KR20180094917A - 섬유 광학체 조명 전달 시스템으로부터의 발산 광 - Google Patents

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알리레자 미르세파시
로날드 티. 스미스
마이클 제이. 파팍
천구앙 디아오
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노바르티스 아게
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Abstract

광원으로부터, 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된 광섬유; 및 근위 단부에서 광섬유로부터 조명 광을 수용하도록 그리고 넓은 각도로 원위 단부에서 조명 광을 방출하도록 구성된, 광섬유의 원위 단부에 위치되는, 광-산란 요소를 포함하는 조명 섬유 광학체가 제공된다. 조명 섬유 광학체는, 광원으로부터, 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된 광섬유를 제공하는 것; 그리고 근위 단부에서 광섬유로부터 조명 광을 수용하도록 그리고 넓은 각도로 원위 단부에서 조명 광을 방출하도록 구성된, 광섬유의 원위 단부에 위치되는, 광-산란 요소를 생성하는 것에 의해서 제조될 수 있다.

Description

섬유 광학체 조명 전달 시스템으로부터의 발산 광
본 특허 문헌은 섬유 광학체 조명기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 특허 문헌은 넓은 광 방출 각도를 가지는 얇은 섬유 광학체 조명기에 관한 것이다.
유리체-망막 수술적 시술 중과 같은, 후방부 영역 내의 안과 수술 중에는, 수술 영역을 조명하는 것이 최우선이 된다. 작은 절개부가 조명기 삽입에 충분하도록, 조명기는 작은 직경을 가질 필요가 있다. 동시에, 조명기는, 가장 큰 가능 지역을 조명하기 위해서 가능한 한 넓은 각도로 조명 광을 방출할 필요가 있다. 방출 각도는 개구수(numerical aperture)에 의해서 그에 따라 섬유의 직경에 의해서 제어된다. 일반적으로, 더 넓은 방출 각도의 달성은 더 두꺼운 섬유를 필요로 한다. 그에 따라, 작은 섬유 직경 및 큰 조명 각도에 관한 이러한 2가지 설계 기준은 서로 직접적으로 경합되며, 그에 따라 양호한 설계 최적화를 달성하는데 있어서 진정한 난제가 된다.
일부 기존 조명기는, 광섬유를 선단부를 향해 작은 직경으로 테이퍼링(tapering)함으로써 조명 각도를 증가시킨다. 광선의 분석은, 그러한 섬유 광학체 조명기가, 섬유의 개구수가 본래 지원할 수 있는 각도에 비해서 더 큰 각도로 광선을 방출할 수 있다는 것을 보여준다. 섬유의 테이퍼링은 전형적으로 열적, 기계적, 또는 화학적으로 실시된다.
그러나, 이러한 테이퍼링된 섬유 조명기의 성능은 정밀하게 정확한 테이퍼 각도로 섬유를 제조하는 것에 매우 민감한 것으로 밝혀졌다. 이러한 작은 공차를 유지하는 것은 상당한 제조상의 난제이다. 또한, 더 큰 각도 발산을 달성하는 것은, 섬유 코어 및 크래딩(cladding)의 굴절률에 대한 엄격한 설계 요건을 또한 야기한다.
기계적, 방사선적 또는 화학적 프로세스에 의해서 광섬유의 선단부를 변경하는 것에 의해서 다른 조명기가 제조된다. 그러나, 이러한 종종 강제적인 제조 단계 중에 섬유의 무결성(integrity)을 보존하기 위해서, 이러한 섬유를 통상적으로 지지를 위한 제조 외피, 또는 자켓으로 감싸야 한다. 이러한 요건은 전형적으로 제조를 복잡하게 하고 더 고비용이 되게 한다.
또한, 오늘날의 수술 실무에서, 의사는 전형적으로 파코-선단부(phaco-tip)를 한 손으로 잡고 다른 손으로 유리체 절단기를 잡으며, 파코-선단부 및 유리체 절단기 모두는 지정된 절개부를 통해서 눈 내로 진입된다. 그에 따라, 제3 절개부를 통해서 삽입된 조명기를 들고 있을 추가의 고도로 훈련된 간호사 또는 보조 의료 전문가가 필요하다. 만약 조명기가 다른 수술 장치 중 하나와 통합될 수 있다면, 이는 제3의 손의 필요성을 제거하여, 2-손(two-handed) 또는 양손의 수술적 시술을 의사 혼자 하게 할 수 있다. 이러한 안과 시술에 필요한 수술 전문가의 수를 줄이는 것은 많은 장점을 가질 수 있다.
