JPH03188877A - ファイバ光消息子と光分布の制御方法 - Google Patents
ファイバ光消息子と光分布の制御方法Info
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- JPH03188877A JPH03188877A JP2275471A JP27547190A JPH03188877A JP H03188877 A JPH03188877 A JP H03188877A JP 2275471 A JP2275471 A JP 2275471A JP 27547190 A JP27547190 A JP 27547190A JP H03188877 A JPH03188877 A JP H03188877A
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Classifications
-
- 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
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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- G02B6/421—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical component consisting of a short length of fibre, e.g. fibre stub
-
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
この発明は、ファイバ光学部品、特に光力学療法に使用
されるファイバ光療法消息子に関する。
されるファイバ光療法消息子に関する。
発明の背景
光力学療法は、癌のような種々の重病の治療のために光
活性化化学薬品を使用することに関係する。実際には、
光活性化化学薬品、例えばクアドラ・ロジック・チクノ
ロシーズ、インコーホレイテッド（Ｏｕａｄｒａ Ｌｏ
ｇｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、 Ｉｎｃ、 ）の
ホトフリン（Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ）を患者内に注入し癌
細胞に蓄積する。ある期間後、通常２日後、ファイバ光
療法消息子の拡散先端を経てレーザー光を癌部位に送り
込み、化学薬品を活性化し癌を治療する。
活性化化学薬品を使用することに関係する。実際には、
光活性化化学薬品、例えばクアドラ・ロジック・チクノ
ロシーズ、インコーホレイテッド（Ｏｕａｄｒａ Ｌｏ
ｇｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、 Ｉｎｃ、 ）の
ホトフリン（Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ）を患者内に注入し癌
細胞に蓄積する。ある期間後、通常２日後、ファイバ光
療法消息子の拡散先端を経てレーザー光を癌部位に送り
込み、化学薬品を活性化し癌を治療する。
代表的な場合、レーザー光は、医学用レーザー例えば色
素レーザーヘッドをポンピングする高出力アルゴンレー
ザーにより治療消息子の集光レンズとカップリングファ
イバ（ジャンパー）を経て供給される。これらのレーザ
ーにより発生される光は、小さい出射角（ｌａｕｎｃｈ
ａｎｇｌｅ）（出力角）、代表的にｌＯｏを有し、約
６３０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有するガウスビー
ムの形をしている。
素レーザーヘッドをポンピングする高出力アルゴンレー
ザーにより治療消息子の集光レンズとカップリングファ
イバ（ジャンパー）を経て供給される。これらのレーザ
ーにより発生される光は、小さい出射角（ｌａｕｎｃｈ
ａｎｇｌｅ）（出力角）、代表的にｌＯｏを有し、約
６３０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有するガウスビー
