JP6902523B2 - 側面発光型光ファイバ - Google Patents

Description

本発明は、側面発光型光ファイバに関する。

照明等に用いられる側面発光型光ファイバでは、通常、いずれかの層に光散乱体が含まれている。例えば、特許文献１には、コア及びクラッドに光散乱体が含まれた側面発光型光ファイバが開示されている。また、特許文献２には、コア及びクラッドの外側の散乱層に光散乱体が含まれた側面発光型光ファイバが開示されている。

特許５３４１３９１号公報 特表２０１５−５１０６０３号公報

本発明の課題は、長尺でも発光量の減衰の小さい側面発光型光ファイバを提供することである。

本発明は、コアと、前記コアとの境界面を有して前記コアを被覆するように設けられたクラッドと、前記クラッドとの境界面を有して前記クラッドを被覆するように設けられた被覆層とを備えた側面発光型光ファイバであって、前記クラッドは、第１光散乱体を含むとともに、前記被覆層は、第２光散乱体を含み、且つ前記コアは、前記第１及び第２光散乱体を実質的に含まず、前記クラッドの前記第１光散乱体の平均粒径が、前記被覆層の前記第２光散乱体の平均粒径よりも大きい。

本発明によれば、クラッドが平均粒径の大きい光散乱体を含むので、クラッド伝搬光が、側面発光のために消費されるだけでなく、前方への指向性が与えられてクラッド伝搬が促進されることとなり、そのため長尺でも発光量の減衰を小さくすることができる。

実施形態１に係る側面発光型光ファイバの横断面図である。 実施形態１に係る側面発光型光ファイバの一部分の縦断面図である。 実施形態１に係る側面発光型光ファイバの変形例の横断面図である。 実施形態２に係る側面発光型光ファイバの横断面図である。 実施形態２に係る側面発光型光ファイバの一部分の縦断面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１Ａ及びＢは、実施形態１に係る側面発光型光ファイバ１０を示す。

実施形態１に係る側面発光型光ファイバ１０は、コア１１とクラッド１２とを備える。クラッド１２は、光散乱体Ｓを分散して含む。光散乱体Ｓの平均粒径は、１μｍ以上１０μｍ以下である。クラッド１２における光散乱体Ｓの含有量は、０．０１質量％以上１０質量％以下である。

実施形態１に係る側面発光型光ファイバ１０は、一端がレーザ等の光源に接続されて、長尺のイルミネーションや照明等の種々の用途で用いられる。実施形態１に係る側面発光型光ファイバ１０は、光源からの光がコア１１に入力されると、そのコア伝搬光をクラッド伝搬光にモード変換し、クラッド伝搬光を光散乱体Ｓにより光散乱させることにより側面発光する。そして、この実施形態１に係る側面発光型光ファイバ１０によれば、クラッド１２が平均粒径の大きい光散乱体Ｓを含むので、クラッド伝搬光が、側面発光のために消費されるだけでなく、前方への指向性が与えられてクラッド伝搬が促進されることとなり、そのため長尺でも発光量の減衰を小さくすることができる。

コア１１は、ファイバ中心に１つ設けられている。なお、コア１１は、偏心して設けられていてもよく、また、複数設けられていてもよい。コア径は、例えば１０μｍ以上２０００μｍ（２ｍｍ）以下である。

コア１１は、クラッド１２に比べて相対的に屈折率が高い材料で形成されている。コア１１の形成材料としては、例えば、石英などのガラス材料、アクリル系樹脂やフッ素系樹脂などの有機材料等が挙げられる。コア１１は、ハイパワーのレーザ光を伝送することができ、また、レーザ光が入力された場合に高いレーザ光損傷耐性が得られるという観点から、これらのうちのガラス材料で形成されていることが好ましい。コア１１は、ゲルマニウム等のドープにより屈折率が調整されていてもよい。

コア１１は、長尺でも発光量の減衰を小さくする観点から、クラッド１２が含むような光散乱体を実質的に含まないことが好ましい。ここで、コア１１が光散乱体を実質的に含まないとは、コア１１における光散乱体の含有量が０．０００００１質量％以下であることをいう。