또한, 더 적은 절개부를 요구하는 것은, 안과 수술의 절개부에 의해서 유발되는 눈의 변형 및 구조적 약화를 감소시킬 수 있다.
오늘날의 조명기로 전술한 요구를 충족시키는 것이 용이하지 않은데, 이는 그러한 조명기가, 섬유 직경이 500 미크론을 초과하는 것과 같은, 더 두꺼운 섬유를 종종 이용하기 때문이다. 또한, 조명기는 강도를 위해서 자켓, 또는 외피를 종종 갖는다. 만약 그러한 두꺼운 조명기가 다른 수술 장치 중 하나에 어떻게든 부착된다면, 이는 그러한 통합된 장치의 직경 또는 형상 계수를 상당히 증가시킬 것이고, 그에 따라 그 장치의 삽입을 위해서 필요한 절개부의 크기를 바람직하지 못한 수준까지 증가시킬 것이다.
그에 따라, 작은 직경을 가지면서, 넓은 각도로 조명 광을 방출할 수 있으며; 제조를 위해서 외피 또는 자켓을 필요로 하지 않고; 장치의 형상 계수를 증가시키지 않고 다른 수술 장치와 통합될 수 있고, 그에 따라 또한 안과 수술 시술을 위해 필요한 절개부의 수뿐만 아니라, 안과 수술에 필요한 손의 수 그리고 그에 따른 전문가의 수를 감소시킬 수 있는 조명기가 요구되고 있다.
본 특허 문헌의 실시예는 조명 섬유 광학체를 도입하는 것에 의해서 전술한 난제를 해결하며, 그러한 조명 섬유 광학체는: 광원으로부터, 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된 광섬유; 및 근위 단부에서 광섬유로부터 조명 광을 수용하도록 그리고 넓은 각도로 원위 단부에서 조명 광을 방출하도록 구성된, 광섬유의 원위 단부에 위치되는, 광-산란 요소를 포함한다.
일부 실시예에서, 안과 장치용 조명 섬유 광학체는 다음의 단계를 포함하는 프로세스에 의해서 제조된다: 광원으로부터, 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된 광섬유를 제공하는 단계; 및 근위 단부에서 광섬유로부터 조명 광을 수용하도록 그리고 넓은 각도로 원위 단부에서 조명 광을 방출하도록 구성된, 광섬유의 원위 단부에 위치되는, 광-산란 요소를 생성하는 단계.
일부 실시예에서, 프로세스는: 세라믹, 유리 세라믹, 비혼화성 유리(immiscible glass), 다공성 유리, 유백 유리, 비정질 유리, 기포 유리(aerated glass), 및 나노구조화된 유리 중 적어도 하나를 포함하는 유리-세라믹 광-산란 요소를 포함하는 마이크로-포스트(micro-post)를 제공하는 단계; 및 광섬유와 유리-세라믹 마이크로-포스트에 의해 형성된 간극을 가로 질러 전극들 사이에서 아크를 당김으로써 유리-세라믹 마이크로-포스트를 광섬유에 융착시키는 단계; 광섬유 및 마이크로-포스트의 대면 표면들이 가단적(malleable) 및 용융 중 하나가 되게 하기에 충분히 긴 시간 동안 아크를 유지하는 단계; 및 광섬유와 마이크로-포스트의 대면 표면들을 밀고 그에 의해서 함께 융합시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예는, 광섬유 및 유리-세라믹 마이크로-포스트의 대면 표면들 중 적어도 하나를 가열하기 위해서 레이저 빔을 인가함으로써, 유리-세라믹 마이크로-포스트를 광섬유에 융합시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 기존 섬유 광학체를 만드는 프로세스를 도시한다.
도 2는 섬유 광학체(100)의 실시예를 만드는 프로세스를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 섬유 광학체(100) 및 수술 장치를 도시한다.
도 4는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(200)를 도시한다.
도 5의 (A) 내지 (D)는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(300)를 도시한다.
도 6은 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(300)를 도시한다.
