JP4294510B2 - Optical waveguide structure - Google Patents
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Description
本発明は、入射した光触媒励起光を適所で漏光させる機能を有する光導波路構造体に関する。 The present invention relates to an optical waveguide structure having a function of leaking incident photocatalyst excitation light at an appropriate place.
光触媒反応は、光照射下で励起された光触媒活性物質により生じる反応であり、多くの場合において、光触媒物質に対して紫外線または紫外線を含む光を照射する必要がある。光触媒物質が光励起されると、例えば光触媒物質表面は、水との接触角が１０度以下となる超親水化を発現し、また、光触媒的酸化還元反応により、電子−正孔対を生成し、生成した電子は表面酸素を還元してスーパーオキサイドアニオン（・Ｏ２）を生成すると共に、正孔は表面水酸基を酸化して水酸ラジカル（・ＯＨ）を生成し、これらの反応性活性酸素種の酸化還元反応によって、有機物質が高効率で光分解する。 The photocatalytic reaction is a reaction caused by a photocatalytic active substance excited under light irradiation, and in many cases, it is necessary to irradiate the photocatalytic substance with ultraviolet light or light containing ultraviolet light. When the photocatalytic substance is photoexcited, for example, the surface of the photocatalytic substance expresses superhydrophilicity with a contact angle with water of 10 degrees or less, and generates an electron-hole pair by a photocatalytic oxidation-reduction reaction, The generated electrons reduce surface oxygen to generate superoxide anions (.O 2 ), and holes oxidize surface hydroxyl groups to generate hydroxyl radicals (.OH). These reactive active oxygen species The organic substance is photolyzed with high efficiency by this redox reaction.
このような光触媒作用を有する光触媒物質としては、例えば二酸化チタン、酸化タンタル、酸化スズ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ４Ｏ９）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｔｉ６Ｏ１３）、二酸化ジルコニウム、硫化ガドミウム、α−Ｆｅ２Ｏ３、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが知られている。 Examples of the photocatalytic substance having such a photocatalytic action include titanium dioxide, tantalum oxide, tin oxide, barium titanate (BaTi 4 O 9 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), and sodium titanate (Na 2 Ti 6 O 13). ), Zirconium dioxide, gadmium sulfide, α-Fe 2 O 3 , zinc oxide (ZnO), and the like are known.
光触媒への光の供給方法は、光触媒を担持した構造体（成形体）に外部から光を照射する方法（例えば、特許文献１参照。）、光源自体に光触媒を付けたもの（例えば、特許文献２参照。）などが提案されている。 The method for supplying light to the photocatalyst includes a method of irradiating light on the structure (molded body) carrying the photocatalyst from the outside (see, for example, Patent Literature 1), and a method in which a photocatalyst is attached to the light source itself (eg, Patent Literature). 2) is proposed.
しかしながら、光触媒が機能するためには、光触媒に光が照射されている必要があるため、光源と光触媒の間に光を遮ったり吸収してしまう物質が介在すると、光触媒に供給される光の強さが弱まり光触媒機能が有効に発揮されなくなるといった問題があった。特に、着色したり濁った水の処理や、粉塵が含まれるガスのように、処理しようとする対象物（被処理物に同じ。）が光を通しにくい場合には、光触媒の適用が困難である。また、光源自体に光触媒を付ける場合、小型化や高密度化が困難であるといった問題があった。 However, in order for the photocatalyst to function, the photocatalyst needs to be irradiated with light. Therefore, if a substance that blocks or absorbs light is interposed between the light source and the photocatalyst, the intensity of the light supplied to the photocatalyst is increased. There is a problem that the photocatalytic function cannot be effectively exhibited due to weakness. In particular, it is difficult to apply a photocatalyst when the object to be treated (same as the object to be treated) is difficult to transmit light, such as treatment of colored or turbid water or gas containing dust. is there. In addition, when a photocatalyst is attached to the light source itself, there is a problem that it is difficult to reduce the size and increase the density.
