JP7487199B2 - 拡散反射器および使用方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１８年１２月１４日出願の米国仮特許出願第６２／７７９，９２５号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書は、概して、拡散反射装置に関し、特に、ガラスファイバ被膜を硬化するための拡散反射装置および拡散反射装置の使用方法に関する。

ガラスファイバを線引きする時に、ポリマー被膜をガラスファイバに加える。初期の線引きタワーでは、ポリマー被膜の硬化は、ガラスファイバの表面上に配置された液体被膜組成物を加熱することによって実現された。この２０年間、強い紫外線光源を用いて被膜組成物を硬化して、ポリマー被膜をガラスファイバ上に形成してきた。最近まで、これらの光源は、マイクロ波エネルギーによって励起された水銀プラズマランプであることが多かったが、紫外線発光ダイオードが使われることが多くなっている。発光ダイオードは、直接的には、駆動電力の削減を通して、間接的には、水銀プラズマランプで必要とされる冷却空気流の必要性を削減または、なくすことによって、小型化および省エネルギー化の両方を提供する。

線引き中にガラスファイバ上の被膜組成物を硬化する現在のシステムは、典型的には、楕円状円筒の形状を有する鏡面合焦ミラーを用いて、高い強度のゾーンを、ガラスファイバ上に配置された被膜組成物の表面で生成する。硬化機構としての鏡面反射は、光源から出射された光の強度の大部分が光ファイバから反射されて、被膜組成物によって吸収されないので、不十分である。鏡面反射は、方位角方向に強度が大きく変化する光場も生成して、被膜組成物の表面で確実に最大光強度を得るようにガラスファイバを光源に対して配置する際の許容度を厳しくする。ガラスファイバが光源と良く位置合わせされた場合でも、被膜組成物の周囲で方位角方向に光強度が変化するままであり、硬化程度が非均一になる。

光ファイバの製造で用いられる線引き処理中にガラスファイバ上に配置された被膜組成物の硬化を行うために、ランプおよび発光ダイオードからの光を効率的に結合する機構を改良する必要が依然としてある。

本開示は、光源からの光を、ガラスファイバ上に配置された被膜組成物に光を向ける拡散反射器を提供する。拡散反射器は、光源からの光を散乱させる面を有する側壁部を含み、光を被膜組成物に向ける。光源からの光を被膜組成物に結合する主な機構は、拡散反射である。拡散反射は鏡面反射と比べて、光結合効率を高めること、被膜組成物を避けた光を被膜組成物に戻るように再度方向付けて、光を再利用すること、被膜組成物の表面での光の強度を高めること、光源の数および／または出力を削減すること、並びに、光源の冷却負荷を削減することを含む多数の利点を提供する。

本開示の１つ以上の態様において、拡散反射装置は、側壁部を含む反射器本体、および、側壁部の両端部の間に延伸する空洞部を含み、反射器本体は、空洞部を画定し紫外線波長範囲において０．９７以上の反射率を有する拡散反射内面を含む。

本開示の１つ以上の態様において、拡散反射装置の形成方法は、反射器本体を、反射器本体が０．８ｇ／ｃｍ^３から１．８ｇ／ｃｍ^３の密度を有するように、溶融シリカスートを用いて、形成する工程と、反射器本体の一方の端部から反射器本体の他方の端部への空洞部を形成する工程とを含み、空洞部は、反射器本体の紫外線波長範囲において０．９９以上の反射率を有する拡散反射内面によって画定されるものである。

本開示の１つ以上の態様において、光ファイバを、紫外線硬化性ポリマーを含む光ファイバ被膜を用いて被膜する方法は、光ファイバを光ファイバ被膜を用いて被覆する工程と、光ファイバ被膜を有する光ファイバを、拡散反射装置の空洞部に送出する工程であって、拡散反射装置は、側壁部を含む反射器本体、および、側壁部の両端部の間に延伸する空洞部を含み、反射器本体は、空洞部を画定し紫外線波長範囲において０．９７以上の反射率を有する拡散反射内面を含むものである工程と、光ファイバ被膜を、空洞部に送られた紫外線を用いて硬化する工程とを含む。

本開示は、ガラスファイバ上に配置された被膜組成物を硬化する装置において、
ガラスファイバ上に配置された被膜組成物を囲み、第１の開口部を有する第１の端部から第２の開口部を有する第２の端部に延伸する側壁部を有する空洞部を画定する拡散反射器であって、ガラスファイバが、空洞部を、第１の開口部から第２の開口部へと通り抜け、側壁部は、ガラスファイバ上に配置された被膜組成物に対向し散乱材料を含む内面を有するものである拡散反射器と、
拡散反射器と一体に構成され、光を散乱材料に向けるように構成された光源と
を含み、散乱材料は、光の少なくとも９０％を拡散反射するように構成され、拡散反射された光は、被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものである装置を網羅する。

本開示は、ガラスファイバ上の被膜組成物の硬化方法において、
ガラスファイバを、開口部を通って、拡散反射器の空洞部に向ける工程であって、ガラスファイバは、その上に配置された被膜組成物を有し、空洞部は、散乱材料を含む内面を有するものである工程と、
光を被膜組成物に向ける工程であって、向ける工程は、光を散乱材料から拡散反射する工程を含み、散乱材料は、光の波長において少なくとも９０％の拡散反射率を有し、拡散反射された光は、被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものである工程と
を含む方法を網羅する。

ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、様々な実施形態を記載し、請求した主題の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、様々な実施形態の更なる理解のために含められ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を示し、記載と共に、請求した主題の原理および動作を説明する役割を果たす。

本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による溶融シリカスートから形成され光ファイバ被膜を硬化する拡散反射器を、概略的に示す断面図である。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による端部キャップ部を含む図１の拡散反射器の断面図である。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による拡散反射器の断面図である。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による拡散反射器の断面図である。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による拡散反射器の断面図である。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による溶融シリカスート材料から形成された拡散反射器の反射率を示すチャートである。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による０．８８ｇ／ｃｍ^３と１．６ｇ／ｃｍ^３の間の密度を有する溶融シリカスートから形成された拡散反射器の散乱強度のチャートである。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による溶融シリカスートから形成された反射器本体を概略的に示す図である。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による図４の反射器本体に送られた光の試験条件下でのパルス持続時間を示すチャートである。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態によるスート表面積を、均一なサイズの丸い粒子からなるスートについて、粒子半径の関数として示すチャートである。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による光ファイバ被膜を含む光ファイバを、形成、被膜、拡散反射装置を用いて硬化する方法およびシステムを示す。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による図７の方法のための拡散反射装置の断面図を示す。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による溶融シリカスートから形成され光ファイバ被膜を硬化する他の拡散反射装置を、概略的に示す断面図である。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態によるランプの出射面におけるランプ表面の反射率を示すチャートである。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による溶融シリカスートから形成された拡散反射装置を用いた試験条件下での光強度測定値を示す。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による市販の反射器を用いた試験条件下での光強度測定値を示す。 本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による図９の拡散反射装置と共に用いる反射板を概略的に示す図である。

ここで、拡散反射装置、および、拡散反射装置の使用方法の実施形態を詳細に記載する。全図を通して、同じ、または、類似の部分を称するには、可能な限り同じ参照番号を用いるものとする。

本明細書および添付の請求項において、以下の意味を有すると定義される多数の用語を用いている。

「含む」、「含み」、「含んで」、または、類似の用語は、包含するが、限定するものではないこと、つまり、包含するが、排他的ではないことを意味する。

本明細書で用いるような方向を表す用語、例えば、上、下、右、左、前、後、最上部、底部は、示した図面、および、図中の座標軸についての記載にすぎず、絶対的向きを意味することを意図しない。