クラッド１２は、コア１１を被覆するように設けられている。クラッド径は、例えば１００μｍ以上１００００μｍ（１０ｍｍ）以下である。

クラッド１２は、コア１１に比べて相対的に屈折率が低い材料で形成されている。クラッド１２の形成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂やフッ素系樹脂などの有機材料、石英などのガラス材料等が挙げられる。クラッド１２は、フッ素等のドープにより屈折率が調整されていてもよい。

クラッド１２は、上記のうちの有機材料で形成されていることが好ましく、シリコーン系樹脂で形成されていることがより好ましい。シリコーン系樹脂製のクラッド１２は、光散乱体Ｓとの親和性が高い。これにより、光散乱体Ｓが長さ方向にも厚さ方向にも均一に分散して含まれることとなるので、クラッド１２における均一な光散乱を得ることができる。また、シリコーン系樹脂製のクラッド１２に均一に分散した光散乱体Ｓは、コア１１とクラッド１２との境界面に、コア伝搬光をクラッド伝搬光にモード変換するための構造的で且つ屈折率差を生じる光学的な凹凸を長さ方向に沿って均一に形成する。これにより、コア伝搬光のクラッド伝搬光へのモード変換が長さ方向に沿って均一に起こるので、長さ方向に沿った側面発光の明暗ムラを抑制することができる。さらに、シリコーン系樹脂製のクラッド１２は、コア１１がガラス材料で形成されている場合、コア１１との高い密着性が得られ、また、レーザ光が入力された場合、光透過率が高いので、高いレーザ光耐性が得られる。加えて、シリコーン系樹脂製のクラッド１２は、放熱性が高いので、光散乱体Ｓが耐熱性の低い有機材料の場合、その劣化が抑制される。このシリコーン系樹脂は、量産性及び再現性の観点から、熱硬化型又は紫外線硬化型であることが好ましい。

クラッド１２の光散乱体Ｓの形成材料としては、例えば、粉状のポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリスチレン樹脂（ＰＳ）などの有機材料、粉状の光透過性のセラミックス（ＴｉＯ_２）や金属（ＡｌやＡｕ）や石英などの無機材料、気泡等が挙げられる。光散乱体Ｓは、透明性が高く、光吸収が少なく、且つクラッド１２がシリコーン系樹脂製の場合、分散性が優れるという観点から、粉状のポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリスチレン樹脂（ＰＳ）などの有機材料で形成されていることが好ましい。また、光散乱体Ｓは、分散性が低い材料で形成された粉体の表面に紫外線照射やプラズマ照射などを行なうことによりクラッド１２との親和性を高めて分散性を向上させたものであってもよい。

光散乱体Ｓの屈折率（ｎ_ｓ）は、クラッド伝搬光の前方への指向性を与えてクラッド伝搬を促進する観点から、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）との間に所望の比屈折率差（絶対値）があることが好ましい。光散乱体Ｓの屈折率（ｎ_ｓ）とクラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）とすると、比屈折率差（Δ≒（｜ｎ_ｓ−ｎ_ｃｌａｄ｜／ｎ_ｓ）×１００）は、好ましくは１％以上９０％以下、より好ましくは３％以上５０％以下である。光散乱体Ｓの屈折率（ｎ_ｓ）は、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）よりも高くても、低くても、どちらでもよい。ここで、屈折率は、最小偏角法により計測される（以下、同様）。

クラッド１２の光散乱体Ｓの平均粒径は、１μｍ以上１０μｍ以下であるが、光散乱体Ｓがコア１１とクラッド１２との境界面に形成する凹凸によりコア伝搬光のクラッド伝搬光へのモード変換を促進するとともに、クラッド伝搬光の前方への指向性を与えてクラッド伝搬を促進する観点から、好ましくは２．５μｍ以上５μｍ以下である。光散乱体Ｓの粒度分布は、単分散であっても、多分散であっても、どちらでもよい。なお、光散乱体Ｓの粒度分布が単分散の場合には、光散乱体Ｓの散乱特性のクラッド伝搬光の波長依存性が大きく、光散乱体Ｓの粒度分布が多分散の場合には、光散乱体Ｓの散乱特性のクラッド伝搬光の波長依存性が小さい。光散乱体Ｓの平均粒径及び粒度分布は、例えば、コールター法を用いた精密粒度分布測定装置、気泡に関してＸ線観察や各種顕微鏡観察により計測される（以下、同様）。