도 7의 (A) 내지 (D)는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(400/450)를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(400/450)를 도시한다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(500)를 도시한다.
도 10은 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(500)를 도시한다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(600)를 도시한다.
도 12는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(600)를 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(700)를 도시한다.
도 14는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(700)를 도시한다.
도 15의 (A) 및 (B)는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(800)를 도시한다.
도 16은 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(800)를 도시한다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(900)를 도시한다.
도 18은 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(900)를 도시한다.
도 19의 (A) 내지 (F)는 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(1000)를 도시한다.
도 20은 섬유 광학체(100)를 만드는 프로세스(1000)를 도시한다.
본원에서 설명된 실시예는 이하의 유리한 양태를 도입함으로써 전술한 요구 및 난제를 해결한다.
(a) 실시예에서, 섬유 광학체는 일반적으로 작은 직경의 광섬유를 이용하여 제조된다. 섬유를 테이퍼링하는 대신에, 광-산란 요소가 광섬유의 원위 단부에 형성된다.
(b) 본원에서 설명된 제조 프로세스에서, 개별적인 섬유 광학체를 지지하기 위해서, 심지어 그 제조 프로세스를 위해서도 자켓 또는 외피가 필요하지 않다. 이는 제조를 더 단순하게 그에 따라 더 저렴하게 만든다.
(c) 섬유 광학체의 작은 직경 및 자켓 또는 외피의 부재는 또한 섬유 광학체를 매우 다양한 수술 장치와 통합할 수 있게 하여, 장치의 형상 계수 또는 유효 직경을 증가시키지 않고, 수술 시술을 위한 조명을 제공할 수 있게 한다. 그러한 "자가-조명" 수술 장치는 수술 조명원을 위한 현재 일반적인 별개의 제3 절개부를 절단할 필요성을 제거한다. 더 적은 절개부는, 안과 수술에 의해서 유발되는 눈의 변형 및 구조적 약화를 유리하게 감소시킨다.
(d) 이러한 자가-조명 장치는 또한 수술 기구를 들고 있기 위해서 필요한 손의 수를 감소시킨다. 일반적으로 3개의 손을 요구하고 그에 따라 모든 기구를 유지하기 위해서 집도의 옆에 있는 고도로 훈련된 간호사 또는 보조 의사를 필요로 하는 수술이, 여기에서-설명된 자가-조명 수술 장치에 의해서, 3-손 시술로부터 2-손 또는 양손 시술로 변환될 수 있다. 이는, 여기에서-설명된 장치의 이용에 의해서, 제2 수술 직원 필요성이 유리하게 제거될 수 있다는 것을 의미한다.
(e) 여기에서-제시된 설계 및 프로세스는, 현재 널리 이용되는 섬유의 테이퍼링의 결정적인 민감도와 같은, 섬유 제조의 정밀도에 대한 민감도를 감소시키는데, 이는 여기에서-제시된 설계가 섬유의 원위 단부에서 별개의 광-산란 요소를 형성하기 때문이다. 일반적으로, 덜 민감한 설계는 비용을 감소시키고 생산을 증가시킨다.
도 1은 현재 적용되는 과정으로 기존 섬유 광학체를 만드는 프로세스를 도시한다. 섬유 광학체(10)는 광섬유(11) 및 이의 원위 단부에 위치되는 광-산란 요소(12)를 포함할 수 있다. 전형적으로, 개별적인 섬유 광학체(10)가 자켓(13) 또는 외피에 의해서 지지되어, 섬유 광학체(10)를 위한 안정성 및 구조적 강도를 제공한다. 이러한 자켓은 제조 프로세스에서 특히 유용한데, 이는 기계적 또는 화학적 수단으로 또는 큰-파워의 레이저의 인가로 광-산란 요소(12)를 형성하는 것이 섬유(11)를 탈-안정화, 균열 또는 심지어 분리시킬 수 있기 때문이다.
기존 섬유 광학체(10)가 종종 500 미크론을 초과하는 직경을 갖는다는 사실, 및 기존 섬유 광학체가, 적어도 제조를 위해서, 자켓을 필요로 한다는 사실은, 기존 섬유 광학체(10)를 상당한 외경("OD")으로 두껍게 만든다. 그에 따라, 그러한 섬유 광학체를 수술 장치에 부착하는 것은 이러한 수술 장치의 형상 계수 또는 유효 직경을 증가시킬 것이다. 이는 바람직하지 못하게 큰 절개부의 절단을 요구할 것이다. 그에 따라, 조명 섬유 광학체의 직경을 감소시키는 것이 수술 적용예를 위해서 우선적으로 요구된다.
