ＰＯＦを用いることの利点と
して最もよく挙げられることには、その根本的な軽量
性、柔軟性、破壊に対する抵抗性、低廉な材料費および
接続費、電磁干渉不感応性などがある。
えるとともに、上述した用途の多くについて、ポリマー
光ファイバ（ＰＯＦ）が、従来のガラス光ファイバーに
代わる費用効率の高い代替物として認識されつつある。
これは、例えば、Ｆ．Ｓｕｚｕｋｉによる“Ｎｏｖｅｌ
Ｐｌａｓｔｉｃ ｉｍａｇｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉ
ｏｎ ｆｉｂｅｒ，"（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，１５９
２，１１２〜１３２頁、（１９９１年））；Ｇ．Ｂｒｕ
ｎ，Ｃ．Ｆａｒｇｅｔ，Ｍ．Ｒｅｇｌａｔ，Ｍ．Ｄｒｕ
ｅｔｔａ，Ｊ．Ｐ．Ｇｏｕｒｅ，Ｊ．Ｐ．Ｍｏｎｔｈｅ
ａｒｄらによる“Ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆ
ｉｂｅｒ ｆｏｒ ｌａｔｅｒａｌ ｉｌｌｕｍｉｎａ
ｔｉｏｎ： ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｎ
ｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，"
（Ｐｒｏｃ． ４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｃｏｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅ
ｒｓ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍ
Ａ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，１８７〜１９２
頁）；Ｊ．Ｆａｒｅｎｃ，Ｐ．Ｄｅｓｔｒｕｅｌによる
“Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ， ｓｉｇｎａｌｉｓａｔ
ｉｏｎ， ａｎｄｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ
ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ"（Ｐ
ｒｏｃ． ４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏ
ｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ
＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍ
Ａ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，２０３〜２０５
頁）；Ｓ．Ｓｏｔｔｉｎｉ，Ｄ．Ｇｒａｎｄｏ，Ｌ．Ｐ
ａｌｃｈｅｔｔｉ，Ｅ．Ｇｉｏｒｇｅｔｔｉらによる
“Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ−ｐｏｌｙｍｅｒ ｇｕ
ｉｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｙ ａ ｔａｐｅｒｅｄ
ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ ｇｌａｓｓ ｇｕｉｄ
ｅ"（ＩＥＥＥ Ｊ． ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ，３１，１７４〜１８０頁（１９９５
年））に開示されている。ＰＯＦを用いることの利点と
して最もよく挙げられることには、その根本的な軽量
性、柔軟性、破壊に対する抵抗性、低廉な材料費および
接続費、電磁干渉不感応性などがある。
【０００４】ポリマーやその他の光ファイバを利用した
用途の多くにおいて、光ファイバを伝搬する光の若干量
を途中で取り出して光ファイバから出射させる必要があ
る。そこで、光ファイバから光を出射させるための多数
の従来方法が開発されてきた。
用途の多くにおいて、光ファイバを伝搬する光の若干量
を途中で取り出して光ファイバから出射させる必要があ
る。そこで、光ファイバから光を出射させるための多数
の従来方法が開発されてきた。
【０００５】米国特許第４，４６６，６９７号には、光
分散光学ライトパイプとその製造方法が開示されてい
る。ライトパイプのコア領域には、屈折性および／また
は反射性光散乱粒子が塗り込められている。ライトパイ
プを伝搬する光が粒子に当たると、光は散乱し、散乱光
の一部がライトパイプの側面から出てゆく。この特許に
開示されているように、光散乱粒子は、製造中にライト
パイプに組み入れられることが好ましく、これは、光フ
ァイバとして材料を押出し成形する前に、光散乱性材料
を溶融コアに加えることにより行なわれる。
分散光学ライトパイプとその製造方法が開示されてい
る。ライトパイプのコア領域には、屈折性および／また
は反射性光散乱粒子が塗り込められている。ライトパイ
プを伝搬する光が粒子に当たると、光は散乱し、散乱光
の一部がライトパイプの側面から出てゆく。この特許に
開示されているように、光散乱粒子は、製造中にライト
パイプに組み入れられることが好ましく、これは、光フ
ァイバとして材料を押出し成形する前に、光散乱性材料
を溶融コアに加えることにより行なわれる。
【０００６】米国特許第５，０３７，１７２号には、光
ファイバ用の反射ノッチカプラの製造方法が開示されて
いる。このカプラは、光ファイバ内に設けた一対の傾斜
面により構成され、これらの傾斜面は、光ファイバのク
ラッディングから張り出し、光ファイバコア内で交わっ
て、光ファイバ内に切れ込みを形成する。光ファイバの
一方の面には反射性の被覆を施し、ここで、光ファイバ
のコアに出入りする光を結合する。
ファイバ用の反射ノッチカプラの製造方法が開示されて
いる。このカプラは、光ファイバ内に設けた一対の傾斜
面により構成され、これらの傾斜面は、光ファイバのク
ラッディングから張り出し、光ファイバコア内で交わっ
て、光ファイバ内に切れ込みを形成する。光ファイバの
一方の面には反射性の被覆を施し、ここで、光ファイバ
のコアに出入りする光を結合する。
【０００７】米国特許第５，４３２，８７６号には、照
明装置とこの照明装置内で用いる光ファイバが開示され
ている。この特許において、光ファイバには、その長さ
方向の少なくとも一部分に光出射領域が設けられてい
る。光出射領域には、多数の光学素子が形成され、これ