クラッド１２における光散乱体Ｓの含有量は、０．０１質量％以上１０質量％以下であるが、クラッド伝搬光の前方への指向性を与えてクラッド伝搬を促進する観点から、好ましくは０．０１質量％以上３質量％以下、より好ましくは０．０２質量％以上０．６質量％以下である。

クラッド１２は、光散乱体Ｓ以外に、蛍光体や蓄光体を含んでいてもよい。例えば、黄色を発光する蛍光体のＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ＹＡＧ）では、波長４４０ｎｍ付近の青色光を入力すると、それを励起光として黄色を発光し、青色と黄色とを混合した疑似白色の側面発光を得ることができる。また、緑色を発光する蓄光体のアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ_２Ｏ_４）や硫化亜鉛（ＺｎＳ）では、光の入力が途絶えても、暫くの間は燐光により側面発光するので、避難表示用装置として利用することができる。これらの蛍光体や蓄光体の平均粒径及び粒度分布も光散乱体Ｓと同様に指向性などを考慮して設計するができる。

なお、コア１１及びクラッド１２の断面外郭形状は、円形の他、楕円形、矩形などの多角形であってもよい。

実施形態１に係る側面発光型光ファイバ１０は、図２に示すように、クラッド１２を被覆するように設けられた被覆層１３を更に備えてもよい。この場合、実施形態１に係る側面発光型光ファイバ１０は、クラッド伝搬光を被覆層伝搬光にモード変換し、その被覆層伝搬光を側面発光する。被覆径は、例えば２００μｍ以上２００００μｍ（２０ｍｍ）以下である。

被覆層１３の形成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）やエチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン系樹脂等が挙げられる。被覆層１３は、レーザ光が入力された場合に高いレーザ光伝送耐性が得られ、耐熱性が高く、且つ屋外使用された場合の耐候性が高いという観点から、これらのうちのシリコーン系樹脂又はフッ素系樹脂で形成されていることが好ましい。被覆層１３は、被覆層伝搬光を光散乱させて側面発光を促進することができることから、結晶性を有する材料で形成されていてもよい。

被覆層１３の屈折率（ｎ_{ｊａｃｋｔ}）は、フレネル反射を抑制してクラッド伝搬光から被覆層伝搬光へのモード変換を促進する観点から、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）以上、又は、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）よりも高いことが好ましい。被覆層１３の屈折率（ｎ_{ｊａｃｋｔ}）とクラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）との比屈折率差（Δ≒（（ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}−ｎ_ｃｌａｄ）／ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}）×１００）は、同様の観点から、好ましくは０％以上４０％以下、より好ましくは０％以上２０％以下である。

被覆層１３は、被覆層伝搬光を光散乱させて側面発光を促進することができることから、クラッド１２と同様、光散乱体Ｓを分散して含んでいてもよい。

この場合、被覆層１３の光散乱体Ｓとしては、クラッド１２が含むものと同様のものが挙げられる。被覆層１３の光散乱体Ｓは、被覆層１３の光散乱体Ｓと同一であっても、異なっていても、どちらでもよい。

被覆層１３の光散乱体Ｓの平均粒径は、クラッド１２の光散乱体Ｓの平均粒径と同一であっても、クラッド１２の光散乱体Ｓの平均粒径よりも小さくても、クラッド１２の光散乱体Ｓの平均粒径よりも大きくても、いずれでもよい。被覆層１３の光散乱体Ｓの平均粒径は、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下である。被覆層１３の光散乱体Ｓの平均粒径が、クラッド１２の光散乱体Ｓの平均粒径よりも小さく、具体的には例えば０．１μｍ以上１μｍ未満の場合、被覆層伝搬光を光散乱により放射角度を広くして側面発光を促進することができる。一方、被覆層１３の光散乱体Ｓの平均粒径が、クラッド１２の光散乱体Ｓの平均粒径よりも大きく、具体的には例えば１０μｍよりも大きく且つ３０μｍ以下の場合、被覆層伝搬光に前方への指向性を与えて被覆層伝搬を促進することができる。また、被覆層１３の光散乱体Ｓの平均粒径が大きいと、クラッド１２と被覆層１３との境界面及び被覆層１３と空気との境界面にそれぞれ大きな凹凸が形成されるので、被覆層１３の光散乱体Ｓの平均粒径により、その凹凸による光の屈折を利用した被覆層伝搬光の放射方向の制御を行うことができる。