도 2는, 기존 시스템보다 상당히 작은 직경을 가지는 조명 섬유 광학체(100)의 실시예를 도시한다. 섬유 광학체(100)는 광원으로부터 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된 광섬유(110), 또는 단순히 섬유(110), 그리고 섬유(110)의 원위 단부에 형성된 광-산란 요소(120)를 포함할 수 있다. 광-산란 요소(120)는 별개로 형성될 수 있고 이어서 광섬유(110)에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 광-산란 요소(120)는 섬유(110)의 원위 단부에, 원위 단부 상에, 또는 원위 단부 내에 직접적으로 형성될 수 있다. 광-산란 요소(120)는 그 근위 단부에서 섬유(110)로부터의 조명 광을 수용하도록 그리고 그 원위 단부에서 넓은 각도로 조명 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
섬유 광학체(100)의 외경(D)은 500 미크론 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 외경(D)은 150 미크론 미만일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 외경(D)은 50 미크론 미만일 수 있다.
일부 실시예에서, 섬유 광학체(100)가 테이퍼링될 수 있고; 섬유 광학체는 원위 단부에서 50 미크론 미만의 외경, 근위 단부에서 50 미크론 초과의 외경을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 광-산란 요소(120)의 근위 직경은 광섬유(110)의 원위 직경보다 작거나, 그와 같거나, 그보다 클 수 있다.
마지막으로, 섬유 광학체(100)가 여기에서-설명된 프로세스로 제조될 때, 광섬유(110) 및 광-산란 요소(120)가 제조 자켓(130)을 이용하지 않고 제조될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는, 이러한 작은-직경 섬유 광학체(100)가 안과 수술 장치(140)에 부착될 수 있는 실시예를 도시한다. 도 3a에서, 안과 수술 장치(140)는 측면에 형성된 수용 노치(141)를 가질 수 있고, 섬유 광학체(100)는 이러한 노치(141)를 따라 정렬된 방식으로 수술 장치(140)에 부착될 수 있다. 수용 노치(141)의 형성, 일반적인 경우보다 작은 섬유 직경 및 섬유 광학체(100)를 위한 자켓의 부재로, 섬유 광학체(100)를 수술 장치(140)에 부착하는 것이, 수술 장치(140)의 전체적인 형상 계수, 횡단면, 또는 외경(142)을 증가시키지 않는 능력을 갖는다. 예를 들어, 23 게이지보다 얇은 외경을 가지는(즉, 더 큰 게이지를 가지는) 안과 수술 장치(140)가, 섬유 광학체(100)를 수용 노치(141)에 부착한 후에도, 그 게이지를 유지할 수 있다.
섬유 광학체(100)는, 광-산란 요소(120)의 원위 단부에서 조명 광을 방출하여 수술 장치(140)에 의해서 실시되는 수술 시술을 위한 조명 광으로서의 역할을 하도록 구성될 수 있다.
도 3b는, 섬유 광학체(100)가 수술 장치(140)에 부착되지 않을 때의, 다른 가능한 실시예를 도시한다. 그 대신에, 섬유 광학체는 그 광학 축을 따라서 안과 수술 장치(140) 내의 중앙에 매립된다. 그러한 구현예는, 일부 경우에 40 게이지보다 얇은, 극히 작은 형상 계수, 또는 외경을 가질 수 있다.
섬유 광학체(100)는, 굴절형 레이저 탐침, 조명 샹들리에, 트로카 캐뉼라(trocar cannula), 평형 염 용액(BSS) 주입 라인, 나노섬유 내강-조명기, 집게, 파코-수술 장치, 망막-수술 장치 또는 유리체-절단기를 포함하는, 안과 수술 장치(140)의 다양한 어레이와 조합될 수 있다.