らの光学素子は反射面を有し、少なくとも一つの光学素
子の断面積は光ファイバの断面積より小さい。光ファイ
バ内を伝搬する光が反射面に当たると、光ファイバから
外に反射される。光ファイバの光出射領域に沿って実質
的に均一な出力照度を維持するために、光学素子の形態
や、パターンや、間隔は所望に応じて変化させられる。
明装置とこの照明装置内で用いる光ファイバが開示され
ている。この特許において、光ファイバには、その長さ
方向の少なくとも一部分に光出射領域が設けられてい
る。光出射領域には、多数の光学素子が形成され、これ
らの光学素子は反射面を有し、少なくとも一つの光学素
子の断面積は光ファイバの断面積より小さい。光ファイ
バ内を伝搬する光が反射面に当たると、光ファイバから
外に反射される。光ファイバの光出射領域に沿って実質
的に均一な出力照度を維持するために、光学素子の形態
や、パターンや、間隔は所望に応じて変化させられる。
【０００８】最後に、米国特許出願第０８／６６７，１
６４号と、それに続く論文である、１９９６年１０月に
ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓに掲載された、Ｙ．ＬｉとＴ．Ｗａｎ
ｇ（本出願の発明者）による「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏ
ｎ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｏｐｔｉ
ｃａｌ Ｓｉｇｎａｌｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｍｂｅｄｄｅ
ｄ ＭｉｒｒｏｒｓＩｎｓｉｄｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ」には、ポリマー光ファイ
バに沿って設けられた側面出射ポートを介して光をどの
ように分配するかが示されている。これらのポートには
埋め込みミラー領域が設けられ、このミラー領域は、光
ファイバの一部分を切り取って埋め直すことにより形成
される。
６４号と、それに続く論文である、１９９６年１０月に
ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓに掲載された、Ｙ．ＬｉとＴ．Ｗａｎ
ｇ（本出願の発明者）による「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏ
ｎ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｏｐｔｉ
ｃａｌ Ｓｉｇｎａｌｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｍｂｅｄｄｅ
ｄ ＭｉｒｒｏｒｓＩｎｓｉｄｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ」には、ポリマー光ファイ
バに沿って設けられた側面出射ポートを介して光をどの
ように分配するかが示されている。これらのポートには
埋め込みミラー領域が設けられ、このミラー領域は、光
ファイバの一部分を切り取って埋め直すことにより形成
される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバにより伝導
される光信号を途中で取り出すためのこれらの従来技術
および装置があるものの、光ファイバから光を途中で取
り出し、光の出射を制御する方法および装置は依然とし
て求められている。
される光信号を途中で取り出すためのこれらの従来技術
および装置があるものの、光ファイバから光を途中で取
り出し、光の出射を制御する方法および装置は依然とし
て求められている。
【００１０】このような要求に鑑み、本発明の課題は、
光ファイバから光を途中で取り出し、しかも光の出射を
制御できる側面出射光ファイバを提供することにある。
光ファイバから光を途中で取り出し、しかも光の出射を
制御できる側面出射光ファイバを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ内
を伝搬する光を制御可能に取り出し、分配する。本発明
の光ファイバは、それぞれ相異なる屈折率をもつ複数の
領域を有し、光が光ファイバ内を長さに沿って伝搬する
際に、光はある屈折率の領域から異なる屈折率を有する
別の領域に進み、十分に偏向されて、光ファイバの側面
から長さに沿って分配されるように構成されている。
を伝搬する光を制御可能に取り出し、分配する。本発明
の光ファイバは、それぞれ相異なる屈折率をもつ複数の
領域を有し、光が光ファイバ内を長さに沿って伝搬する
際に、光はある屈折率の領域から異なる屈折率を有する
別の領域に進み、十分に偏向されて、光ファイバの側面
から長さに沿って分配されるように構成されている。
【００１２】本発明は、光ファイバの長さ方向に沿って
光を分配し出射するための側面出射光ファイバにおい
て、上記光ファイバは、中心軸を有して略円筒状に延び
るコアと、上記コアの外側に設けたクラッディングを備
え、上記コアは、上記コアの断面積全体で屈折率ｎ1を
もつ第一の透過領域と、上記コアの断面積全体でステッ
プ状屈折率ｎ2 をもつ第二の透過領域と、上記第一の透
過領域が上記第二の透過領域と接触することにより形成
された界面領域とを有し、上記コアの断面積方向の上記
界面領域の屈折率が、完全にｎ1 から完全にｎ2 まで変
化することにより、上記光ファイバを伝搬する光線が、
上記第一の透過領域から上記界面領域を通過する際に、
上記光ファイバの側面の所望の長さ方向位置において外
側へ偏向されることを特徴とする。
光を分配し出射するための側面出射光ファイバにおい
て、上記光ファイバは、中心軸を有して略円筒状に延び
るコアと、上記コアの外側に設けたクラッディングを備
え、上記コアは、上記コアの断面積全体で屈折率ｎ1を
もつ第一の透過領域と、上記コアの断面積全体でステッ
プ状屈折率ｎ2 をもつ第二の透過領域と、上記第一の透
過領域が上記第二の透過領域と接触することにより形成
された界面領域とを有し、上記コアの断面積方向の上記
界面領域の屈折率が、完全にｎ1 から完全にｎ2 まで変
化することにより、上記光ファイバを伝搬する光線が、
上記第一の透過領域から上記界面領域を通過する際に、
上記光ファイバの側面の所望の長さ方向位置において外
側へ偏向されることを特徴とする。
【００１３】本発明によればまた、光ファイバの長さ方
向に沿って光を分配し出射するための側面出射光ファイ
バにおいて、上記光ファイバは、中心軸を有して略円筒