これらの問題を解消するために、光触媒を担持した透明構造体（導光体）中に光を伝播させ、その光路を制御して光触媒層に内部から照射するようにした導光体構造が提案されている（例えば、特許文献３〜５参照。）。
しかしながら、前記特許文献３〜５に記載された従来技術には、次のような問題があった。
特許文献３には、光ファイバのコアに相当する導光体の表面に、光ファイバのクラッドに相当する光触媒物質を担持する方法が開示されている。しかし、このような光ファイバにおいては、クラッド材質の屈折率はコアよりも大きく、本質的に利用する波長の光を吸収する物質であるため、基本的に光は導光せず、すぐに減衰、消失してしまう。
However, the conventional techniques described in
また、特許文献４には、導光体をコア・クラッド構造とし、クラッドの外側に光触媒物質を担持する方法が開示されている。しかし、長手方向の導光体の構造は一定であり、実質的にコア−クラッド間の屈折率差のみを調整して全反射の成立しない条件で光を漏洩する構成となっており、漏れ光のコントロールが非常に難しい。また、光を漏れやすくするために、屈折率差を小さくすると、導光体の開口数（ＮＡ）も小さくなって、外部光源から導光体に入射する際の結合効率が低下してしまう欠点があった。
また、特許文献５には、ガラスその他の透光性物質を賦形化して外部との境界面に光触媒領域を形成すると共に、光源からの入射光を受ける光源面と該入射光を前記光触媒領域を除く外部へ透過又は漏洩させないように処理した反射処理部を有してなる光触媒担持用ガラス構造体が提案されているが、漏洩される部分と導光部分の構造が全く異なるため、作製が煩雑であるという欠点があった。
本発明は前記事情に鑑みてなされ、入射光を効率よく導光体内に結合させて、漏光させる必要のない領域では安定に導光し、漏光させる必要のある領域では導光体表面に担持させた光触媒物質に対して均一且つ効果的に光を照射し得る光導波路構造体の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and efficiently couples incident light into a light guide so that the light is stably guided in a region where light leakage is not necessary and is carried on the surface of the light guide in a region where light leakage is necessary. An object of the present invention is to provide an optical waveguide structure capable of uniformly and effectively irradiating light to a photocatalytic substance.
前記目的を達成するため、本発明は、高屈折率材料からなる高屈折率部と該高屈折率部よりも屈折率の低い材料からなり高屈折率部の表面に設けられた低屈折率部とを備え、入射した光触媒励起光を適所で漏光させる光導波路構造体であって、高屈折率部が石英ガラスまたはＰＭＭＡからなり、低屈折率部がフッ素系樹脂からなり、低屈折率部の表面にシリカコート層が設けられ、該シリカコート層上に光触媒作用を有する物質を含む光触媒層が設けられ、長手方向に沿って低屈折率部の厚さを変化せしめて漏光量を制御したことを特徴とする光導波路構造体を提供する。
この光導波路構造体において、低屈折率部が厚く形成され実質的に漏光のない導光部分と、低屈折率部が薄く形成された漏光部分とが長手方向に沿って区画されてなる構成とすることが好ましい。
この光導波路構造体において、低屈折率部の厚さを長手方向に沿って漸次減少させ、長手方向に沿って漏光量分布を均一化した構成としてもよい。
また本発明は、高屈折率材料からなる高屈折率部と該高屈折率部よりも屈折率の低い材料からなり高屈折率部の表面に設けられた低屈折率部とを備え、入射した光触媒励起光を適所で漏光させる光導波路構造体であって、高屈折率部が石英ガラスまたはＰＭＭＡからなり、低屈折率部がフッ素系樹脂からなり、低屈折率部の表面にシリカコート層が設けられ、該シリカコート層上に光触媒作用を有する物質を含む光触媒層が設けられ、低屈折率部と高屈折率部との界面を長手方向に沿って不整にし、この界面の不整状態によって漏光量を制御したことを特徴とする光導波路構造体を提供する。
また本発明は、高屈折率材料からなる高屈折率部と該高屈折率部よりも屈折率の低い材料からなり高屈折率部の表面に設けられた低屈折率部とを備え、入射した光触媒励起光を適所で漏光させる光導波路構造体であって、高屈折率部が石英ガラスまたはＰＭＭＡからなり、低屈折率部がフッ素系樹脂からなり、低屈折率部の表面にシリカコート層が設けられ、該シリカコート層上に光触媒作用を有する物質を含む光触媒層が設けられ、低屈折率部が、光導波路構造体に曲げを与えた部分で漏光が生じ、曲げを与えない部分では漏光が生じない一定の厚さとされ、光導波路構造体に少なくとも１箇所の曲げ部が設けられたことを特徴とする光導波路構造体を提供する。
本発明の光導波路構造体において、漏光部分の低屈折率部の厚さが５０〜２０００ｎｍの範囲であることが好ましい。
本発明の光導波路構造体において、低屈折率部の表面に光散乱処理が施されたことが好ましい。
本発明の光導波路構造体において、光導波路構造体が外径０．０１ｍｍ〜１０ｍｍのコア・クラッド構造を持つ光ファイバまたはロッドであることが好ましい。
In order to achieve the above object, the present invention provides a high refractive index portion made of a high refractive index material and a low refractive index portion provided on the surface of the high refractive index portion made of a material having a refractive index lower than that of the high refractive index portion. And having a high refractive index portion made of quartz glass or PMMA, a low refractive index portion made of a fluororesin, and a low refractive index portion A silica coat layer is provided on the surface, a photocatalyst layer containing a photocatalytic substance is provided on the silica coat layer, and the amount of light leakage is controlled by changing the thickness of the low refractive index portion along the longitudinal direction. An optical waveguide structure is provided.