섬유 광학체(100)의 일부 실시예에서, 광-산란 요소(120)에 의한 넓은 각도의 광 방출은, 섬유 광학체(100)의 광학 축을 따라, 섬유 광학체(100)의 광학 축으로부터 60도 벗어난 공기 중의 조명 세기가 0도에서의 공기 중의 조명 세기의 2%보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 실시예에서, 넓은 각도의 방출은, 섬유 광학체(100)의 광학 축을 따라, 섬유 광학체(100)의 광학 축으로부터 30도 벗어난 공기 중의 조명 세기가 0도에서의 공기 중의 조명 세기의 50%보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
도 4는 섬유 광학체(100)를 제조하기 위한 일반적인 프로세스(200)의 단계를 도시한다. 단계(202)는, 광원으로부터 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된, 광섬유(110)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(204)는, 근위 단부에서 광섬유(110)로부터 조명 광을 수용하도록 그리고 원위 단부에서 넓은 각도로 조명 광을 방출하도록 구성된, 광섬유(110)의 원위 단부에 위치되는, 광-산란 요소(120)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11, 도 15 및 도 19의 실시예에서와 같이, 생성 단계(204)는 별개의 광-산란 요소(120)를 생성하고 이어서 광섬유(110)의 원위 단부에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광-산란 요소(120)는, 별개의 요소를 광섬유(110)에 부착할 필요가 없이, 도 13 및 도 17의 실시예에서와 같이, 광섬유(110) 자체의 원위-단부 영역 내에 광-산란 요소를 생성하는 것에 의해서, "광섬유의 원위 단부에서" 생성될 수 있다. 이러한 후자의 실시예에서, "광-산란 요소가 근위 단부에서 광섬유로부터 조명 광을 수용하도록 구성된다"는 문구는, 광섬유(110)를 통해서 전파되고 광섬유(110)의 원위-단부 영역에 또는 그 내부에 생성된 광-산란 요소(120) 내로 진입하는 광을 지칭한다.
도 5의 (A) 내지 (D)는 이러한 일반적인 프로세스를 어떻게 실시하는지에 관한 몇몇 방법 및 실시예 중 제1 방법 및 실시예, 그리고 섬유 광학체(100)의 몇몇 실시예 중 제1 실시예를 도시한다.
도 5의 (A) 내지 (D)는, 광-산란 요소(120)가 광-산란 입자(310)를 포함하는 실시예를 도시한다. 일부 설계에서, 광-산란 입자(310)는 TiO2 입자 또는 Al2O3 입자를 포함할 수 있다. 광-산란 입자(310)는 100 nm 내지 5 μ 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 경우에, 그 직경은 10 nm 내지 50 μ 범위일 수 있다. 이러한 범위의 직경에서, 광-산란 입자(310)가 광을 효과적으로 산란시켜, 광-산란 요소(120)가 그 원위 단부에서 넓은 각도로 조명 광을 방출하게 할 수 있다.
광-산란 요소(120)는 PMMA, 실리카, 보로실리케이트, 또는 폴리-카보네이트 중합체와 같은 주 재료 또는 매트릭스를 포함할 수 있다. 광-산란 입자(310)는 주 재료 또는 매트릭 내에 매립, 분포, 또는 혼합될 수 있다.
프로세스(300)가 이하의 단계를 포함할 수 있다.
단계(302)/도 5의 (A) - (a) 주 재료 또는 매트릭스를 포함하는 제1 직경(D1)의 섬유 예비형성체(fiber preform)(320) 및 주 재료 내에 매립된 광-산란 입자(310)를 제공하는 단계. 예비형성체(320)의 제1 직경(D1)은 500 μ보다 클 수 있고, 다른 경우에, 1,000 μ보다 클 수 있다.
단계(304)/도 5의 (B) - (b) 제1 직경(D1)보다 작은 제2 직경(D2)에 도달하도록 섬유 예비형성체(320)를 연장된 길이까지 인발하는 단계. 제2 직경(D2)은 500 μ 미만일 수 있다. 일부 경우에, D2는 150 μ 미만일 수 있고, 다른 경우에, 50 μ 미만일 수 있다. 직경이 125 μ인 섬유가 광 통신에서 널리 이용되고 있고, 그에 따라 유사한 직경의 섬유를 이용하는 것은 적합한 시작 섬유 예비형성체 및 다른 재료뿐만 아니라 제조 기술 및 도구에 용이하게 접근할 수 있게 한다.