状に延びるコアと、上記コアの外側に設けたクラッディ
ングを備え、上記コアは、上記コアの断面積全体で屈折
率ｎ1をもつ第一の透過領域と、上記コアの断面積全体
で傾斜屈折率ｎi-jをもつ第二の透過領域と、上記第一
の透過領域が上記第二の透過領域と接触することにより
形成された界面領域とを有し、上記コアの断面積方向の
上記界面領域の屈折率が、完全にｎ1から完全にｎi-jま
で変化することにより、上記光ファイバを伝搬する光線
が、上記第一の透過領域から上記界面領域を通過する際
に、上記光ファイバの側面の所望の長さ方向位置におい
て外側へ偏向されることを特徴とする側面出射光ファイ
バが提供される。
向に沿って光を分配し出射するための側面出射光ファイ
バにおいて、上記光ファイバは、中心軸を有して略円筒
状に延びるコアと、上記コアの外側に設けたクラッディ
ングを備え、上記コアは、上記コアの断面積全体で屈折
率ｎ1をもつ第一の透過領域と、上記コアの断面積全体
で傾斜屈折率ｎi-jをもつ第二の透過領域と、上記第一
の透過領域が上記第二の透過領域と接触することにより
形成された界面領域とを有し、上記コアの断面積方向の
上記界面領域の屈折率が、完全にｎ1から完全にｎi-jま
で変化することにより、上記光ファイバを伝搬する光線
が、上記第一の透過領域から上記界面領域を通過する際
に、上記光ファイバの側面の所望の長さ方向位置におい
て外側へ偏向されることを特徴とする側面出射光ファイ
バが提供される。
【００１４】
【作用】本発明によれば、光ファイバ内を伝導される光
を分散するための光ファイバが得られる。すなわち、光
ファイバ内の、屈折率が変化する位置において、光ファ
イバを伝搬する光が、光ファイバの側面から光ファイバ
の外側へ効率的に偏向される。この偏向された光は、一
つ以上の屈折領域により屈折させるか、あるいは、光フ
ァイバの出口側に設けられたプリズムフィルムにより集
中させて、有効に利用することができる。
を分散するための光ファイバが得られる。すなわち、光
ファイバ内の、屈折率が変化する位置において、光ファ
イバを伝搬する光が、光ファイバの側面から光ファイバ
の外側へ効率的に偏向される。この偏向された光は、一
つ以上の屈折領域により屈折させるか、あるいは、光フ
ァイバの出口側に設けられたプリズムフィルムにより集
中させて、有効に利用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。
面を参照して詳細に説明する。
【００１６】本発明の原理によれば、光ファイバの中心
軸の長さ方向に沿って屈折率を可変とした光ファイバが
得られる。本発明によれば、その長さ方向に沿って光を
出射する光ファイバが得られる。
軸の長さ方向に沿って屈折率を可変とした光ファイバが
得られる。本発明によれば、その長さ方向に沿って光を
出射する光ファイバが得られる。
【００１７】図１を参照すると、本発明の好ましい実施
の形態による光ファイバの長手方向断面図が示されてい
る。光ファイバ１００は、公知のガラスやポリマーその
他の多様な材料で形成される。図１に示したように、光
ファイバ１００には、反射性コーティング層１０４が外
表面に設けられ、反射性コーティング層１０４のほぼ反
対側の光ファイバ表面には、屈折性コーティング層１０
２が設けられている。さらに、光ファイバは、屈折率ｎ
1をもつ領域１０１ならびに屈折率ｎ2をもつ領域１０３
として図示された、異なる屈折率をもつ少なくとも２つ
の領域を有している。さらに、図１に示すように、２つ
の領域１０１および１０３の間に形成された界面はおお
よそ斜線あるいは対角線で規定される形状である。
の形態による光ファイバの長手方向断面図が示されてい
る。光ファイバ１００は、公知のガラスやポリマーその
他の多様な材料で形成される。図１に示したように、光
ファイバ１００には、反射性コーティング層１０４が外
表面に設けられ、反射性コーティング層１０４のほぼ反
対側の光ファイバ表面には、屈折性コーティング層１０
２が設けられている。さらに、光ファイバは、屈折率ｎ
1をもつ領域１０１ならびに屈折率ｎ2をもつ領域１０３
として図示された、異なる屈折率をもつ少なくとも２つ
の領域を有している。さらに、図１に示すように、２つ
の領域１０１および１０３の間に形成された界面はおお
よそ斜線あるいは対角線で規定される形状である。
【００１８】したがって、光ファイバを伝搬する光は、
２つの領域の一方から他方を通過する際に、屈折率の相
違によって偏向されることになる。例えば、光ファイバ
の長さ方向に沿って領域１０１を通り領域１０３に入る
光は、光ファイバの、屈折性コーティング層１０２を有
する側から外側へ偏向される。これにより、光ファイバ
を伝搬する光を偏向させたり、光ファイバの側面から出
射させることができる。
２つの領域の一方から他方を通過する際に、屈折率の相
違によって偏向されることになる。例えば、光ファイバ
の長さ方向に沿って領域１０１を通り領域１０３に入る
光は、光ファイバの、屈折性コーティング層１０２を有
する側から外側へ偏向される。これにより、光ファイバ
を伝搬する光を偏向させたり、光ファイバの側面から出
射させることができる。
【００１９】図２（ａ）を参照すると、領域１０１を含
む端部に沿った、図１の光ファイバの断面図が示されて
いる。すなわち、図示の領域１０１は、光ファイバの直
径断面全体にわたって単一の屈折率を呈している（クラ
ッディングは無視）。また、反射性コーティング層１０
４及び屈折性コーティング層１０２も示されている。
む端部に沿った、図１の光ファイバの断面図が示されて
いる。すなわち、図示の領域１０１は、光ファイバの直
径断面全体にわたって単一の屈折率を呈している（クラ
ッディングは無視）。また、反射性コーティング層１０
４及び屈折性コーティング層１０２も示されている。
【００２０】同様に、図２（ｂ）には、領域１０３を含
む端部に沿った、図１の光ファイバの断面図が示されて
いる。図２（ａ）の断面図と同様に、領域１０３は、光
ファイバの直径断面全体にわたって単一の屈折率を呈し
ている。反射性コーティング層１０４及び屈折性コーテ
ィング層１０２は、光ファイバの径方向両側の最も外側
に示されている。
む端部に沿った、図１の光ファイバの断面図が示されて
いる。図２（ａ）の断面図と同様に、領域１０３は、光
ファイバの直径断面全体にわたって単一の屈折率を呈し
ている。反射性コーティング層１０４及び屈折性コーテ
ィング層１０２は、光ファイバの径方向両側の最も外側
に示されている。
【００２１】図３を参照すると、本発明のさらなる実施
の形態による光ファイバの長手方向断面図が示されてい