別段の記載がない限りは、本明細書に示した、いずれの方法も、工程が特定の順序で行われることを要するとも、いずれの装置も、特定の向きであることを要すると解釈されることを意図しない。したがって、方法の請求項が、工程の行われる順序を実際に記載しないか、または、いずれの装置の請求項も、個々の構成要素の順序も向きも実際に記載しないか、若しくは、そうではなく、請求項または明細書の記載で、工程は特定の順序に限定されるとも、装置の構成要素の具体的な順序も向きも記載しない場合には、いかなる点でも、順序も向きも推測されることを全く意図しない。このことは、記載がないことに基づく、いずれの解釈にも当てはまり、そのような解釈は、工程の配列についての論理的事項、動作フロー、構成要素の順序、または、構成要素の向き、文法構造または句読点に由来する単なる意味、並びに、明細書に記載された実施形態の数または種類を含む。

本明細書において用いるように、原文の英語で単数を表す不定冠詞および定冠詞は、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、複数のものを含む。したがって、例えば、不定冠詞を付けた構成要素は、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、そのような構成要素を２つ以上有する態様を含む。

「光ファイバ」は、被膜によって囲まれたガラス部分を有する導波路を称する。ガラス部分は、コアおよびクラッデイングを含み、本明細書において、「ガラスファイバ」と称する。

「紫外線」または「ＵＶ」は、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲の波長を称する。

光ファイバ線引き処理
連続した光ファイバ製造処理において、ガラスファイバは、加熱されたプリフォームから引き出され、目標直径（典型的には、１２５μｍ）の大きさにされる。次に、ガラスファイバは、冷却されて、液状の第１の被膜組成物をガラスファイバに塗布する被覆システムに向けられる。液状の第１の被膜組成物をガラスファイバに塗布した後に、２つの処理選択肢が可能である。１つの処理選択肢（ウエットオンドライ処理）において、液状の第１の被膜組成物は硬化されて、固化された第１の被膜を形成し、液状の第２の被膜組成物が硬化された第１の被膜に塗布されて、更に、液状の第２の被膜組成物が硬化されて、固化された第２の被膜を形成する。第２の処理選択肢（ウエットオンウエット処理）において、液状の第２の被膜組成物が液状の第１の被膜組成物に塗布されて、更に、両方の液状の被膜組成物が同時に硬化されて、固化された第１および第２の被膜を提供する。ファイバが被覆システムから出た後に、ファイバは収集されて、室温で保存される。ファイバの収集は、典型的には、ファイバをスプールに巻き取り、スプールを保存する処理を伴う。

いくつかの処理において、被覆システムは、更に、第３の被膜組成物を第２の被膜に塗布し、第３の被膜組成物を硬化して、固化された第３の被膜を形成する。典型的には、第３の被膜は、ファイバに識別のための印を付けるのに用いるインク層であり、顔料を含む組成物を有するか、第２の被膜と同様の被膜である。第３の被膜を第２の被膜に塗布して、硬化する。第２の被膜は、典型的には、第３の被膜を塗布する時に硬化されている。共通の連続した製造処理で、第１、第２、および、第３の被膜組成物を塗布し硬化しうる。その代わりに、共通の連続した製造処理で、第１および第２の被膜組成物を塗布し硬化し、被膜したファイバを収集して、別のオフライン処理で、第３の被膜組成物を塗布し硬化して、第３の被膜を形成する。

本明細書において、ガラスファイバに塗布される被膜組成物を、ガラスファイバ上に配置されたと記載している。本明細書で用いるように、「上に配置された」は、接触することを意味し、接触は、直に接触、または、間接的に接触のことを称する。第１の被膜は、ガラスファイバ上に配置されて、ガラスファイバと直に接触する。第２の被膜は、ガラスファイバ上に配置され、更に、第１の被膜上に配置されるが、ガラスファイバとは間接的に接触し、第１の被膜と直に接触する。第３の被膜は、ガラスファイバ上に配置され、更に、第１の被膜上に配置され、更に、第２の被膜上に配置されるが、ガラスファイバとは間接的に接触し、第１の被膜とは間接的に接触し、第２の被膜とは直に接触する。

ガラスファイバに塗布された第１、第２、および、第３の被膜は、硬化性被膜組成物から形成される。硬化性被膜組成物は、１つ以上の硬化性成分を含む。本明細書で用いるように、「硬化性」という用語は、成分が適切な硬化エネルギー源に曝された時に、成分をそれ自体と、または、被膜組成物の他の成分と結合させるのに関与する共有結合を形成可能である１つ以上の硬化性官能基を含むという意味を意図する。硬化性被膜組成物を硬化して得られた生成物を、本明細書において、硬化された組成生成物、または、被膜と称する。硬化された生成物は、好ましくは、ポリマーである。硬化処理は、エネルギーによって生じる。エネルギーの形態は、放射または熱エネルギーを含む。好適な実施形態において、硬化は放射により生じ、放射は、電磁放射のことを称する。本明細書において、放射により生じる硬化を、放射硬化と称する。放射硬化性成分は、適切な波長で適切な強度で十分な時間で放射に曝された時に硬化反応を生じる成分である。適切な波長は、電磁スペクトルの赤外線、可視光、または紫外線部分の波長を含む。本開示の目的については、紫外線（ＵＶ）の波長が好ましい．
硬化性成分は、１つ以上の硬化性官能基を含む。好ましい硬化性官能基は、アクリル酸およびメタクリル酸基などのエチレン性不飽和基を含む。硬化性成分は、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーを含む。硬化性モノマー、および／または、硬化性オリゴマーに追加で、硬化性被膜組成物は、典型的には、光開始剤および添加剤を含む。添加剤は、接着促進剤、強度添加剤、酸化防止剤、触媒、安定剤、光学的光沢剤、物性増強添加剤、アミン相乗剤、ワックス、潤滑剤、および／または、滑り剤を含む。第２および／または第３の被膜組成物は、顔料も含みうる。

硬化性被膜組成物は、層として、ガラスファイバ上に配置される。硬化性被膜組成物の層の厚さは、１μｍ～６０μｍの範囲、または、５μｍ～５５μｍの範囲、または、１０μｍ～５０μｍの範囲、または、１５μｍ～４５μｍの範囲、または、２０μｍ～４０μｍの範囲である。

硬化システム
放射硬化性被膜組成物を硬化する好ましい光源は、ランプ（例えば、水銀ランプ）、および、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。光源は、放射硬化性被膜組成物によって吸収される硬化放射光を出射し、硬化反応が開始するか、進行する。硬化のために好ましい波長は、ＵＶ波長である。光源からの硬化放射光は、１つ、または、複数の波長を含む。一実施形態において、光源は、多数のＬＥＤを含み、ＬＥＤの少なくとも２つは、異なる波長を発する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、典型的にはアレイとして束ねられた平坦な出射部であり、硬化に十分な出力を有する光源を提供する。アレイは、平坦であり、ウエハの一部として形成される。硬化効率を改良するには、ＬＥＤによって生成された光のうち、ガラスファイバ上に配置された硬化性被膜組成物に入射する部分を最大にすることが必要である。このために、典型的には、ＬＥＤを面外に傾斜させて、適切に光を向ける必要がある。傾斜構成においても、硬化性被膜組成物における光の強度分布は、均一または安定ではないことがありうる。照射域の均一性および一貫性を改良するには、ガラスファイバのＬＥＤに対する位置を精密に制御する必要がある。典型的には、ランプおよびＬＥＤは、撮像光学機器を用いて、出射光を、ガラスファイバ上に配置された被膜組成物に結合する。撮像光学機器は、合焦部（例えば、レンズ）、および／または、鏡面反射部（例えば、ミラー）を含む。撮像光学機器を用いて、光源の出力を向けて、硬化性被膜組成物における照射の均一性を改良し、出力を効率的に硬化性被膜組成物に結合するようにする。しかしながら、撮像光学機器を用いた結合効率は、低いままである。いくつかの例において、典型的なファイバ線引き処理において、撮像光学機器を結合に用いた場合に、ガラスファイバ上に配置された硬化性被膜組成物において３０Ｗ／ｃｍ^２未満を生じるのにも、２００Ｗ／ｃｍ^２に近いＬＥＤの輝度が必要である。