ムの形をしている。
治療消息子は、レーザー又はジャンパーからの光をファ
イバに結合するためのコネクタを一端に、レーザー光を
拡散し患者に送り込む拡散先端を他端にそなえる１本の
ファイバ光ケーブルから構成される。三つの型の拡散先
端、すなわちシリンダーディフューザ、球ディフューザ
及びマイクロレンズがある。各型のディフューザは、臨
床家の計算に基づく治療のための異なる光出力レベルと
持続期間を必要とする。治療に使用されるディフューザ
の型は、治療の型と治療領域の位置に基づく所定のプロ
トコール（ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従って選択される。
イバに結合するためのコネクタを一端に、レーザー光を
拡散し患者に送り込む拡散先端を他端にそなえる１本の
ファイバ光ケーブルから構成される。三つの型の拡散先
端、すなわちシリンダーディフューザ、球ディフューザ
及びマイクロレンズがある。各型のディフューザは、臨
床家の計算に基づく治療のための異なる光出力レベルと
持続期間を必要とする。治療に使用されるディフューザ
の型は、治療の型と治療領域の位置に基づく所定のプロ
トコール（ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従って選択される。
通常、ディフューザを出るレーザー光が均一な出力分布
を有することが望ましい。均一な出力分布は、高出力密
度領域による健康な組織の損傷（バーニング）を起こす
ことなく最大の治療効果を与える。しかし、レーザーを
出る光ビームの出力角が小さいので、大部分は治療消息
子ファイバの一５＝ 前方に投射する低次モードが光伝送の間に励起され、デ
ィフューザ内の得られた高密度の低次モードがディフュ
ーザを出る光の不均一な出力分布を起こす。低次モード
の高い数により起こされる他の問題は、大部分の光がシ
リンダーディフューザの先端に投射するか球ディフュー
ザ又はマイクロレンズの小領域に集束され、これにより
高出力密度の領域を生じることである。ディフューザに
おける高出力密度領域に発生したホットスポットは、バ
ーニングを起こし治療消息子の有用寿命を短くする。
を有することが望ましい。均一な出力分布は、高出力密
度領域による健康な組織の損傷（バーニング）を起こす
ことなく最大の治療効果を与える。しかし、レーザーを
出る光ビームの出力角が小さいので、大部分は治療消息
子ファイバの一５＝ 前方に投射する低次モードが光伝送の間に励起され、デ
ィフューザ内の得られた高密度の低次モードがディフュ
ーザを出る光の不均一な出力分布を起こす。低次モード
の高い数により起こされる他の問題は、大部分の光がシ
リンダーディフューザの先端に投射するか球ディフュー
ザ又はマイクロレンズの小領域に集束され、これにより
高出力密度の領域を生じることである。ディフューザに
おける高出力密度領域に発生したホットスポットは、バ
ーニングを起こし治療消息子の有用寿命を短くする。
レーザーと治療消息子の間のカップリングファイバ（ジ
ャンパー）の追加は、レーザー光をある程度モード混合
する傾向があるので、光がジャンパーを出る時、いっそ
う高次のモード、例えば２８゜全角度に広がった。しか
し、治療ファイバは、通常、ジャンパーの追加により満
たされるより高次の利用可能なモード、例えば４２°全
角度を有する。
ャンパー）の追加は、レーザー光をある程度モード混合
する傾向があるので、光がジャンパーを出る時、いっそ
う高次のモード、例えば２８゜全角度に広がった。しか
し、治療ファイバは、通常、ジャンパーの追加により満
たされるより高次の利用可能なモード、例えば４２°全
角度を有する。
更に、バヤンパーは、光損失を増し、ディフューザに送
り込まれる出力の減少を来す。
り込まれる出力の減少を来す。
ディフューザに送り込まれる光の高次モードを励起する
多数の他の既知の方法がある。第１の方法は、ファイバ
中に曲がりをつくらせ、これによりモード混合と得られ
た高次モードの充足を起こす。しかし、どの高次モード
が満たされるかを予測する方法がなくファイバ上の応力
が破壊を起こさせファイバの寿命を短くしうる。
