JPH08254623A - ライトガイド - Google Patents

ライトガイド

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Publication number
JPH08254623A
JPH08254623A JP7059284A JP5928495A JPH08254623A JP H08254623 A JPH08254623 A JP H08254623A JP 7059284 A JP7059284 A JP 7059284A JP 5928495 A JP5928495 A JP 5928495A JP H08254623 A JPH08254623 A JP H08254623A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light
diameter
light guide
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP7059284A
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English (en)
Inventor
Hidetoshi Matsumoto
英俊 松本
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP7059284A priority Critical patent/JPH08254623A/ja
Publication of JPH08254623A publication Critical patent/JPH08254623A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Thyristors (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】出射光量の分布をライトガイドの出射端の軸中
心に対して対称とする。 【構成】30度以上の曲折角を有するように固定化され
た光ファイバ5からなるライトガイドであって、光ファ
イバの光の入射端の直径d1 と出射端の直径d2とはd1
:d2 =1:0.3〜0.8を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光サイリスタ用、光源の
光を伝送する伝送用光ファイバの出射部用、伝送用光フ
ァイバの中継用等として適したライトガイドに関する。
【0002】
【従来の技術】大電力の変圧等に用いられるサイリスタ
として、電磁ノイズに強いという利点から光サイリスタ
が出現し注目されている。光サイリスタとはシリコンウ
ェハ上に形成した光電変換素子に光を照射し、光の強弱
に応じて電圧を制御するものであり、かかる光電変換素
子はシリコンウェハの中央に形成されるため、何らかの
手段で光をシリコンウェハの中央まで伝送する必要があ
る。
【0003】その手段として、図2に示すように光サイ
リスタ全体の小型化のため、光サイリスタに接続される
ライトガイドの光ファイバ7を90度曲折させるという
手段が知られている。なお、図2において、1は光源、
2はシリコンウェハ、3は光電変換素子である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、曲折させた光
ファイバで光電変換素子に光を導く場合、ライトガイド
の出射光の光強度の分布が、ライトガイドの出射端の軸
中心に対し対称でないという問題があった。かかるライ
トガイドを光サイリスタに用いた場合、非対称な分布の
出射光が光電変換素子に照射されるため、光電変換素子
の光電変換効率の低い部分に強い光が当たる場合もあ
り、光電変換素子の破壊を起こしやすい。
【0005】出射光量分布が非対称になるのは、光ファ
イバの曲折部において光ファイバ内を伝搬する光の挙動
の変化が原因と考えられる。すなわち、図6に示したよ
うに伝搬光のコア61とクラッド62との界面における
反射角が、曲折部の外周側の部分において光ファイバの
開口角より大きくなり外部に漏れてしまう。
【0006】図6に示す従来例では、ライトガイド軸の
中心の光強度が低く、かつ、光の伝搬効率が悪いという
欠点があった。また、図6に示す従来例では、光ファイ
バの曲折部での光の漏れは、図6に示すように特に光フ
ァイバの曲折部の外周側の部分で起きるため、ライトガ
イドの出射光量の分布は、直線状の光ファイバを用いた
ときの軸対称な分布とは異なり、ライトガイドの出射端
の中心とは異なる所に光量のピークがあるという欠点が
あった(図4)。
【0007】また、光源からの光を伝播用光ファイバで
伝播させて、室内の照明や床からの照明を行う場合や光
ファイバを敷設する場合等、石英系の光ファイバ、プラ
スチッククラッドシリカファイバ、多成分光ファイバ等
のガラスで構成される光ファイバは、小さな曲げを与え
ると断線する確率が高くなるという問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、これら課題を
解決しようとするものであり、30度以上の曲折角を有
するように固定化された1本の光ファイバからなるライ