本開示において、拡散反射器を用いて、光源（ランプ、ＬＥＤ、または、ＬＥＤアレイ）からの出力を、ガラスファイバ上に配置された硬化性被膜組成物に結合する。図１を参照すると、ガラスファイバ上に配置された硬化性被膜組成物を硬化して光ファイバ被膜を形成するための拡散反射器１０は、反射器本体１２の両端部１６、１８の間に延伸する空洞部１４を有する反射器本体１２を含む。光源２５は、空洞部１４と一体に構成され、空洞部１４の長さに沿って中心に配置される。開口部２０、２２は、両端部１６、１８に配置され、ガラスファイバの空洞部１４への出入りを可能にする。空洞部１４は、円形、環状、弧状、または、多角形状の断面形状でありうる。断面形状は、開放または閉鎖されたものでありうる。例えば、断面形状は開放されたもので、光源を挿入するための開口部を提供しうる。一実施形態において、断面形状は、約２インチ（約５０．８ｍｍ）以下、または、約１．５インチ（約３８．１ｍｍ）以下、または、約１インチ（約２５．４ｍｍ）以下、または、約０．５インチ（約１２．７ｍｍ）以下の直径を有する円形である。いくつかの実施形態において、空洞部１４の直径は、空洞部１４の全長に沿って一定でありうる。空洞部１４の長さは、少なくとも５０ｃｍ、または、少なくとも７５ｃｍ、または、少なくとも１００ｃｍ、または、少なくとも１２５ｃｍ、または、少なくとも１５０ｃｍ、または、５０ｃｍ～２５０ｃｍの範囲、または、７５ｃｍ～２２５ｃｍの範囲、または、１００ｃｍ～２００ｃｍの範囲である。空洞部１４の長さ、および、直径は、光ファイバ線引き処理中に、ガラスファイバ、または、硬化性被膜組成物が配置されたガラスファイバなどのように比較的細く比較的長い構造物を受け付けるように選択しうる。

図１Ａを簡単に参照すると、いくつかの実施形態において、開口部２０’が、反射器本体１２の両端部１６、１８に位置する端部キャップ部２３、２４によって提供されうる。一方の端部キャップ部２３のみを示しているが、反射器本体１２の反対側の端部も、同じ、または、同様の端部キャップ部を有しうる。開口部２０’は、空洞部１４の直径または断面積より小さい直径または断面積を有しうる。いくつかの実施形態において、キャップ部２３は、直径を削減し、より効率的に気体を閉じ込めて、空洞部１４の気体の流れを改良しうる。端部キャップ部２３は、次に記載するような拡散反射材料を、特に、空洞部に対向する表面上に有し、端部キャップ部２３における光損失を削減し、空洞部１４内の光強度を改良しうる。

いくつかの実施形態において、空洞部の端部における開口部は、空洞部と同じ断面形状および同じ断面積を有する。例えば、図１Ｂは、拡散反射器３２８を示しており、空洞部３３０が、端部３３６から端部３３８に延伸する内面３３４を備えた側壁部３３２を有している。側壁部３３２は、空洞部３３０の内側に向いた内面を有する。端部３３６は、開口部３４２を含み、端部３３８は、開口部３４４を含む。ガラスファイバ３４６は、その上に硬化性被膜組成物３４８が配置されて、光源３５０を通り過ぎて開口部３４４へと空洞部３３０を通り抜ける。光源３５０は、硬化放射光を提供し、硬化性被膜組成物３４８を硬化して、被膜３５２を形成する。内面３３４は、ガラスファイバ３４６、硬化性被膜組成物３４８、および、被膜３５２に対向する。ガラスファイバ３４６は、その上に被膜３５２が配置された状態で、開口部３４４を通って、空洞部３３０から出る。図１Ｂの実施形態において、開口部３４２および開口部３４４は、空洞部３３０と同じ断面形状および断面積を有する。１つ以上の光源（不図示）が、空洞部３３０と一体に構成される。

他の実施形態において、空洞部の端部における開口部は、断面形状、および／または、断面積が、空洞部と異なる。例えば、図１Ｃは、拡散反射器３６０を示しており、空洞部３６２が、空洞部３６２の内側に向いた内面３６６を備えた側壁部３６４を有している。拡散反射器３６０は、更に、開口部３７０を有する端壁部３６８、および、開口部３７４を有する端壁部３７２を含む。開口部３７０および開口部３７４は、空洞部３６２より小さい断面積を有する。ガラスファイバ３７６は、その上に硬化性被膜組成物３７８が配置された状態で、開口部３７０を通って空洞部３６２に入り、更に、光源３８０を通り過ぎて空洞部３６２を通り抜ける。光源３８０は、硬化放射光を提供して、硬化性被膜組成物３７８を硬化し、被膜３８２を形成する。ガラスファイバ３７６は、その上に被膜３８２が配置された状態で、空洞部３６２から開口部３７４を通って出る。内面３６６は、ガラスファイバ３７６、硬化性被膜組成物３７８、および、被膜３８２に対向する。１つ以上の光源（不図示）が空洞部３６２と一体に構成される。

図１Ｄは、拡散反射器の空洞部に位置する管を有する実施形態を示している。拡散反射器４００は、端部４０６から端部４０８に延伸する側壁部４０４を有する空洞部４０２を含む。側壁部４０４は、空洞部４０２の内側に向いた内面４１０を有する。拡散反射器４００は、更に、開口部４０６および開口部４０８を有する。端部４０６は、開口部４１２を含み、端部４０８は、開口部４１４を含む。拡散反射器４００は、更に、空洞部４０２に位置する管４１５を含む。管４１５は、開口部４１２および開口部４１４内に位置する。管４１５の断面積は、空洞部４０２の断面積以下である。ガラスファイバ４１６は、その上に配置された硬化性被膜組成物４１８を有し、管４１５内で光源４２０を通り過ぎて開口部４１４へと、空洞部４０２を通り抜ける。光源４２０は、硬化放射光を提供し、硬化性被膜組成物４１８を硬化して、被膜４２２を形成する。内面４１０は、ガラスファイバ４１６、硬化性被膜組成物４１８、および、被膜４２２に対向する。ガラスファイバ４１６は、その上に被膜４２２が配置された状態で、空洞部４０２から、開口部４１４を通って出る。好ましくは、管４１５の内部は、不活性ガス（例えば、Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ）を含み、被膜４２２の形成中に光源４２０からの硬化放射光に曝された時に、硬化性被膜組成物４１８を酸素から遮蔽する。好ましくは、管４１５は、硬化放射光に対して高い透過率を有する材料を含む。一実施形態において、管４１５は、シリカガラスを含む。１つ以上の光源（不図示）が、空洞部４０２と一体に構成される。

拡散反射器は、光ファイバ線引き処理で用いることを意図する。光ファイバ線引き処理において、ガラスファイバは、拡散反射器を通り抜ける時に、連続して移動する。本明細書において、ガラスファイバの移動速度を、「線引き速度」と称する。異なる実施形態において、ガラスファイバが拡散反射器を通り抜ける時の線引き速度は、３５ｍ／ｓより速いか、または、４０ｍ／ｓより速いか、または、４５ｍ／ｓより速いか、または、５０ｍ／ｓより速いか、または、５５ｍ／ｓより速いか、または、６０ｍ／ｓより速いか、または、３５ｍ／ｓ～８０ｍ／ｓの範囲か、または、４０ｍ／ｓ～７５ｍ／ｓの範囲か、または、４５ｍ／ｓ～７０ｍ／ｓの範囲か、または、５０ｍ／ｓ～６５ｍ／ｓの範囲である。