多数の他の既知の方法がある。第１の方法は、ファイバ
中に曲がりをつくらせ、これによりモード混合と得られ
た高次モードの充足を起こす。しかし、どの高次モード
が満たされるかを予測する方法がなくファイバ上の応力
が破壊を起こさせファイバの寿命を短くしうる。
第２の方法は、ファイバの平坦な研磨端にサファイア−
のディフューザを突き合せることにより治療消息子を形
成することである。光は、ディフューザに入るとモード
混合しディフューザを出るいっそう均一な出力分布を生
じる。しかし、この方法に関しても多くの問題がある。
のディフューザを突き合せることにより治療消息子を形
成することである。光は、ディフューザに入るとモード
混合しディフューザを出るいっそう均一な出力分布を生
じる。しかし、この方法に関しても多くの問題がある。
ホットスポットがディフューザとファイバの間の接続部
で形成される。接続部が消息子の残りより弱くなる傾向
があり、サファイア−シリンダーディフューザの長さが
破壊の可能性のために制限される。
で形成される。接続部が消息子の残りより弱くなる傾向
があり、サファイア−シリンダーディフューザの長さが
破壊の可能性のために制限される。
第３の方法は、ファイバ端部に円錐形状にテーパを付け
、該端部を円筒状の開口を有するディフューザに挿入す
ることである。ファイバ端部の角８ 度は、制御された仕方で光損失を生じ高次モードを満た
し拡散光のいっそう均一な出力分布をもたらす。しかし
、ファイバの先端は、高出力密度と局部的ホットスポッ
トを起こす低次モードをまだ保持している。更に、消息
子の長さが制限される。
、該端部を円筒状の開口を有するディフューザに挿入す
ることである。ファイバ端部の角８ 度は、制御された仕方で光損失を生じ高次モードを満た
し拡散光のいっそう均一な出力分布をもたらす。しかし
、ファイバの先端は、高出力密度と局部的ホットスポッ
トを起こす低次モードをまだ保持している。更に、消息
子の長さが制限される。
したがって、この発明の主目的は、ファイバ光治療消息
子の光フアイバ内に励起される光モードを制御し、これ
により治療消息子の光ディフューザ内の高出力密度領域
を除き、ディフューザから出る光出力分布の制御を可能
にする光フアイバ構造を提供することである。
子の光フアイバ内に励起される光モードを制御し、これ
により治療消息子の光ディフューザ内の高出力密度領域
を除き、ディフューザから出る光出力分布の制御を可能
にする光フアイバ構造を提供することである。
この発明の他の目的は、レーザー光源に直接結合するフ
ァイバ光消息子を提供してファイバを結合するための必
要品（ジャンパー）と治療ファイバから関連する光損失
を除き、これによりディフューザに送り込まれる光出力
を増加することである。
ァイバ光消息子を提供してファイバを結合するための必
要品（ジャンパー）と治療ファイバから関連する光損失
を除き、これによりディフューザに送り込まれる光出力
を増加することである。
更に、この発明の目的は、ディフューザからの均一な光
出力分布を提供しうるファイバ光治療消息子を提供する
ことである。
出力分布を提供しうるファイバ光治療消息子を提供する
ことである。
他にこの発明の目的は、経済的に製造することができ、
かつ使用が容易な改良型ファイバ光消息子を提供するこ
とである。
かつ使用が容易な改良型ファイバ光消息子を提供するこ
とである。
この発明の他の目的は、一部は明らかであり、一部は以
下にいっそう詳細に指摘される。
下にいっそう詳細に指摘される。
この発明の目的、利点、特徴、特性及び関係は、この発
明の原理を用い、種々の仕方を示す代表例を述べる以下
の詳細な説明から更によく理解されるであろう。
明の原理を用い、種々の仕方を示す代表例を述べる以下
の詳細な説明から更によく理解されるであろう。
発明の要約
この発明に従って構成されるファイバ光消息子は、消息
子の光軸に関してある出射角（出力角）で光を放出する
レーザー光源にファイバを結合する入力端と、レーザー
光を分散するディフューザをそなえた出力端とを有する
１本の光ファイバからなる。入力端の端面は、消息子の
光軸に直交する平面に関してファイバ内に所望の光モー
ドを励起するように選ばれた角度を付けられる。