る。図３に示されているように、光ファイバ２００には
反射性コーティング層１０４が外表面に設けられ、反射
性コーティング層１０４のほぼ反対側の光ファイバ表面
には、屈折性コーティング層１０２が設けられている。
更に、光ファイバは、屈折率n1 をもつ領域１０１なら
びに傾斜屈折率ｎi-jをもつ領域１０５として図示され
た、異なる屈折率を有する少なくとも２つの領域を有し
ている。図１の実施の形態と同様に、２つの領域１０１
および１０５の間に形成された界面はおおよそ斜線ある
いは対角線で規定される形状である。
の形態による光ファイバの長手方向断面図が示されてい
る。図３に示されているように、光ファイバ２００には
反射性コーティング層１０４が外表面に設けられ、反射
性コーティング層１０４のほぼ反対側の光ファイバ表面
には、屈折性コーティング層１０２が設けられている。
更に、光ファイバは、屈折率n1 をもつ領域１０１なら
びに傾斜屈折率ｎi-jをもつ領域１０５として図示され
た、異なる屈折率を有する少なくとも２つの領域を有し
ている。図１の実施の形態と同様に、２つの領域１０１
および１０５の間に形成された界面はおおよそ斜線ある
いは対角線で規定される形状である。
【００２２】したがって、図１の形態と同様に、光ファ
イバを伝搬する光は、２つの領域の一方から他方を通過
する際に、屈折率の相違によって、偏向されることにな
る。例えば、光ファイバの長さに沿って領域１０１を通
り領域１０５に入る光は、光ファイバの、屈折性コーテ
ィング層１０２を有する側から外側へ偏向される。これ
により、光ファイバを伝搬する光を偏向させたり、光フ
ァイバの側面から出射させることができる。
イバを伝搬する光は、２つの領域の一方から他方を通過
する際に、屈折率の相違によって、偏向されることにな
る。例えば、光ファイバの長さに沿って領域１０１を通
り領域１０５に入る光は、光ファイバの、屈折性コーテ
ィング層１０２を有する側から外側へ偏向される。これ
により、光ファイバを伝搬する光を偏向させたり、光フ
ァイバの側面から出射させることができる。
【００２３】ここで、ｎi-j として示される傾斜屈折率
は、光ファイバの直径と光の出射が行なわれる光ファイ
バの出射領域（長さ）の関数である。すなわち、 傾斜屈折率ｎi-j＝ｆ（ｄ，L） ここで、ｄは光ファイバの直径、Lは出射領域（長さ）
である。
は、光ファイバの直径と光の出射が行なわれる光ファイ
バの出射領域（長さ）の関数である。すなわち、 傾斜屈折率ｎi-j＝ｆ（ｄ，L） ここで、ｄは光ファイバの直径、Lは出射領域（長さ）
である。
【００２４】図４（ａ）を参照すると、領域１０１を含
む端部に沿った、図３の光ファイバの断面図が示されて
いる。すなわち、図示の領域１０１は、光ファイバの直
径断面全体にわたって単一の屈折率を呈している（クラ
ッディングは無視）。また、反射性コーティング層１０
４及び屈折性コーティング層１０２も示されている。図
４ （ａ）と同様に、図４（ｂ）には、領域１０５を含
む端部に沿った、図３の光ファイバの断面図が示されて
いる。しかしながら、この断面図において、領域１０５
は、光ファイバの直径断面の全体にわたって段階的に変
化する屈折率を呈している。反射性コーティング層１０
４及び屈折性コーティング層１０２は、光ファイバの径
方向両側の最も外側に示されている。
む端部に沿った、図３の光ファイバの断面図が示されて
いる。すなわち、図示の領域１０１は、光ファイバの直
径断面全体にわたって単一の屈折率を呈している（クラ
ッディングは無視）。また、反射性コーティング層１０
４及び屈折性コーティング層１０２も示されている。図
４ （ａ）と同様に、図４（ｂ）には、領域１０５を含
む端部に沿った、図３の光ファイバの断面図が示されて
いる。しかしながら、この断面図において、領域１０５
は、光ファイバの直径断面の全体にわたって段階的に変
化する屈折率を呈している。反射性コーティング層１０
４及び屈折性コーティング層１０２は、光ファイバの径
方向両側の最も外側に示されている。
【００２５】図５には、本発明のさらなる実施の形態が
示されている。図示のように、光ファイバ３００には、
反射性コーティング層１０４が外表面に設けられ、反射
性コーティング層１０４のほぼ反対側の光ファイバ表面
には、第１のステップインデックス層、つまり、屈折性
コーティング層１０２が設けられている。さらに、屈折
率ｎ3を有する第１のステップインデックス層１０２上
には、屈折率ｎ4を有する第２のステップインデックス
層１０７が設けられ、第２のステップインデックス層１
０７上には、プリズムフィルム層１０６が設けられてい
る。また、光ファイバは、そのコア内に、屈折率ｎ1を
有する領域１０１ならびにステップ屈折率ｎ2を有する
領域１０３として図示した、異なる屈折率をもつ少なく
とも２つの領域を有する。先の実施の形態と同様に、２
つの領域１０１と１０３の間に形成される界面はおおよ
そ斜線あるいは対角線で規定される形状である。
示されている。図示のように、光ファイバ３００には、
反射性コーティング層１０４が外表面に設けられ、反射
性コーティング層１０４のほぼ反対側の光ファイバ表面
には、第１のステップインデックス層、つまり、屈折性
コーティング層１０２が設けられている。さらに、屈折
率ｎ3を有する第１のステップインデックス層１０２上
には、屈折率ｎ4を有する第２のステップインデックス
層１０７が設けられ、第２のステップインデックス層１
０７上には、プリズムフィルム層１０６が設けられてい
る。また、光ファイバは、そのコア内に、屈折率ｎ1を
有する領域１０１ならびにステップ屈折率ｎ2を有する
領域１０３として図示した、異なる屈折率をもつ少なく
とも２つの領域を有する。先の実施の形態と同様に、２
つの領域１０１と１０３の間に形成される界面はおおよ
そ斜線あるいは対角線で規定される形状である。
【００２６】当業者であれば、この図を参照して容易に
理解されるように、領域１０１から領域１０３に光ファ
イバを伝搬する光は、複数のコーティング層１０２、１
０７、１０６を有する光ファイバの側面から外側へ偏向
されることになる。複数のコーティング層により光を偏
向させれば、複数のステップインデックス層１０２と１
０７やプリズムフィルム層１０６の作用によって光を正
確に出射および／または集中させることができるという
利点がある。
理解されるように、領域１０１から領域１０３に光ファ
イバを伝搬する光は、複数のコーティング層１０２、１
０７、１０６を有する光ファイバの側面から外側へ偏向
されることになる。複数のコーティング層により光を偏
向させれば、複数のステップインデックス層１０２と１