ここまでの各実施形態において、拡散反射器の空洞部の側壁部の内面は、拡散反射材料で形成されるか、それで被覆される。ミラーに用いる材料は、鏡面反射材料である。鏡面反射において、反射角は、入射角に等しい。これに対し、拡散反射材料は、入射光を、非鏡面方向に反射する材料である。つまり、拡散反射材料に入射した光の大部分は、入射角以外の角度で反射される。これについて、拡散反射は、鏡面反射とは異なる多数の角度、または、入射光に垂直な角度と同じ単一の角度で反射が生じる場合でありうる。拡散反射の好ましい機構は、散乱であり、本明細書において、拡散反射材料を、散乱材料とも称する。散乱は、光を入射角以外の角度に方向を変えることを称する。拡散反射器の空洞部の内面に含まれる散乱材料は、２００ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲か、または、２５０ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲か、または、３００ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲か、または、３２５ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲か、または、３５０ｎｍ～４００ｎｍの波長範囲において、入射光の少なくとも９０．０％、または、少なくとも９５．０％、または、少なくとも９７．０％、または、少なくとも９９．０％、または、少なくとも９９．５％を、拡散反射または散乱させる。好適な実施形態において、拡散反射材料は入射光を散乱させ、ランベルト強度分布を有する反射光を生成する。つまり、拡散反射材料から出射される光の強度分布は、ランベルト余弦則に従うか、概して従う。拡散反射材料の厚さは、少なくとも０．５ｍｍ、または、少なくとも１．０ｍｍ、または、少なくとも５．０ｍｍ、または、少なくとも１０．０ｍｍ、または、少なくとも２０．０ｍｍ、または、０．５ｍｍ～２５ｍｍの範囲、または、１．０ｍｍ～２０．０ｍｍの範囲、または、５．０ｍｍ～１５．０ｍｍの範囲である。

焼結シリカスート粒子の１つの例において、部分的に焼結されたシリカ粒子が多孔性であることにより、空気とシリカの多数の界面が存在する。各界面は、屈折および部分反射を生じて、その結果、均一な分布光を生成する多数の現象に寄与する。そのような拡散反射および角分布の効率は、シリカ粒子サイズ分布、および、空気／シリカ界面に関連する。材料密度の増加は、表面積、および、反射／屈折現象の回数の減少につながり、散乱効率および角分布を低下させる。

空洞部における光の強度は、元の光のうち、側壁部の拡散反射材料によって拡散反射される部分に応じる。表１は、異なる態様で構成された空洞部の内部の光強度の計算推定値をまとめて示している。計算において、光強度は、空洞部を通して均一であると仮定した。各構成は、長さ６０インチ（約１５４．４ｃｍ）の円筒状空洞部、および、光源として、１５００個のＬＥＤのアレイを含むものであった。光を異なる効率（「側壁部反射率」）で拡散反射する側壁部について、各ＬＥＤは、１ｍｍ×１ｍｍのサイズを有するものであった。ＬＥＤアレイは、空洞部の長さの中点が中心になるように配置された（例えば、図１に示したＬＥＤアレイ２５の位置を参照）。更に、計算では、ＬＥＤアレイから出射される全ての光の３０％が、空洞部に配置されたガラスファイバの上に配置された硬化性被膜組成物によって吸収されると仮定した。空洞部内の強度の計算を、ＬＥＤアレイの反射率、空洞部の直径、および、側壁部の反射率が異なる空洞部について行った。結果は、ＬＥＤ反射率または側壁部反射率のいずれかが高まるか、空洞部の直径が減少すると、空洞部内の強度が高まることを示している。

空洞部内の強度を高めるには、空洞部の端部を通る光損失を最小にするのが望ましい。上記のように、空洞部は、ガラスファイバの出入りを可能にする開口部を含む。開口部を通る光損失は、空洞部内の強度、および、光源からの光のガラスファイバ上に配置された硬化性被膜組成物への結合効率の低下につながる。空洞部の開口部を通る光損失は、開口部の直径または断面積を削減することによって、削減しうる。いくつかの実施形態において、図１Ｃに示したような端壁部を用いて、空洞部の出入口で、開口部のサイズを削減する。端壁部による吸収による損失を最小にするには、好ましくは、端壁部を、高い鏡面または拡散反射性を有する材料から形成するか、端壁部を、そのような材料で被覆する。一実施形態において、端壁部の材料は、空洞部の側壁部の材料と同じである。他の実施形態において、端壁部の表層は、空洞部の側壁部の表層と同じである。

工業環境における頑丈さを提供するには、拡散反射材料は、ある程度の高温（例えば、２００℃まで）に耐え、硬化性被膜組成物が硬化する時の気体放出などの汚染にも耐えるべきである。Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔ（登録商標）およびＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）などの材料は、可視光または赤外線波長で高い拡散反射率を有するが、ＵＶ波長では、低い拡散反射率を有する。光ファイバ用の硬化性被膜組成物を硬化するには、ＵＶ波長で高い拡散反射率を有する拡散反射材料を有するのが望ましい。

部分的に焼結されたシリカスートは、本明細書に開示の拡散反射器について、好ましい拡散反射材料である。部分的に焼結されたシリカスートは、２５０ｎｍ～１９００ｎｍに亘る波長範囲で高い拡散反射率、および、低い吸収損失を有する。部分的に焼結されたシリカスートを用いて、ランベルト分布に非常に近似した反射強度分布を有する拡散反射を実現可能である。

シリカスートを、従来から知られた様々な技術によって用意しうる。代表的な技術は、炎燃焼法、炎酸化法、炎加水分解法、ＯＶＤ（外付け蒸着）、ＩＶＤ（内付け蒸着）、ＶＡＤ（気相軸付け）、二重るつぼ法、ロッドインチューブ法、ケインインスート法、および、添加成膜シリカ処理を含む。様々なＣＶＤ（化学蒸着）およびプラズマ強化ＣＶＤ処理が知られており、シリカまたはドープされたシリカの生成に適する。

シリカスートは、シリカ前駆体の反応または分解を通して形成される。シリカに適した前駆体は、ＯＭＣＴＳ（オクタメチルシクロテトラシロキサン）およびＳｉＣｌ_４などの有機シラン類を含む。シリカスートを、任意で添加する。添加は、添加前駆体を用いて実現する。添加前駆体は、成膜処理においてシリカ前駆体を用いて導入するか、または、シリカ前駆体から形成された多孔性のスート本体を処理するのに用いられうる。好適な添加前駆体は、ＳｉＢｒ_４、Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、Ｓｉ_２ＯＣｌ_６、ＣＣｌ_４、Ｆ_２、ＣＦ_４、および、ＳｉＦ_４などの含ハロゲン気体を含む。

成膜により形成された最初の状態において、シリカスートは、低密度（約０．２５ｇ／ｃｍ^３～０．５０ｇ／ｃｍ^３）の多孔体を形成する。低密度シリカスートは、ＵＶ波長で高い拡散反射率を有し、一実施形態において、空洞部の側壁部または端壁部の内面上の表層として形成され、空洞部において光を拡散反射させる。しかしながら、低密度のシリカスートは、脆く、機械的に不安定で、一体構成の空洞部の材料として用いるのには適さない。機械的な完全性および機械加工性を改良するために、低密度シリカスートは、部分的に焼結されて、高い密度で低い多孔性の状態にされる。完全に焼結されたシリカは、１．９０ｇ／ｃｍ^３より高い密度を有する閉鎖孔構造を有する。しかしながら、完全に焼結されたシリカは、機械的に堅く、機械加工が困難である。本開示の空洞部に好ましい拡散反射材料は、部分的に焼結されたシリカスートである。本明細書で用いるように、部分的に焼結されたシリカスートは、約０．８ｇ／ｃｍ^３から約１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲、または、約１．０ｇ／ｃｍ^３から約１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲、または、約０．８ｇ／ｃｍ^３から約１．５ｇ／ｃｍ^３の範囲、または、約０．８ｇ／ｃｍ^３から約１．３ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有するシリカスートのことを称する。一実施形態において、部分的に焼結されたシリカスートは、空洞部の側壁部または端壁部の内面上の層として、備えられる。他の実施形態において、部分的に焼結されたシリカスートは、一体構成体を形成し、それは、機械加工されて拡散反射器を形成する。機械加工は、例えば、一体構成で部分的に焼結されたシリカスートの一部を除去して、本明細書に記載の特徴を有する空洞部を形成する工程を含む。