子の光軸に関してある出射角（出力角）で光を放出する
レーザー光源にファイバを結合する入力端と、レーザー
光を分散するディフューザをそなえた出力端とを有する
１本の光ファイバからなる。入力端の端面は、消息子の
光軸に直交する平面に関してファイバ内に所望の光モー
ドを励起するように選ばれた角度を付けられる。
この発明は、治療消息子のディフューザから発散する光
の出力分布をレーザー出射角、ファイバ９ ０ の材料特性及び治療消息子の端面角に基づいて予測する
ことができ、これによりディフューザから発散する光の
均一出力分布をもたらす端面角の選択を可能にし、かく
してディフューザ中の高出力密度領域により形成される
ホットスポットを除くので、従来の治療消息子にまさる
利点を有する。
の出力分布をレーザー出射角、ファイバ９ ０ の材料特性及び治療消息子の端面角に基づいて予測する
ことができ、これによりディフューザから発散する光の
均一出力分布をもたらす端面角の選択を可能にし、かく
してディフューザ中の高出力密度領域により形成される
ホットスポットを除くので、従来の治療消息子にまさる
利点を有する。
高次モードを励起するためのパヤンパーはもはや必要が
なく、これにより光損失が減少するので、ディフューザ
に送り込まれるいっそう大きい光出力かもたられ、また
治療消息子を用いる全費用の低減がもたらされる。更に
、ディフューザは、直接ファイバ上に形成することがで
きるので、これによりディフューザ／ファイバ界面にお
けるホットスポットを除き、いっそう強いディフューザ
の使用が可能となり、かつ消息子の製造費を低減する。
なく、これにより光損失が減少するので、ディフューザ
に送り込まれるいっそう大きい光出力かもたられ、また
治療消息子を用いる全費用の低減がもたらされる。更に
、ディフューザは、直接ファイバ上に形成することがで
きるので、これによりディフューザ／ファイバ界面にお
けるホットスポットを除き、いっそう強いディフューザ
の使用が可能となり、かつ消息子の製造費を低減する。
（実施例）
第１図は、医学用レーザーのようなレーザー光源１１に
接続されたファイバ光治療消息子１０を示す。
接続されたファイバ光治療消息子１０を示す。
レーザー光源は、集光レンズ１６により出力コネクタ１
５で集束されるレーザー光ビーム１４をつくるための既
知の型のレーザー１２、例えば色素レーザーヘッドをポ
ンピングする高出力アルゴンレーザーから構成される。
５で集束されるレーザー光ビーム１４をつくるための既
知の型のレーザー１２、例えば色素レーザーヘッドをポ
ンピングする高出力アルゴンレーザーから構成される。
医学用レーザー１１の光ビームは、代表的に約６３０ｎ
ｍの波長を有し、４ワツトの対応する治療消息子出力レ
ベルを有するがウス出力分布を有する。光ビームは、治
療消息子の第２図の光軸１８に関して同軸である円錐１
７をなしてレーザーを出、光軸１８に関して第２図の半
角（出射角）１９ （シータＸ）を有する。
ｍの波長を有し、４ワツトの対応する治療消息子出力レ
ベルを有するがウス出力分布を有する。光ビームは、治
療消息子の第２図の光軸１８に関して同軸である円錐１
７をなしてレーザーを出、光軸１８に関して第２図の半
角（出射角）１９ （シータＸ）を有する。
再び、第１図に戻ると、治療消息子１０は、入力端２１
と出力端２２を有する１本の光ファイバ２０から構成さ
れる。光ファイバは、従来型の構造を有し、クラッド材
料２４により囲まれた光を導くコア２３からなる。クラ
ッド材料は、コア材料の屈折率より低い屈折率を有し、
これによりコア内全域で反射された光線がコア内で適当
な方向を有するようにする。任意の既知型の光ファイバ
、例えば、ガラス、溶融シリカ、又はアクリレート又は
メタクリレートのような重合体のコアがガラス又は重合
体１１− １２− クラッドにより囲まれた光ファイバをこの発明の治療消
息子において用いることができる。ファイバに入る光線
は、屈折しファイバの軸に関して第２図の内角（シータ
Ｙ）２５で伝搬する。光線が伝搬する各内角は、ファイ
バのモードに対応する。
と出力端２２を有する１本の光ファイバ２０から構成さ
れる。光ファイバは、従来型の構造を有し、クラッド材
料２４により囲まれた光を導くコア２３からなる。クラ