０７やプリズムフィルム層１０６の作用によって光を正
確に出射および／または集中させることができるという
利点がある。
【００２７】図５の実施の形態が再度図７に示されてい
る。図８は、図７の光ファイバ３００を示す拡大断面図
であり、領域１０１を有し、第１のステップインデック
ス層１０２と、第２のステップインデックス層１０７
と、プリズムフィルム層１０６が光ファイバの側面に設
けられている。
る。図８は、図７の光ファイバ３００を示す拡大断面図
であり、領域１０１を有し、第１のステップインデック
ス層１０２と、第２のステップインデックス層１０７
と、プリズムフィルム層１０６が光ファイバの側面に設
けられている。
【００２８】当業者であれば、図６に示すさらなる実施
の形態は容易に理解されよう。すなわち、光ファイバ４
００は、各々が異なる屈折率をもつ少なくとも２つの基
本領域１０１と１０５を有している。図示のように、領
域１０１は屈折率ｎ1を示し、領域１０５は傾斜屈折率
領域であり、屈折率ｎi-jを示している。反射層１０４
が光ファイバの側面に設けられ、光ファイバを伝搬する
光をそのコアに向けて反射する。反射層１０４の反対側
の光ファイバの側面には、屈折率ｎ3を有する第１のス
テップインデックス層１０２と、屈折率ｎ4を有する第
２のステップインデックス層１０７と、プリズムフィル
ム層１０６が設けられている。
の形態は容易に理解されよう。すなわち、光ファイバ４
００は、各々が異なる屈折率をもつ少なくとも２つの基
本領域１０１と１０５を有している。図示のように、領
域１０１は屈折率ｎ1を示し、領域１０５は傾斜屈折率
領域であり、屈折率ｎi-jを示している。反射層１０４
が光ファイバの側面に設けられ、光ファイバを伝搬する
光をそのコアに向けて反射する。反射層１０４の反対側
の光ファイバの側面には、屈折率ｎ3を有する第１のス
テップインデックス層１０２と、屈折率ｎ4を有する第
２のステップインデックス層１０７と、プリズムフィル
ム層１０６が設けられている。
【００２９】ここで、領域１０１から傾斜インデックス
領域１０５に向けて光ファイバを伝搬する光は、２つの
領域の屈折率が異なることにより偏向、すなわち屈折さ
れることになる。偏向角が臨界角（全反射が生ずる角
度）より大きい光は、反射層１０４により反射され、次
に、第１のステップインデックス層１０２と第２のステ
ップインデックス層１０７とプリズムフィルム層１０６
を通過することの協同作用により「集光」される。その
他の光は、同様に、第１のステップインデックス層１０
２と第２のステップインデックス層１０７とプリズムフ
ィルム層１０６の組合わせを経て、光ファイバの側面か
ら外側に偏向される。
領域１０５に向けて光ファイバを伝搬する光は、２つの
領域の屈折率が異なることにより偏向、すなわち屈折さ
れることになる。偏向角が臨界角（全反射が生ずる角
度）より大きい光は、反射層１０４により反射され、次
に、第１のステップインデックス層１０２と第２のステ
ップインデックス層１０７とプリズムフィルム層１０６
を通過することの協同作用により「集光」される。その
他の光は、同様に、第１のステップインデックス層１０
２と第２のステップインデックス層１０７とプリズムフ
ィルム層１０６の組合わせを経て、光ファイバの側面か
ら外側に偏向される。
【００３０】図６の形態が再度、図９に示されている。
図１０は、図９における光ファイバ４００の拡大図であ
り、領域１０１を有し、第１のステップインデックス層
１０２と、第２のステップインデックス層１０７と、プ
リズムフィルム層１０６が光ファイバの側面に設けられ
ている。
図１０は、図９における光ファイバ４００の拡大図であ
り、領域１０１を有し、第１のステップインデックス層
１０２と、第２のステップインデックス層１０７と、プ
リズムフィルム層１０６が光ファイバの側面に設けられ
ている。
【００３１】図５に示した側面出射ステップインデック
スファイバのさらなる形態を図１１に示す。すなわち、
光ファイバ７００は、各々が異なる屈折率を有する少な
くとも３つの基本領域１０１と１０８と１０８（ａ）を
有している。図示のように、領域１０１は屈折率ｎ1を
示し、領域１０８はステップインデックス領域であっ
て、屈折率はｎ2である。さらなるステップインデック
ス領域１０８（ａ）が領域１０１と１０８の間に介在
し、屈折率はｎ5である。反射層１０４が光ファイバの
側面に設けられ、光ファイバを伝搬する光をコアに向け
て反射する。反射層１０４の反対側の光ファイバの側面
には、屈折率ｎ3を有する第１のステップインデックス
層１０２と、屈折率ｎ4を有する第２のステップインデ
ックス層１０７と、プリズムフィルム層１０６が設けら
れている。なお、ステップインデックス領域１０８
（ａ）は、図３や図６の形態に適用しても良い。
スファイバのさらなる形態を図１１に示す。すなわち、
光ファイバ７００は、各々が異なる屈折率を有する少な
くとも３つの基本領域１０１と１０８と１０８（ａ）を
有している。図示のように、領域１０１は屈折率ｎ1を
示し、領域１０８はステップインデックス領域であっ
て、屈折率はｎ2である。さらなるステップインデック
ス領域１０８（ａ）が領域１０１と１０８の間に介在
し、屈折率はｎ5である。反射層１０４が光ファイバの
側面に設けられ、光ファイバを伝搬する光をコアに向け
て反射する。反射層１０４の反対側の光ファイバの側面
には、屈折率ｎ3を有する第１のステップインデックス
層１０２と、屈折率ｎ4を有する第２のステップインデ
ックス層１０７と、プリズムフィルム層１０６が設けら
れている。なお、ステップインデックス領域１０８
（ａ）は、図３や図６の形態に適用しても良い。
【００３２】図５に示した側面出射ステップインデック
スファイバのさらに別の形態を図１２に示す。すなわ
ち、光ファイバ８００は、各々が異なる屈折率をもつ少
なくとも２つの主領域１０１と１０３を有している。図
示のように、領域１０１は屈折率ｎ1を示し、領域１０
３はステップインデックス領域であって、屈折率はｎ2
である。光源１１０が光ファイバの両端側に配置され
て、光を出射し、この光は、次に、レンズ１１１の集光
作用により光ファイバ内に入射されて光ファイバ内を伝
搬する。反射プリズムミラー層１０９が光ファイバの側
面に設けられ、光ファイバ内を伝搬する光をコアに向け
て反射する。反射プリズムミラー層１０９の反対側の光
ファイバの側面には、屈折率ｎ3を有するステップイン
デックス層１０２と、プリズムフィルム層１０６が設け
られている。図１３に光ファイバ８００の拡大図を示
す。
スファイバのさらに別の形態を図１２に示す。すなわ
ち、光ファイバ８００は、各々が異なる屈折率をもつ少