被覆層１３における光散乱体Ｓの含有量は、クラッド１２における光散乱体Ｓの含有量と同一であっても、クラッド１２における光散乱体Ｓの含有量よりも少なくても、クラッド１２における光散乱体Ｓの含有量よりも多くても、いずれでもよい。被覆層１３における光散乱体Ｓの含有量は、例えば０．０１質量％以上３０質量％以下である。

（実施形態２）
図３Ａ及びＢは、実施形態２に係る側面発光型光ファイバ１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号で示す。

実施形態２に係る側面発光型光ファイバ１０は、コア１１とクラッド１２と被覆層１３とを備える。クラッド１２は、第１光散乱体Ｓ_１を含むとともに、被覆層１３は、第２光散乱体Ｓ_２を含む。クラッド１２の第１光散乱体Ｓ_１の平均粒径が、被覆層１３の第２光散乱体Ｓ_２の平均粒径よりも大きい。

実施形態２に係る側面発光型光ファイバ１０は、一端がレーザ等の光源に接続されて、長尺のイルミネーションや照明等の種々の用途で用いられる。実施形態２に係る側面発光型光ファイバ１０は、光源からの光がコア１１に入力されると、そのコア伝搬光をクラッド伝搬光にモード変換し、クラッド伝搬光を第１光散乱体Ｓ_１により光散乱させるとともに、被覆層伝搬光にモード変換し、被覆層伝搬光を第２光散乱体Ｓ_２により光散乱させることにより側面発光する。そして、この実施形態２に係る側面発光型光ファイバ１０によれば、クラッド１２が相対的に平均粒径の大きい第１光散乱体Ｓ_１を含むので、クラッド伝搬光が、側面発光のために消費されるだけでなく、前方への指向性が与えられてクラッド伝搬が促進されることとなり、そのため長尺でも発光量の減衰を小さくすることができる。また、被覆層１３が相対的に平均粒径の小さい第２光散乱体Ｓ_２を含むので、被覆層伝搬光の放射角度を広くして側面発光を促進することができる。

実施形態２に係る側面発光型光ファイバ１０では、コア１１は、長尺でも発光量の減衰を小さくする観点から、クラッド１２及び被覆層１３が含むような光散乱体を実質的に含まないことが好ましい。

クラッド１２は、有機材料で形成されていることが好ましく、シリコーン系樹脂で形成されていることがより好ましい。シリコーン系樹脂製のクラッド１２は、第１光散乱体Ｓ_１との親和性が高い。これにより、第１光散乱体Ｓ_１が長さ方向にも厚さ方向にも均一に分散して含まれることとなるので、クラッド１２における均一な光散乱を得ることができる。また、シリコーン系樹脂製のクラッド１２に均一に分散した第１光散乱体Ｓ_１は、コア１１とクラッド１２との境界面に、コア伝搬光をクラッド伝搬光にモード変換するための構造的で且つ屈折率差を生じる光学的な凹凸を長さ方向に沿って均一に形成する。同様に、クラッド１２と被覆層１３との境界面に、クラッド伝搬光を被覆層伝搬光にモード変換するための構造的で且つ屈折率差を生じる光学的な凹凸を長さ方向に沿って均一に形成する。これにより、コア伝搬光のクラッド伝搬光へのモード変換及びクラッド伝搬光の被覆層伝搬光へのモード変換が長さ方向に沿って均一に起こるので、長さ方向に沿った側面発光の明暗ムラを抑制することができる。さらに、シリコーン系樹脂製のクラッド１２は、コア１１がガラス材料で形成されている場合、コア１１との高い密着性が得られ、また、レーザ光が入力された場合、光透過率が高いので、高いレーザ光耐性が得られる。加えて、シリコーン系樹脂製のクラッド１２は、放熱性が高いので、第１光散乱体Ｓ_１が耐熱性の低い有機材料の場合、その劣化が抑制される。このシリコーン系樹脂は、量産性及び再現性の観点から、熱硬化型又は紫外線硬化型であることが好ましい。