단계(306)/도 5의 (C) - (c) 광-산란 요소(120)로서 이용하기 위한 인발된 섬유 예비형성체(320)의 일부를 분리하는 단계. 도 5의 (C)는, 인발된 섬유 예비형성체(320)가 설계 또는 목표 제2 직경(D2)에 도달하였을 때, 인발된 섬유 예비형성체(320)의 단부가 예비형성체(320)의 나머지로부터 파괴, 절단, 또는 분리될 수 있다는 것을, 점선으로, 보여준다.
단계(308)/도 5의 (D) - (d) 결합에 의해서 또는 접착 재료(330)를 도포하는 것에 의해서, 분리된 광-산란 요소(120)를 광섬유(110)의 원위 단부에 부착하는 단계. 열 또는 화학적 가속제가 필요에 따라 이용될 수 있다.
도 6은 프로세스(300)의 동일한 단계(302 내지 308)를 흐름도로 도시한다.
도 7의 (A) 및 (B)는 섬유 광학체(100)를 만들기 위한 프로세스(400)를 도시한다. 일부 실시예에서, 이러한 프로세스(400)는, 세라믹, 유리-세라믹, 비혼화성 유리, 다공성 유리, 유백 유리, 비정질 유리, 기포 유리, 또는 나노구조화된 유리 중 적어도 하나를 포함하는 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)를 포함하는 광-산란 요소(120)를 제조하도록 설계된다. 여기에서, "유리-세라믹"이라는 용어는 넓게, 유리로, 세라믹으로, 또는 유리-세라믹으로 제조될 수 있는 마이크로-포스트를 지칭한다.
프로세스(400)가 이하의 단계를 포함할 수 있다.
단계(402)/도 7의 (A) - (a) 세라믹, 유리 세라믹, 비혼화성 유리, 다공성 유리, 유백 유리, 비정질 유리, 기포 유리, 또는 나노구조화된 유리를 포함하는 유리-세라믹 광-산란 요소를 포함하는 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)를 제공하는 단계. 이러한 실시예는 마이크로-구체 또는 광-산란 입자와 같은 부가적인 광-산란 요소를 반드시 이용할 필요가 없다. 그 대신에, 다공성 유리 마이크로-포스트(420) 실시예의 기공과 같은, 그 자체적인 내부 산란체에 의해서 광을 산란시킨다.
단계(404)/도 7의 (B) - (b) 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)를 광섬유(110)에 융착시키는 단계. 일부 경우에, 융착은 또한 융합으로 지칭될 수 있다. 단계(404)는 이하의 단계를 더 포함할 수 있다:
단계(406) - (b1) 광섬유(110) 및 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)에 의해서 형성된 간극을 가로질러 전극들(440) 사이에서 아크(430)를 당기는 단계. 융착을 돕기 위해서, 아크가 섬유(110)뿐만 아니라 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)를 가열할 수 있다.
단계(408) - (b2) 광섬유(110) 및 마이크로-포스트(420)의 대면 표면들의 적어도 하나가 가단적이 되거나 용융되게: 일반적으로, 융착 또는 융합을 위한 준비가 되게 하기에 충분히 긴 시간 동안 아크(430)를 유지하는 단계.
단계(410) - (b3) 아크(430)의 중단 이후에, 광섬유(110) 및 마이크로-포스트(420)의 대면되고, 용융된 또는 가단적이 된 표면들을 함께 미는 단계. 아크(430)가 일단 중단되면, 대면 표면들은 냉각되기 시작하고, 가단적 또는 용융된 표면 영역 또는 영역들의 재-경화는 융착(404)을 완성한다.
프로세스(300)와 구별되는 프로세스(400)의 특징적인 양태는, 프로세스(400)에서 광-산란 요소(120)가, 부가적인 재료, 접착제, 또는 결합제를 이용하지 않고, 그 자체의 용융된 재료로 섬유(110)에 부착된다는 것이다. 그러한 설계는 부착 표면에서의 후방 산란 및 과열 효과를 감소시킬 수 있다. 이러한 것이 매우 중요할 수 있는데, 이는 섬유(110)와 광-산란 요소(120) 사이의 부착 표면을 가열하는 수용된 조명 광에 의한 섬유 광학체(100)의 과열이, 오늘날의 섬유 광학체(100)의 성능을 제한하거나 심지어 손상시키는 중요한 인자이기 때문이다.