In this optical waveguide structure, a configuration in which a light guide portion in which the low refractive index portion is formed thick and substantially free of light leakage and a light leakage portion in which the low refractive index portion is formed thin are partitioned along the longitudinal direction. It is preferable to do.
The optical waveguide structure may have a configuration in which the thickness of the low refractive index portion is gradually decreased along the longitudinal direction, and the light quantity distribution is made uniform along the longitudinal direction.
Further, the present invention includes a high refractive index portion made of a high refractive index material and a low refractive index portion made of a material having a lower refractive index than the high refractive index portion and provided on the surface of the high refractive index portion. An optical waveguide structure that leaks photocatalyst excitation light at an appropriate place, wherein the high refractive index portion is made of quartz glass or PMMA, the low refractive index portion is made of a fluororesin, and a silica coat layer is formed on the surface of the low refractive index portion. A photocatalyst layer containing a substance having a photocatalytic action is provided on the silica coat layer, and the interface between the low refractive index portion and the high refractive index portion is irregular along the longitudinal direction, and light leakage occurs due to the irregular state of the interface. An optical waveguide structure characterized in that the amount is controlled is provided.
Further, the present invention includes a high refractive index portion made of a high refractive index material and a low refractive index portion made of a material having a lower refractive index than the high refractive index portion and provided on the surface of the high refractive index portion. An optical waveguide structure that leaks photocatalyst excitation light at an appropriate place, wherein the high refractive index portion is made of quartz glass or PMMA, the low refractive index portion is made of a fluororesin, and a silica coat layer is formed on the surface of the low refractive index portion. provided, the photocatalyst layer is provided that includes a substance having a photocatalytic action on the silica-coated layer, the low refractive index portion is, light leakage occurs in part gave bent optical waveguide structure, the portion which does not give bend It is a constant thickness light leakage does not occur, to provide an optical waveguide structure, wherein a bent portion of the at least one location is provided on the optical waveguide structure.
In the optical waveguide structure of the present invention, the thickness of the low refractive index portion of the light leakage portion is preferably in the range of 50 to 2000 nm.
In the optical waveguide structure of the present invention, the surface of the low refractive index portion is preferably subjected to light scattering treatment.
In the optical waveguide structure of the present invention, the optical waveguide structure is preferably an optical fiber or a rod having a core / cladding structure having an outer diameter of 0.01 mm to 10 mm.
本発明は高屈折率部と低屈折率部とを備え、入射した光触媒励起光を適所で漏光させる光導波路構造体において、長手方向に沿って低屈折率部の厚さを変化せしめて光導波路からの漏光量を制御したものなので、長手方向に沿って低屈折率部の厚みを変化させることによって実質的に漏光のない導光部分と漏光部分とを簡単に作製することができる。
また漏光部分においても低屈折率部が存在するので、漏光部分で光が急激に漏れ出すことがない。
また低屈折率部の厚さを長手方向に沿って漸次減少させ、長手方向に沿って漏光量分布を均一化した構成としたことにより、光導波路から漏出する光強度を位置に依存せず一定とすることができる。
また、低屈折率部の厚さを一定とした場合でも、低屈折率部と高屈折率部の界面を不整にしたり、曲げを与えるなどの他のパラメータを操作することにより、漏出する光強度を調整することができる。
さらに、光導波路として石英ガラスまたはＰＭＭＡからなるコアと、フッ素系樹脂からなるクラッドからなる光ファイバ又はロッドとすることで開口数（ＮＡ）を大きくとることができ、光源との結合効率を高めることができる。
The present invention provides an optical waveguide structure that includes a high refractive index portion and a low refractive index portion, and leaks incident photocatalyst excitation light at an appropriate place, and the thickness of the low refractive index portion is changed along the longitudinal direction. Since the amount of light leakage from the light source is controlled, the light guide portion and the light leakage portion substantially free of light leakage can be easily produced by changing the thickness of the low refractive index portion along the longitudinal direction.