なくとも２つの主領域１０１と１０３を有している。図
示のように、領域１０１は屈折率ｎ1を示し、領域１０
３はステップインデックス領域であって、屈折率はｎ2
である。光源１１０が光ファイバの両端側に配置され
て、光を出射し、この光は、次に、レンズ１１１の集光
作用により光ファイバ内に入射されて光ファイバ内を伝
搬する。反射プリズムミラー層１０９が光ファイバの側
面に設けられ、光ファイバ内を伝搬する光をコアに向け
て反射する。反射プリズムミラー層１０９の反対側の光
ファイバの側面には、屈折率ｎ3を有するステップイン
デックス層１０２と、プリズムフィルム層１０６が設け
られている。図１３に光ファイバ８００の拡大図を示
す。
【００３３】同様に、図６に示した側面出射傾斜インデ
ックスファイバの別の形態が図１４に示されている。す
なわち、光ファイバ９００は、各々が異なる屈折率をも
つ少なくとも２つの基本領域１０１と１０５を有してい
る。図示のように、領域１０１は屈折率ｎ1を示し、領
域１０５は傾斜インデックス領域であって、屈折率はｎ
i-jである。光源１１０が光ファイバの両端側に配置さ
れて、光を出射し、この光は、次に、レンズ１１１の集
光作用により光ファイバ内に入射されて光ファイバ内を
伝搬する。反射プリズムミラー層１０９が光ファイバの
側面に設けられ、光ファイバを伝搬する光をコアに向け
て反射する。反射プリズムミラー層１０９の反対側の光
ファイバの側面には、屈折率ｎ3を有するステップイン
デックス層１０２と、プリズムフィルム層１０６が設け
られている。図１５に光ファイバ９００の拡大図が示さ
れている。この図にはプラスチック、すなわちポリマー
光ファイバ（ＰＯＦ）が示されているが、当業者であれ
ば、他の適当な材料、すなわち、ガラスや複合体などを
同様に用いることができることはもちろん理解されよ
う。
ックスファイバの別の形態が図１４に示されている。す
なわち、光ファイバ９００は、各々が異なる屈折率をも
つ少なくとも２つの基本領域１０１と１０５を有してい
る。図示のように、領域１０１は屈折率ｎ1を示し、領
域１０５は傾斜インデックス領域であって、屈折率はｎ
i-jである。光源１１０が光ファイバの両端側に配置さ
れて、光を出射し、この光は、次に、レンズ１１１の集
光作用により光ファイバ内に入射されて光ファイバ内を
伝搬する。反射プリズムミラー層１０９が光ファイバの
側面に設けられ、光ファイバを伝搬する光をコアに向け
て反射する。反射プリズムミラー層１０９の反対側の光
ファイバの側面には、屈折率ｎ3を有するステップイン
デックス層１０２と、プリズムフィルム層１０６が設け
られている。図１５に光ファイバ９００の拡大図が示さ
れている。この図にはプラスチック、すなわちポリマー
光ファイバ（ＰＯＦ）が示されているが、当業者であれ
ば、他の適当な材料、すなわち、ガラスや複合体などを
同様に用いることができることはもちろん理解されよ
う。
【００３４】本発明の光ファイバについて、多数の屈折
率プロファイル特性が考えられるが、下記の数式が有用
である。
率プロファイル特性が考えられるが、下記の数式が有用
である。
【００３５】 Ｎ1（L）＝ａL＋ｂ （１） Ｎ2（L）＝ａL＋ｂ （２）
【００３６】
【数２】 ここで、ａとｂはいずれも定数である。さらに、
【００３７】
【数３】 ｎ0 ｓｉｎα＝ｎ（ｈ0，０）ｓｉｎβ （５） なる関係が成り立ち、Ａは波長関数である。
【００３８】図１６は、本発明による光ファイバの光線
軌跡特性を示すグラフである。
軌跡特性を示すグラフである。
【００３９】当業者であれば、出射光の特性、例えば、
輝度、色、偏光などを制御するために、多様な種類の構
造やデバイスを光シャッターや分散素子として用いるこ
とができることが容易に理解されよう。このようなデバ
イスには、光ファイバ若しくは光ファイバの一部を切り
取り埋め直した部分、またその両方の光学的特性を変更
する、熱的、機械的、化学的、電気化学的、及び電気的
な一時的または永久的材質が含まれるが、これに限定さ
れるものではない。
輝度、色、偏光などを制御するために、多様な種類の構
造やデバイスを光シャッターや分散素子として用いるこ
とができることが容易に理解されよう。このようなデバ
イスには、光ファイバ若しくは光ファイバの一部を切り
取り埋め直した部分、またその両方の光学的特性を変更
する、熱的、機械的、化学的、電気化学的、及び電気的
な一時的または永久的材質が含まれるが、これに限定さ
れるものではない。
【００４０】分散素子やシャッターとして用いられる材
料は、反射性材料あるいは透過性材料に大きく分類する
ことができる。後者の例には、切り取られ埋め直された
領域を充填するために用いられるインデックスマッチン
グ［屈折率適合］材料やインデックスコントラスト［屈
折率対比］材料が含まれる。当業者であれば理解される
ように、光が光分散素子や光シャッターに当たると、こ
の素子との相互作用により、光の振幅や位相あるいは偏
光が変えられる。
料は、反射性材料あるいは透過性材料に大きく分類する
ことができる。後者の例には、切り取られ埋め直された
領域を充填するために用いられるインデックスマッチン
グ［屈折率適合］材料やインデックスコントラスト［屈
折率対比］材料が含まれる。当業者であれば理解される
ように、光が光分散素子や光シャッターに当たると、こ
の素子との相互作用により、光の振幅や位相あるいは偏
光が変えられる。
【００４１】特別の材料はある特定の波長のみを回折
し、回折格子としてよりもフィルタのように機能するた
め、特に好ましい。このような材料には二酸化テルル
（ＴｅＯ2）が含まれる。
し、回折格子としてよりもフィルタのように機能するた
め、特に好ましい。このような材料には二酸化テルル
（ＴｅＯ2）が含まれる。
【００４２】光の位相変調は、当業者にはよく知られて
いる多数の手段により、振幅変調に変換することができ
る。例えば、透過光の位相には高感度変調を与えるが、
透過光の振幅にはわずかな影響しか及ぼさないような物
理的作用がある。同様に、光の偏光における変更は、所
定の偏光素子を用いることにより、輝度変更に変換する
ことができる。
いる多数の手段により、振幅変調に変換することができ
る。例えば、透過光の位相には高感度変調を与えるが、
透過光の振幅にはわずかな影響しか及ぼさないような物
理的作用がある。同様に、光の偏光における変更は、所
定の偏光素子を用いることにより、輝度変更に変換する
ことができる。
【００４３】材料の光学特性に影響を及ぼす物理的作用
は、側面出射光ファイバからの光の出射を制御あるいは
変調するために用いることができるものであり、屈折率