도 7의 (C) 및 (D)는 관련 방법(450)을 도시한다. 도 7의 (C)는 단계(452) - (a) 단계(402)와 유사하게, 세라믹, 유리 세라믹, 비혼화성 유리, 다공성 유리, 유백 유리, 비정질 유리, 기포 유리, 또는 나노구조화된 유리를 포함하는 유리-세라믹 광-산란 요소를 포함하는 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)를 제공하는 단계를 도시한다.
단계(454)/도 7의 (D) - (b) 광섬유(110) 및 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)의 대면 표면들 중 적어도 하나를 가열하기 위해서 레이저 빔(460)을 인가함으로써, 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)를 광섬유(110)에 융합시키는 단계. 분명하게, 단계(454)는 단계(404)와 유사하고, 양 단계는 광섬유(110) 및 유리-세라믹 마이크로-포스트(420) 중 적어도 하나의 일부를 가열한다. 따라서, 단계(404 또는 454)는, 광섬유(110) 및 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)가 후속하여 함께 융합 또는 융착될 수 있도록, 광섬유(110) 및 유리-세라믹 마이크로-포스트(420)의 적어도 하나 내에서 가단적인 또는 용융된 표면 영역을 생성하는 것을 포함한다.
도 8a는 프로세스(400)의 단계(402 내지 410)의 흐름도이다.
도 8b는 프로세스(450)의 단계(452 내지 454)의 흐름도이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 섬유 광학체(100)를 만드는 실시예에 대한 프로세스(500)를 도시한다. 이러한 실시예들의 하나의 공유 특성은, 광-산란 요소(120)가 유리 마이크로구체(microsphere)(510)를 포함한다는 것이다. 유리 마이크로구체(510)의 직경은 0.5 내지 10 μ의 범위일 수 있다. 이러한 범위의 직경에서, 유리 마이크로구체(510)는 광을 효과적으로 산란시켜, 광-산란 요소(120)가 그 원위 단부에서 넓은 각도로 조명 광을 방출하게 할 수 있다.
프로세스(500)의 단계가 이하의 단계를 포함할 수 있다.
단계(502)/도 9의 (A) - (a) 중합체 매트릭스 액체 욕(bath)(520) 내에 유리 마이크로구체(510)를 제공하는 단계. 전형적으로, 욕(520)의 중합체가 가단적, 변형 가능, 또는 심지어 용융되거나 유체가 되도록, 욕(520)이 높은 온도까지 가열된다. 유리 마이크로구체(510)는 교반, 또는 기계적 수단, 또는 다른 수단으로 욕(520) 내에서 대략적으로 균일하게 분포 또는 분산될 수 있다.
단계(504)/도 9의 (B) - (b) 광섬유(110)를 중합체 매트릭스 액체 욕(520) 내로 침지시키는 단계. 광섬유(110)의 가열이 추가적인 장점을 제공하는 실시예에서, 광섬유(110)가 또한 가열될 수 있다.
단계(506)/도 9의 (C) - (c) 광섬유(110)를 중합체 매트릭스 액체 욕(520)으로부터 추출하는 단계. 섬유(110)가 당겨 뽑히거나, 욕(520)으로부터 추출될 때, 가단적이지만 점성을 가지는 소정 양의 중합체 액체 또는 중합체 용융체(520)가 섬유(110)에 달라붙을 수 있다. 추출된 섬유(110)의 원위 선단부에 달라붙은 이러한 중합체 재료로부터, 중합체 액체(520)의 표면 장력이, 중합체 용융체(520) 내에 매립된 유리 마이크로구체(510)를 포함하는 유리 볼(530)을 형성할 수 있다. 섬유(110)의 측벽을 포함하는 섬유(110)의 원위 단부 또는 원위 선단부는 섬유(110)와 유리 볼(530) 사이의 보다 양호한 기계적 연결을 위해서 조질화될 수 있다.
단계(508)/도 9의 (D) - (d) 열 공급원에 의한 가열을 통한 유리 볼(530)을 소결하는 단계. 소결(508)은 유리 볼(530)의 중합체 용융체 함량을 감소시키고, 일부 경우에 완전히 제거하여, 열에 의해서 함께 소결된 유리 마이크로구체(510)의 조밀하게 팩킹된(packed) 조립체만을 남길 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 볼(530)의 직경은 10 μ 내지 1,000 μ의 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 볼(530)의 직경은 10 μ 내지 100 μ의 범위일 수 있다.