ッド材料は、コア材料の屈折率より低い屈折率を有し、
これによりコア内全域で反射された光線がコア内で適当
な方向を有するようにする。任意の既知型の光ファイバ
、例えば、ガラス、溶融シリカ、又はアクリレート又は
メタクリレートのような重合体のコアがガラス又は重合
体１１− １２− クラッドにより囲まれた光ファイバをこの発明の治療消
息子において用いることができる。ファイバに入る光線
は、屈折しファイバの軸に関して第２図の内角（シータ
Ｙ）２５で伝搬する。光線が伝搬する各内角は、ファイ
バのモードに対応する。
ファイバの開口数（Ｎ、Ａ、）は、光がファイバ中を伝
搬するすることができる最大内角（最高次モード）であ
る、ファイバの臨界角を決定する。光線の内角が臨界角
を超える場合、光線はクラッドによりコア内に反射され
なくてファイバ内の光出力の減少を生じる。ファイバの
臨界角は、ファイバの最大受入れ角（ａｃｃｅｐｔａｎ
ｃｅ ａｎｇｌｅ）、すなわち、臨界角に等しい内角で
ファイバ中に光線を生じる、ファイバの光軸に直角な平
面状端面を有するファイバ入力端への出射角に対応する
。ファイバは、それぞれ１．４６及び１．４１のコア及
びクラッド屈折率を有し、かつ２２° （半角）の最大
受入れ角に対応する０、３７のＮ、 Ａ、を有する０、
４００ミリメートルコア直径のＨＣ８■ 標準Ｎ、
Ａ、ファイバであることが好ましい。
搬するすることができる最大内角（最高次モード）であ
る、ファイバの臨界角を決定する。光線の内角が臨界角
を超える場合、光線はクラッドによりコア内に反射され
なくてファイバ内の光出力の減少を生じる。ファイバの
臨界角は、ファイバの最大受入れ角（ａｃｃｅｐｔａｎ
ｃｅ ａｎｇｌｅ）、すなわち、臨界角に等しい内角で
ファイバ中に光線を生じる、ファイバの光軸に直角な平
面状端面を有するファイバ入力端への出射角に対応する
。ファイバは、それぞれ１．４６及び１．４１のコア及
びクラッド屈折率を有し、かつ２２° （半角）の最大
受入れ角に対応する０、３７のＮ、 Ａ、を有する０、
４００ミリメートルコア直径のＨＣ８■ 標準Ｎ、
Ａ、ファイバであることが好ましい。
ディフューザ２６、例えばシリンダーディフューザは、
ファイバ出力端２２に形成される。ディフューザは、最
初にファイバ出力端のクラッドの一区画を除きファイバ
コアを露出させ、次いでコア材料より高いか等しい屈折
率を有する材料、例えば、ガラス又は重合体で該クラッ
ド区画を置換することにより形成される。置換材料は、
拡散媒質、例えばミクロン寸法のガラスピーズ、酸化ア
ルミニウム又は酸化亜鉛で含浸される。より高いか等し
い屈折率の置換材料は、ファイバコア内を伝送された光
がディフューザから外に反射されることを可能にする。
ファイバ出力端２２に形成される。ディフューザは、最
初にファイバ出力端のクラッドの一区画を除きファイバ
コアを露出させ、次いでコア材料より高いか等しい屈折
率を有する材料、例えば、ガラス又は重合体で該クラッ
ド区画を置換することにより形成される。置換材料は、
拡散媒質、例えばミクロン寸法のガラスピーズ、酸化ア
ルミニウム又は酸化亜鉛で含浸される。より高いか等し
い屈折率の置換材料は、ファイバコア内を伝送された光
がディフューザから外に反射されることを可能にする。
拡散材料は、コアから屈折して出た光を分散させる。
ファイバ入力端２１は、光をファイバコア内に受は入れ
るための第２図に示す角度をつけた端面３０と、治療消
息子１０を医学用レーザー１１に結合するためレーザー
出力コネクタ１５と係合する、第１図に示す入力コネク
タ３１とを有する。
るための第２図に示す角度をつけた端面３０と、治療消
息子１０を医学用レーザー１１に結合するためレーザー
出力コネクタ１５と係合する、第１図に示す入力コネク
タ３１とを有する。
第２図によれば、ファイバ端面３０は、ファイバの軸に
直角な平面３６に関して端面角（シータＦ）＝１３ ４− ３５を有する。角シータＦ３５は、ファイバの高次モー
ドがレーザー光により励起され、これによりディフュー
ザから発散する光のいっそう均一な出力分布をつくり、
ディフューザ内にホットスポットが生成することを防止
するように選ばれる。角シータＦ３５は、臨界角を超え