トガイドであって、光の入射端の光ファイバの直径d1
と出射端の光ファイバの直径d2 との間に、 d1 :d2 =1:0.3〜0.8、 なる関係が成り立つことを特徴とするライトガイドを提
供する。
【0009】また、本発明は、30度以上の曲折角を有
するように固定化された複数本の光ファイバからなるラ
イトガイドであって、複数本の光ファイバの内の少なく
とも1本が、光の入射端の直径d1 と出射端の直径d2
との間に、 d1 :d2 =1:0.3〜0.8、 なる関係が成り立つことを特徴とするライトガイドを提
供する。
【0010】また、本発明は、光ファイバの曲折部の直
径dと曲折部の曲率Dとの間に、 D:d=1:0.01〜0.1、 なる関係が成り立つ上記ライトガイドを提供する。
【0011】以下、本発明を図面により詳細に説明す
る。図1は本発明のライトガイドを光サイリスタに使用
した場合の基本的構成図であり、図1において、1は光
源、2はシリコンウェハ、3は光電変換素子、5は光フ
ァイバ集合体である。
【0012】本発明では、光ファイバ集合体5の曲折角
が、30度以上の角度で固定化されて曲折していること
が必要であり、45度以上曲折していることが好まし
い。このようにしたのは、本発明のライトガイドの小型
化を図るためである。
【0013】光源1の光は光ファイバ集合体5で伝送さ
れ、シリコンウェハ2上の光電変換素子3に照射され
る。また、本発明において、光ファイバ集合体5の入射
端の直径d1 は光ファイバ集合体5の出射端の直径d2
より大きく、 d1 :d2 =1:0.3〜0.8、 の範囲であることが必要である。
【0014】本発明では、光ファイバ集合体5の代わり
に1本の光ファイバを使用することもでき、1本の光フ
ァイバを使用する場合には、入射端の直径d1 は1本の
光ファイバ入射端の直径となり、出射端の直径d2 は1
本の光ファイバの出射端の直径となる。
【0015】なお、上記の如く、本発明のライトガイド
に使用する光ファイバは、通常、光ファイバ束からなる
光ファイバ集合体5であるが、1本の光ファイバであっ
てもよい。ただし、1本の光ファイバを使用した場合に
は、光ファイバの曲折角を固定化するために、必要に応
じて、光ファイバを曲折した枠や筒等に入れることが望
ましい。
【0016】また、光ファイバの曲折角を固定化する手
段については、光ファイバが1本であっても、複数本で
あっても特に限定されないが、複数本の光ファイバの固
定化については、複数本の光ファイバを互いに融着、一
体化させ、光ファイバの曲折角を固定化することが、安
定した曲折角を得られるため望ましい。
【0017】本発明のライトガイドに使用する光ファイ
バは、特に限定されないが、通常、多成分ガラスファイ
バ、石英ファイバ、プラスチッククラッドシリカファイ
バ、プラスチックファイバ、液体コアファイバ等が使用
できる。また、高密度の照明光を伝搬する場合は、耐熱
性が要求され、耐熱性の高いファイバが望ましい。
【0018】本発明では以上のような構成を採ることよ
り、ライトガイドに使用する光ファイバが30度以上の
曲折角を有する場合であっても、伝搬光のコアとクラッ
ド界面において、伝搬光がほとんど全反射し、伝搬光が
光ファイバの外部に漏れてしまうことがほとんどない。
さらには、ライトガイドの出射光の光強度の分布が出射
光の中央でほぼ対称となる。
【0019】図5は出射端の直径d2 の1/5に相当す
る距離だけ光ファイバ軸方向に出射端から離れた光ファ
イバ軸方向に垂直な面であって、出射端の中心に対応す
る照射光の中心から半径が出射端の直径d2 の1/5の
範囲内の光の強度Pと、d2/d1 との関係を示した特
性図であり、曲折角は90度である。なお、図5の特性
は曲率Dの大きさに依存しない。
【0020】図5よりわかるように、d1 とd2 の関係
のより望ましい範囲は、 d1 :d2 =1:0.5〜0.65、 である。
【0021】また、本発明にかかるライトガイド曲折部
の光ファイバの直径dと曲折部の曲率Dについて、 D:d=1:0.01〜0.1、 なる関係が成立することが好ましい。かかる範囲より光
ファイバの直径dが小さいと、光ファイバのクラッド厚
が薄くなりすぎて、クラッド厚が光波長の2倍以下とな
り、透過光がクラッドを突き抜けて光損失を引き起こ
し、入射光の透過率が低下するので望ましくない。ま
た、かかる範囲より曲折部の光ファイバの直径dが大き
いと光ファイバの断線確率が高まり望ましくない。
【0022】本発明のライトガイドに使用する光ファイ
バ集合体5又は1本の光ファイバの入射端の光ファイバ
軸方向に垂直な方向の形状は、通常、ほぼ円形である
が、円形に限定されず、楕円、略略三角形、略四角形等
の多角形であってもよい。
【0023】以上述べたように、光ファイバ軸方向の形
状が円形である場合、光ファイバ集合体5又は1本の光
ファイバの入射端の直径は、機械強度維持の面から2m
m以上が望ましい。
【0024】
【実施例】
(実施例1)コアに鉛ガラス(屈折率1.62)、クラ
ッドにソーダライムガラス(屈折率1.52)を使用
し、コア径90μm及びクラッド径100μmの光ファ
イバを約1200本円柱状に束ねて、圧力をかけながら
炉を用いて加熱することにより融着一体化し、外径2m
mのロッドを得た。