クラッド１２の第１光散乱体Ｓ_１の形成材料としては、例えば、粉状のポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリスチレン樹脂（ＰＳ）などの有機材料、粉状の光透過性のセラミックス（ＴｉＯ_２）や金属（ＡｌやＡｕ）や石英などの無機材料、気泡等が挙げられる。第１光散乱体Ｓ_１は、透明性が高く、光吸収が少なく、且つクラッド１２がシリコーン系樹脂製の場合、分散性が優れるという観点から、粉状のポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリスチレン樹脂（ＰＳ）などの有機材料で形成されていることが好ましい。

第１光散乱体Ｓ_１の屈折率（ｎ_ｓ１）は、クラッド伝搬光の前方への指向性を与えてクラッド伝搬を促進する観点から、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）との間に所望の比屈折率差（絶対値）があることが好ましい。光散乱体Ｓの屈折率（ｎ_ｓ１）とクラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）とすると、比屈折率差（Δ≒（｜ｎ_ｓ１−ｎ_ｃｌａｄ｜／ｎ_ｓ）×１００）は、好ましくは１％以上９０％以下、より好ましくは３％以上５０％以下である。なお、第１光散乱体Ｓ_１の屈折率（ｎ_ｓ１）は、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）よりも高くても、低くても、どちらでもよい。

クラッド１２の第１光散乱体Ｓ_１の平均粒径は、第１光散乱体Ｓ_１がコア１１とクラッド１２との境界面に形成する凹凸によりコア伝搬光のクラッド伝搬光へのモード変換を促進するとともに、クラッド１２と被覆層１３との境界面に形成する凹凸によりクラッド伝搬光の被覆層伝搬光へのモード変換を促進し、且つクラッド伝搬光の前方への指向性を与えてクラッド伝搬を促進する観点から、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは２．５μｍ以上５μｍ以下である。第１光散乱体Ｓ_１の粒度分布は、単分散であっても、多分散であっても、どちらでもよい。なお、第１光散乱体Ｓ_１の粒度分布が単分散の場合には、第１光散乱体Ｓ_１の散乱特性のクラッド伝搬光の波長依存性が大きく、第１光散乱体Ｓ_１の粒度分布が多分散の場合には、第１光散乱体Ｓ_１の散乱特性のクラッド伝搬光の波長依存性が小さい。

クラッド１２における第１光散乱体Ｓ_１の含有量は、クラッド伝搬光の前方への指向性を与えてクラッド伝搬を促進する観点から、好ましくは０．０１質量％以上１０質量％以下、より好ましくは０．０１質量％以上３質量％以下、更に好ましくは０．０２質量％以上０．６質量％以下である。

被覆層１３は、クラッド１２を被覆するように設けられている。被覆径は、例えば２００μｍ以上２００００μｍ（２０ｍｍ）以下である。

被覆層１３の形成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）やエチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン系樹脂等が挙げられる。