部分的に焼結されたシリカスートは、シリカスートを十分な時間加熱することによって形成される。焼結温度は、選択した時間について、シリカスートの高密度化に十分であるが、完全な焼結状態の閉鎖孔構造を形成するほどには高くない温度でなくてはならない。典型的な焼結温度は、９００℃～１６００℃の範囲、または、１０００℃～１５５０℃の範囲、または、１１００℃～１５００℃の範囲である。典型的な焼結時間は、数分から数時間の範囲である。部分的に焼結されたシリカスートのＵＶ範囲の１つ以上の波長における拡散反射率は、少なくとも９０％、または、少なくとも９５％、または、少なくとも９７％、または、少なくとも９８％、または、少なくとも９９％、または、少なくとも９９．５％である。

図２は、部分的に焼結されたシリカスートの拡散反射率を「Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ」と比べて、少なくとも１０ｍｍの厚さのバルク試料について示している。部分的に焼結されたシリカスートの密度の範囲についての結果を示している。図から分かるように、部分的に焼結されたシリカスートは、示した波長範囲に亘って、「Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ」の拡散反射率以上の拡散反射率を有する。線３２は、０．９１ｇ／ｃｍ^３の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを示し、線３４は、１．８１ｇ／ｃｍ^３の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを示し、線３６は、１．６ｇ／ｃｍ^３の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを示し、線３８は、１．３９ｇ／ｃｍ^３の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを示し、線４０は、１．１ｇ／ｃｍ^３の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを示している。

図３は、６３０ｎｍの波長を有する偏光していない光の０．８８ｇ／ｃｍ^３～１．６ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートの平坦試料からの散乱を、入射角の範囲に亘って示し、９０°の入射角は、試料表面に垂直方向と対応し、０°および１８０°の入射角は、試料表面に平行な方向に対応する。散乱は、双方向反射率分布関数（ＢＤＲＦ）として報告されている。図３も、ランベルト余弦則に基づく理路的散乱曲線を示している（線３９）。図３に示した結果は、部分的に焼結されたシリカスートは、ランベルト反射器に非常に近似することを示している。

図４を参照すると、部分的に焼結されたシリカスートの３５５ｎｍにおける拡散反射率を、Ｍ．Ｔ．Ｃｏｎｅによる「Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｒｉｎｇ Ｄｏｗｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．５４（２）、ｐ．３３４（２０１５）の記事に記載のリングダウン分光技術を用いて測定した。測定を行うために、一体化した空洞部を、部分的に焼結されたシリカスートを用いて形成した。空洞部を、端壁部１０２、１０６を有する空洞円筒部１００として、０．５１ｇ／ｃｍ^３の開始平均密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを用いて構成した。拡散反射率の測定前に、空洞部を熱処理した。熱処理は、空洞部を、５０／５０の体積パーセントのＯ_２／Ｈｅの混合物からなる気体雰囲気に、６０分間、１１００℃で曝す処理を含むものだった。次に、空洞部の温度を１３００℃に上昇させながら、気体雰囲気を、１００％のＨｅに６０分間、交換した。次に、空洞部を１３００℃で４時間、１００％のＨｅで保持した。これらの工程を、気体雰囲気を１気圧にして行い、結果的に、空洞部が部分的に焼結された。熱処理後に、空洞部１００の側壁部１０４の厚さは、約１０ｍｍから１５ｍｍで、部分的に焼結されたシリカスートの密度は、約１ｇ／ｃｍ^３だった。空洞部１００は、６４．３ｍｍの内径、および、９０．５ｍｍの高さを有した。

リングダウン分光法において、光パルスが空洞部に導入され、空洞部から出力される光のパルス持続時間が測定される。出力パルスのパルス持続時間の最初のパルスと比べた増加分が、空洞部の壁部の内面の拡散反射率の測定値である。次の式のように、出力パルス持続時間は、空洞部の内面の拡散反射率が増加するにつれて、長くなる。

但し、Ｔは、出力パルスの持続時間であり、Ｖは、空洞部の容積であり、Ｓは、側壁部１０４の内面の面積であり、ｃは、光の速度であり、ｒは、側壁部１０４の内面の反射率である。入力パルスは、ＱスイッチＮｄ－ＹＡＧレーザによって提供された。第３高調波（３５５ｎｍ）を用い、最初のパルス持続時間は、約１０ｎｓだった。入力は、３００μｍのシリカガラスファイバ４４を通して空洞部１００に結合され、出力パルスは、第２のファイバ４６を通して収集されて、１ＧＨｚの検出帯域幅を有するデジタルオシロスコープに連結された光電子増倍（ＰＭＴ）管に向けられた。図５に示す出力パルスの波形を測定した。デコンヴォルーションを行った波形は、出力パルスの持続時間は、２０ｎｓであることを示した。上の式を用いて、側壁部１０４の内面の拡散反射率は、３５５ｎｍにおいて、０．９９２であると確定した。

一実施形態において、部分的に焼結されたシリカスートは、２０ｎｍ以上、または、１００ｎｍ以上、または、２００ｎｍ以上、または、４００ｎｍ以上、または、２０ｎｍ～８００ｎｍの範囲、または、５０ｎｍ～６００ｎｍの範囲、または、１００ｎｍ～５００ｎｍの範囲の平均粒子直径、若しくは、１０ｍ^２／ｇ未満、または、５ｍ^２／ｇ未満、または、１ｍ^２／ｇ未満の表面積を有する粒子で形成される。図６は、スートの表面積を、均一なサイズの丸い粒子からなるスートについて、粒子半径の関数として示している。図から分かるように、表面積（ｍ^２／ｇ）は、平均粒子サイズ（μｍ）が増加するにつれて、減少する。部分的に焼結されたシリカスートの密度が増加するにつれて、平均粒子サイズは増加し、表面積は減少する。部分的に焼結されたシリカスートの平均粒子サイズが大きくなっても、ＵＶ範囲における高い反射率、および、ランベルト散乱に近い特性が観察される（図２、３）。

ここで、図７を参照すると、拡散反射装置１１０を用いて、光ファイバ線引き装置１２４（例えば、線引きタワー、または、線引き炉）によって線引きされたガラスファイバ１２２上に配置された硬化性被膜組成物１２８を、硬化する。光ファイバ線引き装置１２４を用いて、ガラスファイバ１２２を線引きしうる。線引き後に、被覆装置１３０（例えば、被覆ダイ）において、放射硬化性被膜組成物１２８を、ガラスファイバ１２２に塗布する。いくつかの実施形態において、被覆装置１３０は、光ファイバ線引き装置１２４と別体である。他の実施形態において、被覆装置１３０は、光ファイバ線引き装置１２４の一部である。ガラスファイバ１２２は、光ファイバ線引き装置１２４から被覆装置１３０に連続して直に送出される。他の実施形態において、光ファイバ１２２は、スプールからなど、線引きタワーまたは線引き炉以外の供給源から、被覆装置１３０に連続して送出される（例えば、オフライン被覆）。適切な硬化性被膜組成物は、ＵＶ光への露光による硬化性であるアクリル酸系組成物である。この材料を、液状で、ガラスファイバ１２２の表面に塗布して、次に、硬化するために、拡散反射器１１０でＵＶ光に露光する。硬化性被膜組成物を、２層被覆システムなどのように、１つ以上の層で塗布しうる。第１の被膜を、ガラスファイバ１２２の表面に直に塗布し、更に、例えば、第２の被膜を、第１の被膜の上に塗布しうる。