【0025】このロッドを長さ10cmに切断し、両端
を光学研磨した。次にこのロッドの片端を加熱・延伸す
ることにより直径1mmに延伸し、出射端とした後、こ
のロッドの端から15mmの所をガスバーナで加熱し、
曲折半径6mm(曲率(1/6)mm-1)で90度の角
度で曲折させた。
【0026】これにより、L字型に曲折したライトガイ
ドを得た。入射端の光ファイバの直径d1 と出射端の光
ファイバの直径d2 との比は、ほぼ「d1 :d2 =1:
0.5」であった。
【0027】光源としてのLEDをこのライトガイドに
密着して取り付けた。このライトガイドからの出射光量
分布を測定したところ、曲折部での伝搬光の漏れに起因
する光量分布の不均一は見られず、ライトガイドの出射
端の軸中心に対し対称な光量分布が得られた(図3)。
【0028】(実施例2)実施例1と同様の方法によ
り、ライトガイドを作製した。入射端の光ファイバの直
径d1 と出射端の光ファイバの直径d2 との比は「d
1 :d2 =1:0.53」とした。
【0029】光源としてのLEDをこのライトガイドに
密着して取り付けた。このライトガイドからの出射光量
分布を測定したところ、曲折部での伝搬光の漏れに起因
する光量分布の不均一は見られず、実施例1と同様ライ
トガイドの出射端の軸中心に対し対称な光量分布が得ら
れた。
【0030】(実施例3)実施例1と同様の方法によ
り、ライトガイドを作製した。入射端の光ファイバの直
径d1 と出射端の光ファイバの直径d2 との比は「d
1 :d2 =1:0.65」とした。
【0031】光源としてのLEDをこのライトガイドに
密着して取り付けた。このライトガイドからの出射光量
分布を測定したところ、曲折部での伝搬光の漏れに起因
する光量分布の不均一は見られず、実施例1と同様ライ
トガイドの出射端の軸中心に対し対称な光量分布が得ら
れた。
【0032】
【発明の効果】本発明のライトガイドを光サイリスタに
使用した場合には、ライトガイドが30度以上の曲折角
を有するため、光サイリスタ全体を小型化できる。ま
た、ライトガイドに使用する光ファイバが30度以上の
曲折角を有する場合であっても、伝搬光のコアとクラッ
ド界面における反射角が曲折部の外周側の部分において
光ファイバの開口角より大きくなることがなく、伝搬光
が光ファイバの外部に漏れてしまうことがほとんどない
ため、光の伝播効率がよい。
【0033】また、出射光量の分布をライトガイドの出
射端の軸中心に対して対称とできる。さらに、出射端側
の照射部分の光の密度を増加できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のライトガイドを光サイリスタに使用し
た場合の基本的構成図
【図2】従来のライトガイドを光サイリスタに使用した
場合の基本的構成図
【図3】実施例1のライトガイドの出射光分布特性図
【図4】従来のライトガイドの出射光分布特性図
【図5】(d2 /d1 )と光強度Pとの相関関係を示し
た特性図
【図6】従来のライトガイドの光の進行を示す概要図
【符号の説明】
1:光源 2:シリコンウェハ 3:光電変換素子 5:光ファイバ集合体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】30度以上の曲折角を有するように固定化
    された1本の光ファイバからなるライトガイドであっ
    て、光の入射端の光ファイバの直径d1 と出射端の光フ
    ァイバの直径d2 との間に、 d1 :d2 =1:0.3〜0.8、 なる関係が成り立つことを特徴とするライトガイド。
  2. 【請求項2】30度以上の曲折角を有するように固定化
    された複数本の光ファイバからなるライトガイドであっ
    て、複数本の光ファイバの内の少なくとも1本が、光の
    入射端の直径d1 と出射端の直径d2 との間に、 d1 :d2 =1:0.3〜0.8、 なる関係が成り立つことを特徴とするライトガイド。
  3. 【請求項3】光ファイバの曲折部の直径dと曲折部の曲
    率Dとの間に、 D:d=1:0.01〜0.1、 なる関係が成り立つ請求項1又は2のライトガイド。
JP7059284A 1995-03-17 1995-03-17 ライトガイド Pending JPH08254623A (ja)

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JP7059284A JPH08254623A (ja) 1995-03-17 1995-03-17 ライトガイド

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005088369A1 (ja) * 2004-03-16 2005-09-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 照射光伝達用光ファイバ及びそれを備えた光照射装置
JP2012524302A (ja) * 2009-04-14 2012-10-11 オーエフエス ファイテル,エルエルシー ファイバベースのレーザコンバイナ

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