被覆層１３は、レーザ光が入力された場合に高いレーザ光伝送耐性が得られ、耐熱性が高く、且つ屋外使用された場合の耐候性が高いという観点から、これらのうちのシリコーン系樹脂又はフッ素系樹脂で形成されていることが好ましく、シリコーン系樹脂で形成されていることがより好ましい。シリコーン系樹脂製の被覆層１３は、第２光散乱体Ｓ_２との親和性が高い。これにより、第２光散乱体Ｓ_２が長さ方向にも厚さ方向にも均一に分散して含まれることとなるので、被覆層１３における均一な光散乱を得ることができる。また、シリコーン系樹脂製の被覆層１３に均一に分散した第２光散乱体Ｓ_２は、クラッド１２と被覆層１３との境界面に、クラッド伝搬光を被覆層伝搬光にモード変換するための構造的で且つ屈折率差を生じる光学的な凹凸を長さ方向に沿って均一に形成する。これにより、クラッド伝搬光の被覆層伝搬光へのモード変換が長さ方向に沿って均一に起こるので、長さ方向に沿った側面発光の明暗ムラを抑制することができる。さらに、シリコーン系樹脂製の被覆層１３は、クラッド１２がシリコーン系樹脂製の場合、クラッド１２との高い密着性が得られ、また、レーザ光が入力された場合、光透過率が高いので、高いレーザ光耐性が得られる。加えて、シリコーン系樹脂製の被覆層１３は、放熱性が高いので、第２光散乱体Ｓ_２が耐熱性の低い有機材料の場合、その劣化が抑制される。このシリコーン系樹脂は、量産性及び再現性の観点から、熱硬化型又は紫外線硬化型であることが好ましい。

被覆層１３の屈折率（ｎ_{ｊａｃｋｔ}）は、フレネル反射を抑制してクラッド伝搬光から被覆層伝搬光へのモード変換を促進する観点から、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）以上、又は、クラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）よりも高いことが好ましい。被覆層１３の屈折率（ｎ_{ｊａｃｋｔ}）とクラッド１２の屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）との比屈折率差（Δ≒（（ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}−ｎ_ｃｌａｄ）／ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}）×１００）は、同様の観点から、好ましくは０％以上４０％以下、より好ましくは０％以上２０％以下である。

被覆層１３の第２光散乱体Ｓ_２の形成材料としては、クラッド１２の第１光散乱体Ｓ_１と同様、例えば、粉状のポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリスチレン樹脂（ＰＳ）などの有機材料、粉状の光透過性のセラミックス（ＴｉＯ_２）や金属（ＡｌやＡｕ）や石英などの無機材料、気泡等が挙げられる。第２光散乱体Ｓ_２は、透明性が高く、光吸収が少なく、且つ被覆層１３がシリコーン系樹脂製の場合、分散性が優れるという観点から、粉状のポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリスチレン樹脂（ＰＳ）などの有機材料で形成されていることが好ましい。被覆層１３の第２光散乱体Ｓ_２は、クラッド１２の第１光散乱体Ｓ_１と同一材料で形成されていても、異なる材料で形成されていても、どちらでもよい。

第２光散乱体Ｓ_２の屈折率（ｎ_ｓ２）は、被覆層伝搬光を光散乱させて側面発光を促進する観点から、被覆層１３の屈折率（ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}）との間に所望の比屈折率差（絶対値）があることが好ましい。第２光散乱体Ｓの屈折率（ｎ_ｓ２）被覆層１３の屈折率（ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}）とすると、比屈折率差（Δ≒（｜ｎ_ｓ２−ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}｜／ｎ_ｓ２）×１００）は、好ましくは１％以上９０％以下、より好ましくは３％以上５０％以下である。なお、第２光散乱体Ｓ_２の屈折率（ｎ_ｓ２）は、被覆層１３の屈折率（ｎ_{ｊａｃｋｅｔ}）よりも高くても、低くても、どちらでもよい。

被覆層１３の第２光散乱体Ｓ_２の平均粒径は、第２光散乱体Ｓ_２がクラッド１２と被覆層１３との境界面に形成する凹凸によりクラッド伝搬光の被覆層伝搬光へのモード変換を促進するとともに、被覆層伝搬光を光散乱により放射角度を広くして側面発光を促進する観点から、好ましくは０．００１μｍ以上１μｍ未満、より好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。第２光散乱体Ｓ_２の粒度分布は、単分散であっても、多分散であっても、どちらでもよい。なお、第２光散乱体Ｓ_２の粒度分布が単分散の場合には、第２光散乱体Ｓ_２の散乱特性の被覆層伝搬光の波長依存性が大きく、第２光散乱体Ｓ_２の粒度分布が多分散の場合には、第２光散乱体Ｓ_２の散乱特性の被覆層伝搬光の波長依存性が小さい。