In addition, since the low refractive index portion exists in the light leakage portion, light does not leak suddenly in the light leakage portion.
In addition, the thickness of the low refractive index portion is gradually reduced along the longitudinal direction, and the distribution of the amount of light leakage is made uniform along the longitudinal direction, so that the light intensity leaking from the optical waveguide is constant regardless of the position. It can be.
In addition, even if the thickness of the low refractive index part is constant, the light intensity that leaks out by manipulating other parameters such as making the interface between the low refractive index part and the high refractive index part irregular or bending it. Can be adjusted.
Furthermore, a numerical aperture (NA) can be increased by using a core made of quartz glass or PMMA as an optical waveguide and an optical fiber or rod made of a clad made of fluororesin, thereby increasing the coupling efficiency with the light source. Can do.
以下、図面を参照して本発明の光導波路構造体の実施形態を説明する。
図１〜３は本発明による光導波路構造体の一実施形態を示す図であり、図１は光導波路構造体１の一部断面視した要部正面図、図２は図１中のＡ−Ａ部断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ部断面図である。
Hereinafter, an embodiment of an optical waveguide structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
1-3 is a figure which shows one Embodiment of the optical waveguide structure by this invention, FIG. 1 is the principal part front view which looked at a partial cross section of the
この光導波路構造体１は、石英ガラスまたはＰＭＭＡからなる高屈折率部４（以下、コアと言う場合がある。）と、それよりも屈折率の低いフッ素系樹脂からなり前記高屈折率部４を被覆して設けられた低屈折率部５（以下、クラッドと言う場合がある。）とからなるコア・クラッド構造を備えている。この光導波路構造体１は、低屈折率部５が厚く形成され実質的に漏光のない導光部分２と、低屈折率部５が薄く形成された漏光部分３とが長手方向に沿って区画された構造になっている。漏光部分３の低屈折率部５表面は、薄いシリカコート層６が設けられており、このシリカコート層６上には光触媒作用を有する二酸化チタン微粒子を含む光触媒層７が設けられている。
The
低屈折率部５の厚さは、導光部分２では実質的に漏光が生じないように厚く形成され、漏光部分３では適当な光強度で漏光が生じるような厚さに形成されている。漏光部分３の低屈折率部５の厚さは、５０〜２０００ｎｍの範囲であることが好ましい。漏光部分３の低屈折率部５の厚さが前記範囲より小さいと、漏光部分３からの漏光量が大きくなり、長手方向に沿って均一に漏光させる目的を達し得ない。漏光部分３の低屈折率部５の厚さが前記範囲を超えると、漏光量が少なすぎ、光触媒の励起の目的を達し得なくなる。
The thickness of the low
この光導波路構造体１は、コアとなる高屈折率部４の入射端側に配された図示しない光源から、光触媒の励起に適した波長の光を入射することによって、導光部分２では実質的に漏光が起こらず、光パワーは減少することなく導光され、漏光部分３においてこの光が低屈折率部５から外部に漏れ出すようになっている。漏光部分３には薄い低屈折率部５が存在するので、漏光部分３で光が急激に漏れ出すことがなく、漏光部分３の全域にわたり漏光が生じる。
The
漏光部分３において、低屈折率部５から漏れ出した光は、光触媒層７に照射される。光触媒層７は光を照射されて光触媒活性が励起され、光触媒層７に接している被処理物を分解する。
In the
次にこの光導波路構造体１の製造方法を説明する。この光導波路構造体１を製造するには、まずコアとなる石英ガラス製またはＰＭＭＡ製のファイバ又はロッドを用意する。一方、クラッドとなるフッ素系樹脂を適当な有機溶剤に溶かした樹脂溶液を用意する。このフッ素系樹脂としては、例えばフッ化ビニリデンなどが挙げられる。また樹脂溶液中のフッ素系樹脂含有量は樹脂溶液全量に対し１〜２０質量％の範囲とすることが好ましい。
Next, a method for manufacturing the
次に、前記コア又はロッドを樹脂溶液中に入れ、引き出して乾燥し、フッ素系樹脂をコーティングするディップコートを複数回繰り返し、全体に漏光部分３のクラッド厚さの樹脂がコーティングされた時点で、漏光部分のディップコートを止め、導光部分のみディップコートを繰り返すことによって、漏光部分と導光部分とでクラッド厚さの異なる光導波路を作製する。なお、クラッドとなる樹脂のコーティング方法はこれに限定されず、従来公知の他のコーティング方法を採用し得る。
Next, the core or rod is put into a resin solution, pulled out and dried, and dip coating for coating the fluororesin is repeated a plurality of times. When the resin having the cladding thickness of the
次に、シリカコート液を用意し、漏光部分３の表面にこれを薄くコーティングする。
次に、二酸化チタン微粉末を混入したコート液を用意し、シリカコート層６上に二酸化チタン微粉末を含む光触媒層７を形成する。
光触媒物質としては、二酸化チタン以外に、酸化タンタル、酸化スズ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ４Ｏ９）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｔｉ６Ｏ１３）、二酸化ジルコニウム、硫化ガドミウム、α−Ｆｅ２Ｏ３、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが使用可能である。
Next, a silica coating solution is prepared and thinly coated on the surface of the
Next, a coating liquid in which titanium dioxide fine powder is mixed is prepared, and a
As photocatalytic substances, in addition to titanium dioxide, tantalum oxide, tin oxide, barium titanate (BaTi 4 O 9 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), sodium titanate (Na 2 Ti 6 O 13 ), zirconium dioxide, sulfide Gadmium, α-Fe 2 O 3 , zinc oxide (ZnO), or the like can be used.