ないようにして、これにより光がファイバから逃げない
ように限定される。
直角な平面３６に関して端面角（シータＦ）＝１３ ４− ３５を有する。角シータＦ３５は、ファイバの高次モー
ドがレーザー光により励起され、これによりディフュー
ザから発散する光のいっそう均一な出力分布をつくり、
ディフューザ内にホットスポットが生成することを防止
するように選ばれる。角シータＦ３５は、臨界角を超え
ないようにして、これにより光がファイバから逃げない
ように限定される。
ファイバ内で励起されるモードは、次の関係式（スネル
の法則から） （式中のｎｌはまわりの媒質の屈折率で、ｎ２はファイ
バコアの屈折率である。） により予測することができる。
の法則から） （式中のｎｌはまわりの媒質の屈折率で、ｎ２はファイ
バコアの屈折率である。） により予測することができる。
この関係は、理論上のみの式であって種々の材料純度及
び表面効果により影響を受ける。
び表面効果により影響を受ける。
発明の実施は、例によって最もよく理解される。
１．４６のコア屈折率と００の入力端面角（シータＦ）
とを有するファイバ光消息子を１０°全角の出射角（シ
ータＸ）を有するレーザーについて用いた場合、ファイ
バ内に励起されるモード（シータＹ）は、下記の表に示
される。
とを有するファイバ光消息子を１０°全角の出射角（シ
ータＸ）を有するレーザーについて用いた場合、ファイ
バ内に励起されるモード（シータＹ）は、下記の表に示
される。
シータＦ シータＸ
Ｏｏ ５８
０° ４゜
θ° ３゜
０’ ２゜
θ° １６
０° ０゜
０° −１゜
θ° −２゜
０° −３゜
θ° −４゜
０° −５゜
シータＹ
３．４゜
２．７゜
２．１゜
＝１．４゜
０．７８
０゜
０．７゜
１．４゜
２．１゜
２．７゜
３．４゜
第３図に示すように治療ファイバの前方に投射する低次
モードのみが励起される。これは、第６図の（ａ）に示
すようなファイバ内光のガウス出力分布をもたらし、デ
ィフューザから発散する光の不均一分布を生じる。
モードのみが励起される。これは、第６図の（ａ）に示
すようなファイバ内光のガウス出力分布をもたらし、デ
ィフューザから発散する光の不均一分布を生じる。
１．４６のコア屈折率と１０°の入力端面角（シータＦ
）を有するファイバ光消息子を同一レーザーと共に用い
た場合、ファイバの高次モード（シータＹ）が下記の表
に示すように励起される。
）を有するファイバ光消息子を同一レーザーと共に用い
た場合、ファイバの高次モード（シータＹ）が下記の表
に示すように励起される。
シータＦ シータＸ
１０° ５゜
ｌＯｏ ４゜
１０° ３゜
ｌＯｏ ２゜
１０° １’
ｌＯｏ ０゜
ｌＯｏ −１０
１θ° −２゜
ｌＯｏ −３゜
１０’ −４゜
ｌＯｏ −５゜
シータＹ
０．２゜
０．５゜
１．１’
１．８゜
２．５゜
３．１゜
３．８゜
４．５゜
５．２゜
５．９゜
６．６０
第４図に示すようにファイバの高次モードが満たされ、
第６図の（ｂ）に示すようにファイバ内の光のいっそう
均一な分布があり、ディフューザから発散する光のいっ
そう均一な分布を生じる。
第６図の（ｂ）に示すようにファイバ内の光のいっそう
均一な分布があり、ディフューザから発散する光のいっ
そう均一な分布を生じる。
第５図によれば、ファイバ端面角を更に増した場合、フ
ァイバのなおいっそう高次のモードが励起され、ファイ
バ中の光の、得られた断面出力分布は第６図（ｃ）に示
すように複数のピークが発生する。
ァイバのなおいっそう高次のモードが励起され、ファイ
バ中の光の、得られた断面出力分布は第６図（ｃ）に示
すように複数のピークが発生する。
上記の例におけるファイバは、２２°の半角の最大受入
れ角を有する。したがって、上記例のレーザーを用いて
臨界角を超えないような最大端面角（シータＦ）は、３
５°である。
れ角を有する。したがって、上記例のレーザーを用いて
臨界角を超えないような最大端面角（シータＦ）は、３
５°である。
ファイバ端面角を変えることにより、ディフューザから
発散する光の分布を変えることができる。
発散する光の分布を変えることができる。
したがって、固定された出射角を有する特定のレーザー
が与えられれば、消息子入力端面角は、所望の出力を与