硬化性被膜組成物１２８が表面上に配置されたガラスファイバ１２２は、拡散反射装置１１０に送出される。いくつかの実施形態において、硬化性被膜組成物１２８が上に配置されたガラスファイバ１２２は、被覆装置１３０から拡散反射装置１１０に連続して直に送出される。図８も参照すると、硬化性被膜組成物１２８が上に配置されたガラスファイバ１２２は、拡散反射装置１１０の空洞部１１４に挿入される。図１について記載したように、拡散反射装置１１０は、反射器本体１１２の両端部１１６、１１８の間に延伸する空洞部１１４を有する反射器本体１１２を含む。空洞部１１４は、約０．５インチ（約１２．７ｍｍ）以下など、約１インチ（約２５．４ｍｍ）以下の直径を有する円形の断面形状でありうる。反射器本体１１２は、上記のような密度を有する部分的に焼結されたシリカスートで形成されるか、または、それで形成された表層を有しうる。

反射器本体１１２は、ＵＶ光の形態で電磁エネルギーを提供するＬＥＤ１３０のアレイを含みうる。例えば、反射器本体１１２は、反射器本体１１２の中心線Ｃに中心がくるようにアレイ状に詰められた１５００以上のＬＥＤなど、１０００以上のＬＥＤを含みうる。ＬＥＤは、反射器本体１１２、および／または、空洞部１１４の内面と一体化される。一実施形態において、空洞部１１４の内面１３２は、１つ以上のＬＥＤまたはＬＥＤアレイが位置する開口部を含む。ガラスファイバ１２２の硬化性被膜組成物１２８が上に配置された部分は、空洞部１１４に導入されて、ＬＥＤまたはＬＥＤアレイによって供給されたＵＶ光などの光を用いて硬化される。反射器本体１１２の部分的に焼結されたシリカスートは、内面１３２を、上記のように拡散反射された光の均一な分布を提供する拡散反射面として提供する。硬化性被膜組成物１２８が硬化されると、ガラスファイバ１２２の硬化性被膜組成物１２８が上に配置された隣接部分１３６が、硬化動作を連続した態様で行うために空洞部１１４に導入されうる。「連続した態様」という用語は、ガラスファイバ１２２の硬化性被膜組成物が上に配置された多数の部分が、硬化処理を中断することなく、拡散反射装置１１０に続けて送出されることを意味する。硬化後に、被膜１３４を有するガラスファイバ１２２を、例えば、スプールに巻き取って保存しうる。単一の反射器本体１１２を示しているが、拡散反射装置１１０は、多数の反射器本体を含みうる。

図９を参照すると、拡散反射装置２１０の他の実施形態は、反射器本体２１２を含み、本実施形態において、ＬＥＤランプ２３０は、ＵＶ光源を、反射器本体２１２によって提供された空洞部２１４に提供する。適切なＵＶランプは、Ｐｈｏｓｅｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．から市販されて、入手可能である。反射器本体２１２を、空洞部の長軸に平行な平面で長さ方向に分割した円筒の半分の形状として示している（その代わりに、光源を一体化するための開口部を提供する開放断面を有する他の環状の形状でありうる）。円筒状プリフォーム（つまり、分割前）は、そこから反射された光の均一な光分布を提供する部分的に焼結されたシリカスートを用いて、図７の反射器本体と同様に形成しうる。少なくとも部分的には、部分的に焼結されたシリカスートの密度が０．８ｇ／ｃｍ^３と１．８ｇ／ｃｍ^３の間であることにより、反射器本体２１２の構造完全性を損なうことなく反射器本体２１２を、機械加工して半分にしうる（または、他の態様で切断しうる）。

ＬＥＤランプ２３０は、空洞部２１４の両側２４２、２４２に接して位置する出射面２４０を有する。出射面は、空洞部２１４と相対的に位置して、光エネルギーを、直に空洞部２１４に向ける。上記のように、その上に硬化性被膜組成物１２８が配置されたガラスファイバ１２２の一部は、ＬＥＤランプ２３０によって供給されたＵＶ光を用いて硬化されるために、空洞部２１４に導入される。反射器本体２１２の部分的に焼結されたシリカスートは、内面２３２を、拡散反射面として提供する。硬化性被膜組成物１２８が硬化されると、ガラスファイバ１２２の硬化性被膜組成物１２８が上に配置された隣接部分が、硬化動作のために、空洞部２１４に導入される。硬化後に、被膜１３４を有するガラスファイバ１２２を、例えば、スプールに巻き取って保存しうる。

単一の反射器本体を記載したが、拡散反射装置２１０は、縦に並べて配置されて空洞部を形成する多数の反射器本体を含みうることに留意すべきである。更に、多数のＬＥＤランプを用いて、横に並べて配置しうる。

実施例
反射器本体を、約１ｇ／ｃｍ^３の密度、および、１．５インチ（約３．８ｃｍ）の空洞部の内径を有する部分的に焼結されたシリカスートから形成した。図９に示すように、反射器本体を半分にスライスして、空洞部を露出させ、空洞部を、以下、市販のＬＥＤランプと称する３８５ｎｍの波長で動作する幅１０ｍｍのＰｈｏｓｅｏｎ ＬＥＤランプ（ＦｉｒｅＰｏｗｅｒ ＦＰ３００２２５Ｘ２０ＷＣ３９５－２０Ｗ－ＦＣＬモデル）と一体化した。市販のＬＥＤランプの非発光面（個々のＬＥＤ素子を囲む面）の反射率を測定し（図１０）、３００ｎｍと５００ｎｍの間で、約６０％であると確定した。

光の強度を、プローブを用いて、２つの実施形態の拡散反射器の空洞部の異なる位置で測定した。図１１、１２は、約１ｇ／ｃｍ^３の密度を有する部分的に焼結された溶融シリカから作られた拡散反射器２６２の空洞部２７２で（図１１）、および、鏡面反射材料（金属）から作られた拡散反射器２５０の空洞部２５４で（図１２）測定した強度分布を表している。両方の空洞部は、１．５インチ（約３．８ｃｍ）の直径を有し、市販のＬＥＤランプが備えられていた。図１１、１２の空洞部に示した数値は、空洞部内の異なる位置における光の強度に比例する反射単位である。空洞部２７２の中心および内面での強度は、空洞部２５４の対応する位置の強度より、非常に高い。空洞部２７２内の強度分布も、空洞部２５４内のものより非常に均一である。空洞部２７２内の方が、強度が高く、均一な強度分布であることは、空洞部２７２の内面を形成する部分的に焼結されたシリカスートの高い拡散反射率に起因する。

図１０に示したように、ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤを囲む材料の反射率は、比較的低い（約６０％）。ＬＥＤを囲む材料の反射率を高めることによって、空洞部の光強度を高めうる。このことは、ＬＥＤ光源が、ＬＥＤを囲む材料として、より高い反射率の材料を用いるように変更することによって、または、高い反射率の材料から作られたマスクを、ＬＥＤ光源の上に重ねることで実現しうる。図１３は、ＬＥＤ光源の表面の上に配置して、ＬＥＤ光源の反射率を改良するための反射板２８０を示している。反射板２８０には、開口部またはＵＶ透過窓２８２が備えられて、ＬＥＤからのＵＶ光を、ＬＥＤまたはＬＥＤアレイから空洞部２７２に自由に通しうる入口を提供する。いくつかの実施形態において、拡散反射器の空洞部を囲む本体を形成するのに用いたのと同じまたは同様の拡散反射材料を用いて、板２８０を形成する。一実施形態において、板２８０は、部分的に焼結されたシリカスートから、若しくは、部分的に焼結されたシリカスートの表層を有する基台から、若しくは、０．５０ｇ／ｃｍ^３未満の密度、または、０．４０ｇ／ｃｍ^３未満の密度、または、０．３０ｇ／ｃｍ^３未満の密度を有するシリカスートの表層を有する基台から形成される。