本発明の光導波路構造体は、長手方向に沿って低屈折率部の厚さを変化せしめて光導波路からの漏光量を制御したものなので、長手方向に沿って低屈折率部の厚みを変化させることによって実質的に漏光のない導光部分と漏光部分とを簡単に作製することができる。
また漏光部分においても低屈折率部が存在するので、漏光部分で光が急激に漏れ出すことがない。
Since the optical waveguide structure of the present invention controls the amount of light leakage from the optical waveguide by changing the thickness of the low refractive index portion along the longitudinal direction, the thickness of the low refractive index portion is changed along the longitudinal direction. By doing so, it is possible to easily produce a light guide portion and a light leakage portion substantially free of light leakage.
In addition, since the low refractive index portion exists in the light leakage portion, light does not leak suddenly in the light leakage portion.
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変更が可能である。
例えば、低屈折率部の厚さを長手方向に沿って漸次減少させ、長手方向に沿って漏光量分布を均一化した構成としてもよい。
また、低屈折率部と高屈折率部との界面を長手方向に沿って不整にし、この界面の不整状態によって漏光量を制御することもできる。
また、低屈折率部が、光導波路構造体に曲げを与えた部分で漏光が生じ、曲げを与えない部分では実質的に漏光が生じない一定の厚さとされ、光導波路構造体に少なくとも１箇所の曲げ部が設けられた構成とすることもできる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made.
For example, the thickness of the low refractive index portion may be gradually decreased along the longitudinal direction, and the light quantity distribution may be made uniform along the longitudinal direction.
It is also possible to make the interface between the low refractive index portion and the high refractive index portion irregular along the longitudinal direction, and to control the amount of leakage light according to the irregular state of this interface.
Further, the low refractive index portion has a constant thickness in which light leakage occurs in a portion where the optical waveguide structure is bent, and light leakage does not substantially occur in a portion where the bending is not applied. It can also be set as the structure by which this bending part was provided.
本発明では、コア・クラッド構造を有する導光体において、所定のコア・クラッドの屈折率差のもとでクラッドの厚みを調整することにより、クラッド外に漏洩する光の量をコントロールし、光触媒が無く漏光させる必要のない領域では損失を抑えて安定に導光し、漏光させる必要のある領域では漏光部分の表面に担持させた光触媒物質に対して均一に光を照射し得る。 In the present invention, in the light guide having the core / cladding structure, the amount of light leaking outside the clad is controlled by adjusting the thickness of the clad under a predetermined difference in refractive index between the core / cladding, and the photocatalyst. In a region where there is no light leakage and the light does not need to be leaked, the light can be stably guided while suppressing loss, and in a region where light leakage needs to be performed, the photocatalytic substance carried on the surface of the light leakage portion can be uniformly irradiated with light.