被覆層１３における第２光散乱体Ｓ_２の含有量は、被覆層伝搬光を光散乱させて側面発光を促進する観点から、クラッド１２における第１光散乱体Ｓ_１の含有量と同一、又は、クラッド１２における第１光散乱体Ｓ_１の含有量よりも多いことが好ましい。被覆層１３における第２光散乱体Ｓ_２の含有量は、例えば０．０１質量％以上５０質量％以下である。

実施形態２に係る側面発光型光ファイバ１０では、クラッド１２の第１光散乱体Ｓ_１の平均粒径が、被覆層１３の第２光散乱体Ｓ_２の平均粒径よりも大きく、前者の後者に対する比は、好ましくは１以上１０，０００以下、より好ましくは１０以上５０以下である。

クラッド１２及び／又は被覆層１３は、第１及び第２光散乱体Ｓ_１，Ｓ_２以外に、蛍光体や蓄光体を含んでいてもよい。例えば、黄色を発光する蛍光体のＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ＹＡＧ）では、波長４４０ｎｍ付近の青色光を入力すると、それを励起光として黄色を発光し、青色と黄色とを混合した疑似白色の側面発光を得ることができる。また、緑色を発光する蓄光体のアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ_２Ｏ_４）や硫化亜鉛（ＺｎＳ）では、光の入力が途絶えても、暫くの間は燐光により側面発光するので、避難表示用装置として利用することができる。

なお、コア１１、クラッド１２、及び被覆層１３の断面外郭形状は、円形の他、楕円形、矩形などの多角形であってもよい。

その他の構成及び作用効果は実施形態１と同一である。

本発明は、側面発光型光ファイバの技術分野について有用である。

１０ 側面発光型光ファイバ
１１ コア
１２ クラッド
１３ 被覆層
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ （第１，第２）光散乱体

Claims (15)

1. コアと、前記コアとの境界面を有して前記コアを被覆するように設けられたクラッドと、前記クラッドとの境界面を有して前記クラッドを被覆するように設けられた被覆層と、を備えた側面発光型光ファイバであって、
   前記クラッドは、第１光散乱体を含むとともに、前記被覆層は、第２光散乱体を含み、且つ前記コアは、前記第１及び第２光散乱体を実質的に含まず、
   前記クラッドの前記第１光散乱体の平均粒径が、前記被覆層の前記第２光散乱体の平均粒径よりも大きい側面発光型光ファイバ。
2. 請求項１に記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記コアがガラス材料で形成されている側面発光型光ファイバ。
3. 請求項１又は２に記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記クラッドがシリコーン系樹脂で形成されている側面発光型光ファイバ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記被覆層がシリコーン系樹脂又はフッ素系樹脂で形成されている側面発光型光ファイバ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記被覆層が結晶性を有する材料で形成されている側面発光型光ファイバ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記第１光散乱体の平均粒径が１μｍ以上１０μｍ以下であるとともに、前記第２光散乱体の平均粒径が０．００１μｍ以上１μｍ未満である側面発光型光ファイバ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記第１光散乱体の平均粒径の前記第２光散乱体の平均粒径に対する比が１０以上５０以下である側面発光型光ファイバ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記第１及び第２光散乱体が有機材料で形成されている側面発光型光ファイバ。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
   前記第１及び第２光散乱体の粒度分布が単分散である側面発光型光ファイバ。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
    前記第１及び第２光散乱体の粒度分布が多分散である側面発光型光ファイバ。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
    前記クラッドにおける前記第１光散乱体の含有量が０．０２質量％以上１０質量％以下である側面発光型光ファイバ。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
    前記被覆層における前記第２光散乱体の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下である側面発光型光ファイバ。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
    前記被覆層における前記第２光散乱体の含有量が、前記クラッドにおける前記第１光散乱体の含有量と同一、又は、前記クラッドにおける前記第１光散乱体の含有量よりも多い側面発光型光ファイバ。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載された側面発光型光ファイバにおいて、
    前記被覆層の屈折率が、前記クラッドの屈折率以上、又は、前記クラッドの屈折率よりも高い側面発光型光ファイバ。
15. 請求項１４に記載された側面発光型光ファイバにおいて、
    前記被覆層の屈折率と前記クラッドの屈折率との比屈折率差が０％以上４０％以下である側面発光型光ファイバ。

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