反射器本体の部分的に焼結されたシリカスートは、そこから反射された光を、光ファイバ被膜のための被膜組成物を硬化させるために、空洞部内で均一に分布させる拡散反射面を形成する。焼結が弱いか、または、単に押圧しただけのシリカスートと異なり、反射器本体の密度を高めることで、反射特性の大部分（例えば、可視光波長範囲において、０．９９５もの高い反射率、および、ＵＶ範囲において、０．９９より高い反射率）を維持しながら、より容易に機械加工可能で安定させることが可能になる。上記反射器本体は、円筒状であるが、本体は、箱状（例えば、立方体）で反射器本体の両端部の間に延伸する丸い（例えば、円形の）空洞部を有するものなど、他の形状でありうる。主にＬＥＤについて記載したが、拡散反射装置は、レーザなど、他の高輝度光源と用いうることに留意すべきである。

本開示の項目１は、
ガラスファイバ上に配置された被膜組成物の硬化装置において、
ガラスファイバ上に配置された被膜組成物を囲み、第１の開口部を有する第１の端部から第２の開口部を有する第２の端部まで延伸する側壁部を有する空洞部を画定する拡散反射器であって、ガラスファイバが、空洞部を第１の開口部から第２の開口部へと通り抜け、側壁部は、ガラスファイバ上に配置された被膜組成物に対向し散乱材料を含む内面を有するものである拡散反射器と、
拡散反射器と一体に構成され、光を散乱材料に向けるように構成された光源と
を含み、
散乱材料は、光の少なくとも９０％を拡散反射するように構成され、拡散反射された光は、被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものである装置を網羅する。

本開示の項目２は、
被膜組成物は、５μｍ～５０μｍの範囲の厚さを有する層としてガラスファイバ上に配置されたものである、項目１に記載の装置を網羅する。

本開示の項目３は、
被膜組成物は、アクリル酸化合物を含むものである、項目１または２に記載の装置を網羅する。

本開示の項目４は、
ガラスファイバは、２００μｍ未満の直径を有するものである、項目１から３のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目５は、
第１の端部は、第１の開口部を含む第１の端壁部を含むものである、項目１から４のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目６は、
第１の端壁部は、散乱材料を含む表面を有するものである、項目５に記載の装置を網羅する。

本開示の項目７は、
第１の開口部は、空洞部の断面積より小さい断面積を有するものである、項目５または６に記載の装置を網羅する。

本開示の項目８は、
第２の端部は、第２の開口部を含む第２の端壁部を含むものである、項目５から７のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目９は、
第１の端壁部および第２の端壁部は、散乱材料を含む表面を有するものである、項目８に記載の装置を網羅する。

本開示の項目１０は、
第１の開口部および第２の開口部は、空洞部の断面積より小さい断面積を有するものである、項目８または９に記載の装置を網羅する。

本開示の項目１１は、
光は、３００ｎｍ～４００ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光である、項目１から１０のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目１２は、
散乱材料は、０．８ｇ／ｃｍ^３～１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、項目１から１１のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目１３は、
散乱材料は、１．０ｇ／ｃｍ^３～１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、項目１から１１のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目１４は、
散乱材料は、０．８ｇ／ｃｍ^３～１．５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、項目１から１１のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目１５は、
拡散反射器は、散乱材料から実質的になるものである、項目１から１１のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目１６は、
光源は、発光ダイオードを含むものである、項目１から１５のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目１７は、
発光ダイオードは、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲の波長の光を出射するものである、項目１６に記載の装置を網羅する。

本開示の項目１８は、
光源は、発光ダイオードのアレイを含み、アレイは、発光ダイオードを囲む材料を含むものである、項目１６または１７に記載の装置を網羅する。

本開示の項目１９は、
発光ダイオードを囲む材料上に配置され、光の少なくとも９０％の拡散反射率を有する材料を含む反射板であって、光の反射板の通過を可能にする開口部を含む反射板を、
更に含む、項目１８に記載の装置を網羅する。

本開示の項目２０は、
光源は、側壁部と一体に構成され、一体構成は、光源を側壁部の開口部に配置した構成を含むものである、項目１から１９のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目２１は、
空洞部は、１インチ（約２．５４ｃｍ）以下の直径を有する円筒として構成されたものである、項目１から２０のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目２２は、
円筒は、０．５インチ（約１．２７ｃｍ）以下の直径を有するものである、項目２１の装置を網羅する。

本開示の項目２３は、
空洞部は、側壁部に開口部を有する環として構成されたものである、項目１から２０のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目２４は、
光源は、側壁部の開口部に配置されたものである、項目２３に記載の装置を網羅する。

本開示の項目２５は、
空洞部は、５０ｃｍより長い長さを有するものである、項目１から２４のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目２６は、
拡散反射された光は、ランベルト強度分布を有するものである、項目１から２５のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目２７は、
散乱材料は、光の少なくとも９５％を拡散反射するものである、項目１から２６のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目２８は、
散乱材料は、光の少なくとも９８％を拡散反射するものである、項目１から２６のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目２９は、
散乱材料は、光の少なくとも９９％を拡散反射するものである、項目１から２６のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目３０は、
ガラスファイバは、空洞部を、少なくとも４０ｍ／ｓの速度で通り抜けるものである、項目１から２９のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目３１は、
空洞部を第１の開口部から第２の開口部へと通り抜け、被膜組成物を囲む管を、
更に含む、項目１から３０のいずれか１つに記載の装置を網羅する。

本開示の項目３２は、
ガラスファイバ上の被膜組成物の硬化方法において、
ガラスファイバを、開口部を通って、拡散反射器の空洞部に向ける工程であって、ガラスファイバは、その上に配置された被膜組成物を有し、空洞部は、散乱材料を含む内面を有するものである工程と、
光を被膜組成物に向ける工程であって、向ける工程は、光を散乱材料から拡散反射する工程を含み、散乱材料は、光の波長において少なくとも９０％の拡散反射率を有し、拡散反射された光は、被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものである工程と
を含む方法を網羅する。

本開示の項目３３は、
ガラスファイバは、少なくとも４０ｍ／ｓの速度で、開口部を通って向けられるものである、項目３２に記載の方法を網羅する。

本開示の項目３４は、
被膜組成物は、アクリル酸化合物を含むものである、項目３２または３３に記載の方法を網羅する。

本開示の項目３５は、
空洞部は、０．８ｇ／ｃｍ^３～１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、項目３２から３４のいずれか１つに記載の方法を網羅する。

本開示の項目３６は、
拡散反射された光は、ランベルト分布を有するものである、項目３２から３５のいずれか１つに記載の方法を網羅する。

本開示の項目３７は、
散乱材料は、光の波長において、少なくとも９５％の拡散反射率を有するものである、項目３２から３６のいずれか１つに記載の方法を網羅する。

本開示の項目３８は、
散乱材料は、光の波長において、少なくとも９９％の拡散反射率を有するものである、項目３２から３６のいずれか１つに記載の方法を網羅する。

本開示の項目３９は、
光の波長は、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲である、項目３２から３６のいずれか１つに記載の方法を網羅する。

当業者には、請求した主題の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。したがって、本明細書に記載の様々な実施形態の変更および変形も、添付の請求項、および、それらの等価物の範囲内である限りは網羅することを意図する。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ガラスファイバ上に配置された被膜組成物の硬化装置において、
ガラスファイバ上に配置された被膜組成物を囲み、第１の開口部を有する第１の端部から第２の開口部を有する第２の端部まで延伸する側壁部を有する空洞部を画定する拡散反射器であって、前記ガラスファイバが、前記空洞部を前記第１の開口部から前記第２の開口部へと通り抜け、前記側壁部は、該ガラスファイバ上に配置された前記被膜組成物に対向し散乱材料を含む内面を有するものである拡散反射器と、
前記拡散反射器と一体に構成され、光を前記散乱材料に向けるように構成された光源と
を含み、
前記散乱材料は、前記光の少なくとも９０％を拡散反射するように構成され、該拡散反射された光は、前記被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものである装置。