コア・クラッド構造の光導波路において、光はコア・クラッド界面で全反射を繰り返して伝播するが、その際、光電磁界はクラッド側にわずかに染み出す。クラッドが光の波長程度以下に十分薄く、クラッドの外にそれよりも屈折率の高い媒質、例えば二酸化チタンが接していたり、クラッドの表面が荒らされていて不整な状態であったりすると、コア・クラッド界面で全反射条件を満たしていても、光はクラッドを超えて漏れ出すこととなる。この場合に漏れ出す光の量は、クラッド厚に依存するので、これを調節することにより漏れ光量もコントロールすることができる。 In an optical waveguide having a core-cladding structure, light propagates by repeating total reflection at the core-cladding interface. At this time, the photoelectric magnetic field slightly oozes out to the clad side. If the cladding is thin enough below the wavelength of light and a medium with a higher refractive index, such as titanium dioxide, is in contact with the cladding, or if the cladding surface is rough and irregular, Even if the total reflection condition is satisfied at the cladding interface, light leaks beyond the cladding. In this case, the amount of light that leaks depends on the thickness of the cladding, and the amount of light leaked can be controlled by adjusting this amount.
例えば、クラッドの外に二酸化チタン光触媒層をコートした光ファイバ型の導波路において、光波長３６０ｎｍ、屈折率差Δ＝０．４％程度で光ファイバが直線状の場合、クラッド厚１μｍ以上では実質的に光は漏洩しない。１μｍより薄くなっていくと、光触媒層の状態や、光触媒層とクラッド界面の状態にもよるが、徐々に漏洩するようになり、さらにクラッド厚が５０ｎｍ以下になると実質的に全反射状態が維持できなくなって、漏れ光のコントロールができなくなる。 For example, in an optical fiber waveguide in which a titanium dioxide photocatalyst layer is coated on the outside of the clad, when the optical fiber is linear with a light wavelength of 360 nm and a refractive index difference Δ = 0.4%, the clad thickness is 1 μm or more. The light does not leak. As it becomes thinner than 1 μm, it gradually leaks depending on the state of the photocatalyst layer and the state of the interface between the photocatalyst layer and the clad, and when the clad thickness is 50 nm or less, the total reflection state is substantially maintained. It becomes impossible to control leaked light.
また、直線状態では光が漏れ出さないようなクラッド厚であっても、適度な曲げを与えることによって光を漏れ出させるようにすることも可能である。 Further, even if the cladding thickness is such that light does not leak out in a straight line state, light can be leaked out by giving an appropriate bending.
このような構成の光導波路は、特に光ファイバをバンドル化して、光ファイバの表面に光触媒をコートする場合に、導光部分ではクラッド層を厚くして損失無く光を伝達し、光触媒作用の必要な部分ではクラッド厚を薄くして光触媒に漏光した光を照射することができるので有効である。 The optical waveguide with such a structure is necessary for photocatalytic action, especially when bundling optical fibers and coating the surface of the optical fiber with a photocatalyst to increase the thickness of the cladding layer at the light guide part and transmit light without loss. In such a portion, the clad thickness is reduced, and light leaked to the photocatalyst can be irradiated, which is effective.
クラッド層の厚さの調節は、例えばＰＣＦ（ポリマークラッドファイバ）、ＰＯＦ（ポリマーオプティックファイバ）であれば、コーティングを数回に分けて行えばよいので容易である。 For example, in the case of PCF (polymer clad fiber) and POF (polymer optic fiber), the thickness of the clad layer can be easily adjusted because the coating is performed in several steps.
（実施例１）
全長３ｍ、外径１２５μｍの１００％石英ガラスベアファイバに溶剤可溶のフッ素系樹脂（屈折率１．４０）を複数回ディップコートし、樹脂厚３μｍの部分が１ｍ、樹脂厚０．３μｍの部分が２ｍのファイバを得た。このファイバの樹脂厚０．３μｍの部分に０．１μｍのシリカコートを施し、さらに二酸化チタン光触媒２μｍをコートし、図１〜３に示す構造を有する光導波路構造体を作製した。
前記シリカコートは、市販のポリシラザン２０％を含有するコート液を用いてディップコートして形成した。また前記二酸化チタン光触媒は、市販の二酸化チタン微粉（平均粒径５〜１００ｎｍ程度）を５質量％含有したコート液を用いてディップコートして形成した。
Example 1
A 100% quartz glass bare fiber with a total length of 3m and an outer diameter of 125μm is dip-coated with a solvent-soluble fluororesin (refractive index of 1.40) multiple times. The resin thickness of 3μm is 1m and the resin thickness is 0.3μm. Obtained a 2 m fiber. An optical waveguide structure having the structure shown in FIGS. 1 to 3 was prepared by applying a silica coat of 0.1 μm to the resin resin having a thickness of 0.3 μm and further coating a titanium dioxide photocatalyst of 2 μm.
The silica coat was formed by dip coating using a commercially available coating liquid containing 20% polysilazane. The titanium dioxide photocatalyst was formed by dip coating using a coating solution containing 5% by mass of a commercially available titanium dioxide fine powder (average particle size of about 5 to 100 nm).