えるように選ぶことができる。現在使用されている医学
用レーザーが与えられれば、伝送要求に応じてファイバ
端面角は、０．５から４５゜までの範囲にすることがで
きる。大部分の適用に対して５°ないし３０°の端面角
が望ましい。
が与えられれば、消息子入力端面角は、所望の出力を与
えるように選ぶことができる。現在使用されている医学
用レーザーが与えられれば、伝送要求に応じてファイバ
端面角は、０．５から４５゜までの範囲にすることがで
きる。大部分の適用に対して５°ないし３０°の端面角
が望ましい。
７−
８−
治療消息子は、シリンダーディフューザを有する例で説
明されたが、この発明は球ディフューザ又はマイツロレ
ンズについても同様に有効である。
明されたが、この発明は球ディフューザ又はマイツロレ
ンズについても同様に有効である。
更に、ファイバ光消息子は、直接レーザーに結合した形
で示されている。しかし、この発明は、消息子とレーザ
ーの間にカップリングファイバ（ジャンパー）をつけて
用いることもできる。
で示されている。しかし、この発明は、消息子とレーザ
ーの間にカップリングファイバ（ジャンパー）をつけて
用いることもできる。
第１図は、レーザー光源に関して示したこの発明のファ
イバ光治療消息子の部分切取斜視図、第２図は、第１図
のファイバ光消息子の角度をつけた入力端面の略図、 第３図は、０°の端面角を有する治療消息子とそのファ
イバ内に励起された代表的な光モートを示す略図、 第４図は、１０°の端面角を有する治療消息子とそのフ
ァイバ内に励起された代表的な光モードを示す略図、 第５図は、３０°の端面角を有する治療消息子とそのフ
ァイバ内に励起された代表的な光モートを示す略図、 第６図は第３図、第４図及び第５図のファイバ内の光出
力分布を示すグラフである。 １０・・・ファイバ光治療消息子 １１・・・レーザー光源 １２・・・レーザー １４・・・レーサー光ビーム １５・・・出力コネクタ １６・・・集光レンズ １８・・・光軸 Ｉ９・・・半角（出射角） ２０・・・光ファイバ ２１・・・入ツノ端 ２２・・・出力端 ２３・・・コア ２４・・・クラッド ２５・・・内角 ２６・・・ディフューザ ３０・・・角度をつけた端面 ３１・・・入力コネクタ ３５・・・端面角 ３６・・・ファイバ軸に直角な平面。
イバ光治療消息子の部分切取斜視図、第２図は、第１図
のファイバ光消息子の角度をつけた入力端面の略図、 第３図は、０°の端面角を有する治療消息子とそのファ
イバ内に励起された代表的な光モートを示す略図、 第４図は、１０°の端面角を有する治療消息子とそのフ
ァイバ内に励起された代表的な光モードを示す略図、 第５図は、３０°の端面角を有する治療消息子とそのフ
ァイバ内に励起された代表的な光モートを示す略図、 第６図は第３図、第４図及び第５図のファイバ内の光出
力分布を示すグラフである。 １０・・・ファイバ光治療消息子 １１・・・レーザー光源 １２・・・レーザー １４・・・レーサー光ビーム １５・・・出力コネクタ １６・・・集光レンズ １８・・・光軸 Ｉ９・・・半角（出射角） ２０・・・光ファイバ ２１・・・入ツノ端 ２２・・・出力端 ２３・・・コア ２４・・・クラッド ２５・・・内角 ２６・・・ディフューザ ３０・・・角度をつけた端面 ３１・・・入力コネクタ ３５・・・端面角 ３６・・・ファイバ軸に直角な平面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ファイバ光消息子の光軸に関してある出力角で光の
軸を有するレーザー光源で使用するための前記ファイバ
光消息子において、該消息子が イ、コア及びクラッドを有し、前記コアがその開口数に
より定められる利用しうるモー ド範囲を有し、前記コア及び前記クラッド がそれぞれ前記コアが前記クラッドより高 い屈折率を有するように選ばれた屈折率を 有し、これにより光を前記コアのモードの 中で前記ファイバの長さ方向に伝搬するこ とを可能にした１本の光ファイバと、 ロ、前記光ファイバの一端に、前記ファイバ内を伝搬し
た光を分散するディフューザを 有する出力端と、 ハ、前記ファイバの他端に、前記レーザーからの光を前