や偏光、吸収率の電気的もしくは磁気的変調を含むがこ
れらに限定されるものではないない。フォトクロミック
（光互変性）効果による屈折率や吸収率の光学変調を含
む光学的変調も、これらのパラメータを制御するために
使用することができる。
は、側面出射光ファイバからの光の出射を制御あるいは
変調するために用いることができるものであり、屈折率
や偏光、吸収率の電気的もしくは磁気的変調を含むがこ
れらに限定されるものではないない。フォトクロミック
（光互変性）効果による屈折率や吸収率の光学変調を含
む光学的変調も、これらのパラメータを制御するために
使用することができる。
【００４４】光学特性は、素子における機械的ひずみの
変化や材料における密度変調の分散による「弾性光学」
効果などの機械的効果ならびに熱的効果により制御する
こともできる。反射素子の反射係数は、これらの手段の
いずれかにより変更することができる。さらに、材料に
よっては、反射状態から非反射状態に材料を切り換える
ことができる。これらすべての作用は、結晶質ならびに
ガラス質あるいはポリマー材料において起こり得る。
変化や材料における密度変調の分散による「弾性光学」
効果などの機械的効果ならびに熱的効果により制御する
こともできる。反射素子の反射係数は、これらの手段の
いずれかにより変更することができる。さらに、材料に
よっては、反射状態から非反射状態に材料を切り換える
ことができる。これらすべての作用は、結晶質ならびに
ガラス質あるいはポリマー材料において起こり得る。
【００４５】さらに、素子の光学特性は、化学的あるい
は電気化学的手段により変調できる。これらの手段は、
この素子を構成する材料において、例えば、標示薬の色
を変えるｐＨ変化のような、永続的すなわち不可逆的な
化学変化を生じる場合も、そうでない場合もある。
は電気化学的手段により変調できる。これらの手段は、
この素子を構成する材料において、例えば、標示薬の色
を変えるｐＨ変化のような、永続的すなわち不可逆的な
化学変化を生じる場合も、そうでない場合もある。
【００４６】ここに明らかになったように、本発明は、
光ファイバの長さに沿った異なる位置に光を選択的に送
るために利用することができる。すなわち、コンピュー
タ信号やクロック信号やデータ信号の送信に、あるい
は、その他の光出射装置の構造の中で用いることができ
る。
光ファイバの長さに沿った異なる位置に光を選択的に送
るために利用することができる。すなわち、コンピュー
タ信号やクロック信号やデータ信号の送信に、あるい
は、その他の光出射装置の構造の中で用いることができ
る。
【００４７】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。
明したが、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００４８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば光ファイバから光を途中で取り出し、しかも光の出射
を制御できる側面出射光ファイバを提供することができ
る。
ば光ファイバから光を途中で取り出し、しかも光の出射
を制御できる側面出射光ファイバを提供することができ
る。
【図１】インデックスプロファイルを線形に変化させた
本発明によるステップインデックス光ファイバの長手方
向断面図である。
本発明によるステップインデックス光ファイバの長手方
向断面図である。
【図２】図１の光ファイバをその一端側及び他端側から
見たステップインデックス光ファイバの断面図である。
見たステップインデックス光ファイバの断面図である。
【図３】インデックスプロファイルを傾斜変化させた本
発明による光ファイバの長手方向断面図である。
発明による光ファイバの長手方向断面図である。
【図４】図３の光ファイバをその一端側及び他端側から
見た光ファイバの断面図である。
見た光ファイバの断面図である。
【図５】ファイバ内の光線の軌跡とともに示した、本発
明による側面出射光ファイバの長手方向断面図である。
明による側面出射光ファイバの長手方向断面図である。
【図６】光ファイバ内の光線軌跡とともに示した、イン
デックスプロファイルを傾斜変化させた本発明による光
ファイバの長手方向断面図である。
デックスプロファイルを傾斜変化させた本発明による光
ファイバの長手方向断面図である。
【図７】光ファイバ内の光線の軌跡とともに示した、本
発明によるステップインデックス光ファイバの長手方向
断面図である。
発明によるステップインデックス光ファイバの長手方向
断面図である。
【図８】図７の円形領域における光ファイバの長手方向
断面拡大図である。
断面拡大図である。
【図９】光ファイバ内の光線の軌跡とともに示した、本
発明による傾斜インデックスプロファイル光ファイバの
長手方向断面図である。
発明による傾斜インデックスプロファイル光ファイバの
長手方向断面図である。
【図１０】図９の円形領域における光ファイバの長手方
向断面拡大図である。
向断面拡大図である。
【図１１】光ファイバ内の光線の軌跡とともに示した、
本発明による多段インデックス光ファイバの長手方向断
面図である。
本発明による多段インデックス光ファイバの長手方向断
面図である。
【図１２】光ファイバ内に光を結合するための光源を有
する、インデックスプロファイルを段階的に変更させた
本発明によるステップインデックス光ファイバの長手方
向断面図である。
する、インデックスプロファイルを段階的に変更させた
本発明によるステップインデックス光ファイバの長手方
向断面図である。
【図１３】図１２の円形領域における光ファイバの長手
方向断面拡大図である。
方向断面拡大図である。
【図１４】光ファイバ内に光を結合するための光源を有
する、インデックスプロファイルを傾斜変化させた本発
明による傾斜インデックスプロファイル光ファイバの長
手方向断面図である。
する、インデックスプロファイルを傾斜変化させた本発
明による傾斜インデックスプロファイル光ファイバの長
手方向断面図である。
【図１５】図１４の円形領域における光ファイバの長手
方向断面拡大図である。
方向断面拡大図である。
【図１６】本発明の光ファイバの光線軌跡関数のグラフ
である。
である。
１００，２００，３００，４００，７００，８００，９
００ 光ファイバ １０１，１０３，１０５，１０８，１０８（ａ） 領
域 １０４，１０９ 反射層 １０６ プリズムフィルム層 １０２，１０７ 屈折層 １１０ 光源 １１１ レンズ
００ 光ファイバ １０１，１０３，１０５，１０８，１０８（ａ） 領