ファイバクリーバでカットしたファイバ端面に水銀−キセノンランプ光を集光して入射し、カットバック法で伝送損失を測定した。光源にはバンドパスフィルタを入れて３６０ｎｍ付近の波長のみとした。
樹脂厚３μｍの部分の伝送損失は０．１ｄＢ／ｍ以下であったが、樹脂厚０．３μｍの部分は３．８ｄＢ／ｍであった。
Mercury-xenon lamp light was collected and incident on the end face of the fiber cut with a fiber cleaver, and transmission loss was measured by the cut-back method. A band pass filter was inserted into the light source so that only a wavelength near 360 nm was obtained.
The transmission loss of the
この光ファイバ５００本を束ねてファイババンドルとし、樹脂厚０．３μｍの部分を、１００ｐｐｍのアセトアルデヒドを充填した１０００ｍＬの密閉容器内に導入し、バンドル端面から水銀−キセノンランプ光を３０００ｍＷ／ｃｍ２の光強度で入射したところ、４０分間でアセトアルデヒド濃度は１ｐｐｍ以下となった。 A bundle of 500 optical fibers is bundled to form a fiber bundle, and a resin thickness of 0.3 μm is introduced into a 1000 mL sealed container filled with 100 ppm of acetaldehyde, and mercury-xenon lamp light is 3000 mW / cm 2 from the end face of the bundle. When incident at a light intensity, the acetaldehyde concentration became 1 ppm or less in 40 minutes.
（比較例１）
全長３ｍ、外径１２５μｍの１００％石英ガラスベアファイバに二酸化チタン光触媒光触媒２μｍをコートした。ファイバクリーバでカットしたファイバ端面に水銀−キセノンランプ光を集光して入射し、カットバック法で伝送損失を測定した。光源にはバンドパスフィルタを入れて３６０ｎｍ付近の波長のみとした。
その結果、伝送損失は１０ｄＢ／ｍ以上あり、安定な測定は行えなかった。
(Comparative Example 1)
A 100% quartz glass bare fiber having a total length of 3 m and an outer diameter of 125 μm was coated with 2 μm of titanium dioxide photocatalyst photocatalyst. Mercury-xenon lamp light was collected and incident on the end face of the fiber cut with a fiber cleaver, and transmission loss was measured by the cut-back method. A band pass filter was inserted into the light source so that only a wavelength near 360 nm was obtained.
As a result, the transmission loss was 10 dB / m or more, and stable measurement could not be performed.
（実施例２）
全長３ｍ、外径１２５μｍの１００％石英ガラスベアファイバに溶剤可溶のフッ素系樹脂（屈折率１．４０）を複数回ディップコートし、樹脂厚３μｍの部分が１ｍ、樹脂厚０．６μｍの部分が２ｍのファイバを得た。このファイバの樹脂厚０．６μｍの部分に、実施例１と同様に０．１μｍのシリカコートを施し、さらに二酸化チタン光触媒２μｍをコートした。
(Example 2)
A 100% quartz glass bare fiber with a total length of 3m and an outer diameter of 125μm is dip-coated with a solvent-soluble fluororesin (refractive index of 1.40) multiple times, and the resin thickness of 3μm is 1m and the resin thickness is 0.6μm Obtained a 2 m fiber. A silica coat of 0.1 μm was applied to the fiber having a resin thickness of 0.6 μm in the same manner as in Example 1, and a titanium dioxide photocatalyst of 2 μm was further coated.
ファイバクリーバでカットしたファイバ端面に水銀−キセノンランプ光を集光して入射し、カットバック法で伝送損失を測定した。光源にはバンドパスフィルタを入れて３６０ｎｍ付近の波長のみとした。
樹脂厚３μｍの部分の伝送損失は０．１ｄＢ／ｍ以下であったが、樹脂厚０．６μｍの部分は０．３ｄＢ／ｍであった。
次に樹脂厚０．６μｍの部分をφ８０ｍｍの円柱に巻き付けて固定し、同様にカットバック法で巻き付けた部分の伝送損失を測定したところ、３．１ｄＢ／ｍであった。
Mercury-xenon lamp light was collected and incident on the end face of the fiber cut with a fiber cleaver, and transmission loss was measured by the cut-back method. A band pass filter was inserted into the light source so that only a wavelength near 360 nm was obtained.
The transmission loss at the resin thickness of 3 μm was 0.1 dB / m or less, but the resin thickness of 0.6 μm was 0.3 dB / m.