記ファイバ中へ結合する入力端 であってしかも前記光軸に直角な平面と入 力端面の平面の間の角として定義される前 記端面角として前記ファイバの所望モード を励起するために選択された端面角を有す る入力端とをそなえ、これにより前記ディ フューザから分散される所望の光分布をつ くるようにしたことを特徴とするファイバ 光消息子。 ２、前記端面角が０．５°ないし４５°の範囲内である
請求項１記載のファイバ光消息子。 ３、前記ディフューザがシリンダーディフューザである
請求項１記載のファイバ光消息子。 ４、前記ディフューザが球ディフューザである請求項１
記載のファイバ光消息子。 ５、前記ディフューザがマイクロレンズである請求項１
記載のファイバ光消息子。 ６、前記ファイバが２２゜（半角）の最大受入れ角に対
応する０．３７の開口数を有する請求項１記載のファイ
バ光消息子。 ７、前記ファイバが２９゜（半角）の最大受入れ角に対
応する０．４８の開口数を有する請求項１記載のファイ
バ光消息子。 ８、前記入力端面角が５゜ないし３０゜の範囲内である
請求項６記載のファイバ光消息子。 ９、前記ファイバ入力端を前記レーザーに結合するため
のカップリングファイバを更にそなえる請求項１記載の
ファイバ光消息子。 １０、イ、ファイバ光消息子の光軸に関してある出力角
で光の軸を有するレーザー光源を用 意すること、 ロ、前記光を前記消息子の入力端面に結合すること、 ハ、前記消息子の入力端面を前記消息子軸に直角な平面
に関して角度を付け前記角度を 前記ファイバの所望モードを励起するよう に選び、これにより前記ディフューザから 分散される所望の光分布をつくる段階をそ なえるファイバ光消息子のディフューザか らの光分布の制御方法。 １１、入力端面角を０．５゜ないし４５゜の範囲内に選
ぶ段階を更にそなえる請求項１０記載の方法。 １２、前記ディフューザがシリンダーディフューザであ
る請求項１０記載の方法。 １３、前記ディフューザが球ディフューザである請求項
１０記載の方法。 １４、前記ディフューザがマイクロレンズである請求項
１０記載の方法。 １５、カップリングファイバを設ける段階及び前記入力
端面を前記レーザーに前記カップリングファイバをを介
して結合する段階を更にそなえる請求項１０記載の方法
。 １６、前記ファイバが２２゜（半角）の最大受入れ角に
対応する０．３７の開口数を有する請求項１０記載の方
法。 １７、前記ファイバが２９゜（半角）の最大受入れ角に
対応する０．４８の開口数を有する請求項１０記載の方
法。 １８、入力端面角を５゜ないし３０゜の範囲内に選ぶ段
階を更にそなえる請求項１６記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/421,677 US4995691A (en) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | Angled optical fiber input end face and method for delivering energy |
| US421677 | 1989-10-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188877A true JPH03188877A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=23671570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2275471A Pending JPH03188877A (ja) | 1989-10-16 | 1990-10-16 | ファイバ光消息子と光分布の制御方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4995691A (ja) |
| JP (1) | JPH03188877A (ja) |
| DE (1) | DE4032184A1 (ja) |
| FR (1) | FR2653235B1 (ja) |
| GB (1) | GB2237124A (ja) |
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