域 １０４，１０９ 反射層 １０６ プリズムフィルム層 １０２，１０７ 屈折層 １１０ 光源 １１１ レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−269105（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−201917（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−134298（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−45601（ＪＰ，Ｕ) ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥ ＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖ ＯＬ．８，ＮＯ．10（1996），ｐｐ. 1352−1354 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54
Claims (14)
- 【請求項１】 光ファイバの長さ方向に沿って光を分配
し出射するための側面出射光ファイバにおいて、 上記光ファイバは、中心軸を有して略円筒状に延びるコ
アと、上記コアの外側に設けたクラッディングを備え、 上記コアは、 上記コアの断面積全体で屈折率ｎ1 をもつ第一の透過領
域と、 上記コアの断面積全体でステップ状屈折率ｎ2 をもつ第
二の透過領域と、 上記第一の透過領域が上記第二の透過領域と接触するこ
とにより形成された界面領域とを有し、 上記コアの断面積方向の上記界面領域の屈折率が、完全
にｎ1から完全にｎ2まで変化することにより、上記光フ
ァイバを伝搬する光線が、上記第一の透過領域から上記
界面領域を通過する際に、上記光ファイバの側面の所望
の長さ方向位置において外側へ偏向されることを特徴と
する側面出射光ファイバ。 - 【請求項２】 上記偏向された光が出射される側と反対
側の上記光ファイバ側面に反射層をさらに有することを
特徴とする請求項１に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項３】 上記偏向された光が出射される側の上記
光ファイバ側面に設けられ、上記第一の透過領域及び上
記第二の透過領域の屈折率と異なる屈折率ｎ3を有する
第一のステップインデックス層をさらに有することを特
徴とする請求項２に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項４】 上記第一のステップインデックス層上に
設けられ、屈折率ｎ4を有する第二のステップインデッ
クス層をさらに有することを特徴とする請求項３に記載
の側面出射光ファイバ。 - 【請求項５】 上記第二のステップインデックス層上に
設けられたプリズムフィルム層をさらに有することを特
徴とする請求項４に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項６】 上記界面領域は、上記第一の透過領域の
屈折率及び上記第二の透過領域の屈折率とは異なる屈折
率ｎ5を有する透過領域をさらに有することを特徴とす
る請求項１に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項７】 光ファイバの長さ方向に沿って光を分配
し出射するための側面出射光ファイバにおいて、 上記光ファイバは、中心軸を有して略円筒状に延びるコ
アと、上記コアの外側に設けたクラッディングを備え、 上記コアは、 上記コアの断面積全体で屈折率ｎ1をもつ第一の透過領
域と、 上記コアの断面積全体で傾斜屈折率ｎi-jをもつ第二の
透過領域と、 上記第一の透過領域が上記第二の透過領域と接触するこ
とにより形成された界面領域とを有し、 上記コアの断面積方向の上記界面領域の屈折率が、完全
にｎ1から完全にｎi-jまで変化することにより、上記光
ファイバを伝搬する光線が、上記第一の透過領域から上
記界面領域を通過する際に、上記光ファイバの側面の所
望の長さ方向位置において外側へ偏向されることを特徴
とする側面出射光ファイバ。 - 【請求項８】 上記偏向された光が出射される側と反対
側の上記光ファイバ側面に反射層をさらに有することを
特徴とする請求項７に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項９】 上記偏向された光が出射される側の上記
光ファイバ側面に設けられ、上記第一の透過領域及び上
記第二の透過領域の屈折率と異なる屈折率ｎ3を有する
第一のステップインデックス層をさらに有することを特
徴とする請求項８に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項１０】 上記第一のステップインデックス層上
に設けられ、屈折率ｎ4を有する第二のステップインデ
ックス層をさらに有することを特徴とする請求項９に記
載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項１１】 上記第二のステップインデックス層上
に設けられたプリズムフィルム層をさらに有することを
特徴とする請求項１０に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項１２】 上記界面領域は、上記第一の透過領域
の屈折率及び上記第二の透過領域の屈折率とは異なる屈
折率ｎ5を有する透過領域をさらに有することを特徴と
する請求項７に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項１３】 上記第二の透過領域の屈折率は、上記
光ファイバの直径と光が出射される出射領域の長さの関
数であり、 屈折率ｎi-j ＝ｆ（ｄ，L） なる式であらわされ、ｄは光ファイバの直径、Lは光フ
ァイバの出射領域（長さ）であることを特徴とする請求
項７に記載の側面出射光ファイバ。 - 【請求項１４】 上記第二の透過領域の屈折率は、 Ｎ1（L）＝ａL＋ｂ および、 Ｎ2（L）＝ａL＋ｂ なる式であらわされ、ａとｂは両方とも定数であり、さ
らに、Ａを波長関数であるとしたとき、 【数１】 および、 ｎ0 ｓｉｎα＝ｎ（ｈ0 ，０）ｓｉｎβ なる関係が成りたつことを特徴とする請求項７に記載の
側面出射光ファイバ。
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1998
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