Next, a portion having a resin thickness of 0.6 μm was wound around a cylinder having a diameter of 80 mm and fixed, and similarly, the transmission loss of the portion wound by the cutback method was measured to be 3.1 dB / m.
（実施例３）
長さ１．５ｍ、直径３ｍｍの石英ガラスロッドに、クラッド厚３μｍのフッ素添加石英ガラス層を外付けした。このロッドの下部１ｍをフッ化水素酸１０％水溶液に浸漬して速度を調節しながら引き上げて、クラッド厚０．１〜１μｍで徐々に厚さが変化し、表面の荒らされたロッドを得た。
(Example 3)
A fluorine-added quartz glass layer having a cladding thickness of 3 μm was externally attached to a quartz glass rod having a length of 1.5 m and a diameter of 3 mm. The lower 1 m of the rod was immersed in a 10% aqueous solution of hydrofluoric acid and pulled up while adjusting the speed, and the thickness was gradually changed at a cladding thickness of 0.1 to 1 μm to obtain a rod with a rough surface. .
バンドパスフィルタを入れて３６０ｎｍ付近の波長のみとした水銀−キセノンランプ光を端面から２０００ｍＷ／ｃｍ２の光強度で入射し、フッ化水素酸に浸漬した部分から放射される光強度をロッドから５ｍｍ離れた位置で測定したところ、中間０．８ｍの部分で０．１４〜０．２１ｍＷ／ｃｍ２の範囲にあり、十分に金いるな漏れ光が得られた。 A mercury-xenon lamp light having a wavelength of around 360 nm with a band-pass filter is incident at a light intensity of 2000 mW / cm 2 from the end face, and the light intensity emitted from the portion immersed in hydrofluoric acid is 5 mm from the rod. When measured at a distant position, it was in the range of 0.14 to 0.21 mW / cm 2 at an intermediate 0.8 m portion, and a sufficient amount of leaking light was obtained.
このロッドに酸化チタン光触媒をコーティングして１４本を束ね、下部１ｍを５００ｍＬのメチレンブルー２０μｍｏｌ／Ｌ溶液に浸漬し、端面から水銀−キセノンランプ光を３０００ｍＷ／ｃｍ２の光強度で入射したところ、２時間でほぼ完全にメチレンブルーは分解されて、溶液は無色透明になった。
The rod was coated titanium oxide photocatalyst by bundling fourteen, by dipping the lower 1m methylene blue 20 [mu] mol / L solution of 500 mL, mercury from the end face - where incident xenon lamp light at a light intensity of 3000 mW /
（比較例２）
全長３ｍ、外径１２５μｍの１００％石英ガラスベアファイバに溶剤可溶のフッ素系樹脂（屈折率１．４０）を複数回ディップコートし、樹脂厚３μｍの部分が１ｍ、樹脂厚０．３μｍの部分が２ｍのファイバを得た。このファイバの樹脂厚０．３μｍの部分に、実施例１と同様に０．１μｍのシリカコートを施し、さらに二酸化チタン光触媒２μｍをコートした。
(Comparative Example 2)
A 100% quartz glass bare fiber with a total length of 3m and an outer diameter of 125μm is dip-coated with a solvent-soluble fluororesin (refractive index of 1.40) multiple times. The resin thickness of 3μm is 1m and the resin thickness is 0.3μm. Obtained a 2 m fiber. A silica coat of 0.1 μm was applied to the resin having a resin thickness of 0.3 μm in the same manner as in Example 1, and further a titanium dioxide photocatalyst of 2 μm was coated.
ファイバクリーバでカットしたファイバ端面に水銀−キセノンランプ光を集光して入射し、カットバック法で伝送損失を測定した。光源にはバンドパスフィルタを入れて３６０ｎｍ付近の波長のみとした。
樹脂厚３μｍの部分の伝送損失は０．１ｄＢ／ｍ以下であったが、樹脂厚０．６μｍの部分は０．３ｄＢ／ｍであった。
Mercury-xenon lamp light was collected and incident on the end face of the fiber cut with a fiber cleaver, and transmission loss was measured by the cut-back method. A band pass filter was inserted into the light source so that only a wavelength near 360 nm was obtained.
The transmission loss at the resin thickness of 3 μm was 0.1 dB / m or less, but the resin thickness of 0.6 μm was 0.3 dB / m.
１…光導波路構造体、２…導光部分、３…漏光部分、４…高屈折率部（コア）、５…低屈折率部（クラッド）、６…シリカコート層、７…光触媒層。
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