実施形態２
前記被膜組成物は、５μｍ～５０μｍの範囲の厚さを有する層として前記ガラスファイバ上に配置されたものである、実施形態１に記載の装置。

実施形態３
前記被膜組成物は、アクリル酸化合物を含むものである、実施形態１または２に記載の装置。

実施形態４
前記ガラスファイバは、２００μｍ未満の直径を有するものである、実施形態１から３のいずれか１つに記載の装置。

実施形態５
前記第１の端部は、前記第１の開口部を含む第１の端壁部を含むものである、実施形態１から４のいずれか１つに記載の装置。

実施形態６
前記第１の端壁部は、前記散乱材料を含む表面を有するものである、実施形態５に記載の装置。

実施形態７
前記第１の開口部は、前記空洞部の断面積より小さい断面積を有するものである、実施形態５または６に記載の装置。

実施形態８
前記第２の端部は、前記第２の開口部を含む第２の端壁部を含むものである、実施形態５から７のいずれか１つに記載の装置。

実施形態９
前記第１の端壁部および前記第２の端壁部は、前記散乱材料を含む表面を有するものである、実施形態８に記載の装置。

実施形態１０
前記第１の開口部および前記第２の開口部は、前記空洞部の断面積より小さい断面積を有するものである、実施形態８または９に記載の装置。

実施形態１１
前記光は、３００ｎｍ～４００ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光である、実施形態１から１０のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１２
前記散乱材料は、０．８ｇ／ｃｍ^３～１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１３
前記散乱材料は、１．０ｇ／ｃｍ^３～１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１４
前記散乱材料は、０．８ｇ／ｃｍ^３～１．５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１５
前記拡散反射器は、前記散乱材料から実質的になるものである、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１６
前記光源は、発光ダイオードを含むものである、実施形態１から１５のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１７
前記発光ダイオードは、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲の波長の光を出射するものである、実施形態１６に記載の装置。

実施形態１８
前記光源は、前記発光ダイオードのアレイを含み、前記アレイは、該発光ダイオードを囲む材料を含むものである、実施形態１６または１７に記載の装置。

実施形態１９
前記発光ダイオードを囲む前記材料上に配置され、前記光の少なくとも９０％の拡散反射率を有する材料を含む反射板であって、該光の反射板の通過を可能にする開口部を含む反射板を、
更に含む、実施形態１８に記載の装置。

実施形態２０
前記光源は、前記側壁部と一体に構成され、前記一体構成は、該光源を該側壁部の開口部に配置した構成を含むものである、実施形態１から１９のいずれか１つに記載の装置。

実施形態２１
前記空洞部は、１インチ（約２．５４ｃｍ）以下の直径を有する円筒として構成されたものである、実施形態１から２０のいずれか１つに記載の装置。

実施形態２２
前記空洞部は、前記側壁部に開口部を有する環として構成されたものである、実施形態１から２０のいずれか１つに記載の装置。

実施形態２３
前記光源は、前記側壁部の前記開口部に配置されたものである、実施形態２２に記載の装置。

実施形態２４
前記拡散反射された光は、ランベルト強度分布を有するものである、実施形態１から２３のいずれか１つに記載の装置。

実施形態２５
前記散乱材料は、前記光の少なくとも９５％を拡散反射するものである、実施形態１から２４のいずれか１つに記載の装置。

実施形態２６
前記ガラスファイバは、前記空洞部を、少なくとも４０ｍ／ｓの速度で通り抜けるものである、実施形態１から２５のいずれか１つに記載の装置。

実施形態２７
前記空洞部を前記第１の開口部から前記第２の開口部へと通り抜け、前記被膜組成物を囲む管を、
更に含む、実施形態１から２６のいずれか１つに記載の装置。

実施形態２８
ガラスファイバ上の被膜組成物の硬化方法において、
ガラスファイバを、開口部を通って、拡散反射器の空洞部に向ける工程であって、前記ガラスファイバは、その上に配置された被膜組成物を有し、前記空洞部は、散乱材料を含む内面を有するものである工程と、
光を前記被膜組成物に向ける工程であって、前記向ける工程は、前記光を前記散乱材料から拡散反射する工程を含み、該散乱材料は、該光の波長において少なくとも９０％の拡散反射率を有し、該拡散反射された光は、該被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものである工程と
を含む方法。

実施形態２９
前記ガラスファイバは、少なくとも４０ｍ／ｓの速度で、前記開口部を通って向けられるものである、実施形態２８に記載の方法。

実施形態３０
前記被膜組成物は、アクリル酸化合物を含むものである、実施形態２８または２９に記載の方法。

実施形態３１
前記空洞部は、０．８ｇ／ｃｍ^３～１．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである、実施形態２８から３０のいずれか１つに記載の方法。

実施形態３２
前記拡散反射された光は、ランベルト分布を有するものである、実施形態２８から３１のいずれか１つに記載の方法。

実施形態３３
前記散乱材料は、前記光の前記波長において、少なくとも９５％の拡散反射率を有するものである、実施形態２８から３２のいずれか１つに記載の方法。

実施形態３４
前記光の前記波長は、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲である、実施形態２８から３３のいずれか１つに記載の方法。

１０、２５０、２６２、３２８、３６０、４００ 拡散反射器
１４、１００、１１４、２１４、２５４、２７２、３３０、３６２、４０２ 空洞部
１１０、２１０ 拡散反射装置
２８０ 反射板

Claims (9)

1. ガラスファイバ上に配置された被膜組成物の硬化装置において、
   ガラスファイバ上に配置された被膜組成物を囲み、第１の開口部を有する第１の端部から第２の開口部を有する第２の端部まで延伸する側壁部を有する空洞部を画定する拡散反射器であって、前記ガラスファイバが、前記空洞部を前記第１の開口部から前記第２の開口部へと通り抜け、前記側壁部は、該ガラスファイバ上に配置された前記被膜組成物に対向し散乱材料を含む内面を有するものである拡散反射器と、
   前記拡散反射器と一体に構成され、光を前記散乱材料に向けるように構成された光源と
   を含み、
   前記散乱材料は、前記光の少なくとも９０％を拡散反射するように構成され、該拡散反射された光は、前記被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものであり、
   前記散乱材料は、０．８ｇ／ｃｍ ^３ ～１．８ｇ／ｃｍ ^３ の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである装置。
2. 前記光は、３００ｎｍ～４００ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光である、請求項１に記載の装置。
3. 前記光源は、発光ダイオードを含むものである、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記空洞部は、１インチ（約２．５４ｃｍ）以下の直径を有する円筒として構成されたものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記空洞部は、前記側壁部に開口部を有する環として構成されたものである、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. ガラスファイバ上の被膜組成物の硬化方法において、
   ガラスファイバを、開口部を通って、拡散反射器の空洞部に向ける工程であって、前記ガラスファイバは、その上に配置された被膜組成物を有し、前記空洞部は、散乱材料を含む内面を有するものである工程と、
   光を前記被膜組成物に向ける工程であって、前記向ける工程は、前記光を前記散乱材料から拡散反射する工程を含み、該散乱材料は、該光の波長において少なくとも９０％の拡散反射率を有し、該拡散反射された光は、該被膜組成物を硬化するのに十分な強度を有するものである工程と
   を含み、
   前記空洞部は、０．８ｇ／ｃｍ ^３ ～１．８ｇ／ｃｍ ^３ の範囲の密度を有する部分的に焼結されたシリカスートを含むものである方法。
7. 前記ガラスファイバは、少なくとも４０ｍ／ｓの速度で、前記開口部を通って向けられるものである、請求項６に記載の方法。
8. 前記被膜組成物は、アクリル酸化合物を含むものである、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記光の前記波長は、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲である、請求項６から８のいずれか１項に記載の方法。
   

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