유리 볼(530) 내에서, 유리 마이크로구체들(510)이 함께 소결되어, 유리 마이크로구체와 유리 마이크로구체들 사이의 공기-공극 사이에서 굴절률 구배를 생성할 수 있다. 이러한 굴절률 구배 및 공기-공극은 광 산란에서 중요한 역할을 할 수 있다.
도 10은 프로세스(500)의 단계(502 내지 508)를 흐름도로 도시한다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 섬유 광학체(100)의 제조 프로세스(600)를 도시한다. 이러한 실시예에서, 광 산란은, 유리 볼 요소가 용융 상태에 있을 때 그러한 유리 볼 요소 내측에 형성된 기포에 의해서 이루어진다. 기포는 폭기(aeration)에 의해서, 즉 예를 들어 펌프에 의해서 기포를 용융 유리 내로 안내하는 것에 의해서 형성될 수 있다.
프로세스(600)가 이하의 단계를 포함할 수 있다.
단계(602)/도 11의 (A) - (a) 폭기에 의해서 용융 유리 욕(620) 내에서 마이크로-기포(610)를 형성하는 단계. 욕 내의 유리는 유리를 그 용융 온도 초과로 가열하는 것에 의해서 용융될 수 있다.
단계(604)/도 11의 (B) - (b) 광섬유(110)를 용융 유리 욕(620) 내로 침지시키는 단계.
단계(606)/도 11의 (C) - (c) 광섬유(110)를 용융 유리 욕(620)으로부터 추출하는 단계. 섬유(110)가 용융 유리 욕(620)으로부터 외측으로 당겨질 때, 용융체의 표면 장력은, 광섬유(110)의 원위 단부에서, 기포가 폭기된 유리 볼(630)을 형성한다.
도 12는 프로세스(600)의 단계(602 내지 606)를 흐름도로 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 섬유 광학체(100)를 제조하기 위한 프로세스(700)를 도시한다. 이러한 프로세스(700)에서, 광 산란은, 광섬유(110)의 레이저-균열된 섬유-단부 영역(701) 내에 형성된 균열에 의해서 이루어진다. 그에 따라, 이러한 프로세스는 이전의 프로세스의 일부와 다소 상이한데, 이는 광-산란 요소(120)가 별개로 형성되고 이어서 광섬유(110)에 후속하여 부착되지 않기 때문이다. 그 대신에, 광-산란 요소(120)를 생성하는 것은 광섬유(110)의 원위-단부 영역 내에서 광-산란 요소(120)를 형성하는 것을 포함한다.
프로세스(700)가 이하의 단계를 포함할 수 있다.
단계(702)/도 13a - (a) 광섬유(110)의 원위 단부에서, 공기 포켓을 가지는, 균열 패턴(703)을 가지는 레이저-균열된 섬유-단부(701)의 형성을 유발하기 위해서 광섬유(110)의 원위 단부에 걸쳐 레이저 빔을 스캐닝하는 단계.
도 13b는, 균열 패턴(703)이 광섬유의 원위 단부 상의 무작위적 표면 균열 패턴(703-1), 광섬유의 원위 단부 상의 규칙적인 표면 균열 패턴(703-2 또는 703-3), 또는 광섬유의 원위 단부의 영역 내의 부피 충진 균열 패턴(703-4)일 수 있다는 것을 도시한다.
예를 들어, 규칙적인 패턴(703-3)은 10 내지 500 μ 범위, 일부 경우에 50 내지 100 μ 범위의 직경(D)을 가지는 도트 또는 기포(705-i)의 반복되는 규칙적인 어레이일 수 있다. 이러한 도트/기포는 1 내지 100 μ만큼, 일부 경우에 1 내지 5 μ 만큼 분리될 수 있다. 이러한 도트(705-i)는 도트-패턴(705)을 형성할 수 있다. 도트(705-i)는, 펄스형 레이저 빔을 점의 어레이 또는 패턴에 순차적으로 지향시키는 것 또는 스캐닝하는 것에 의해서 생성될 수 있고, 그러한 빔은, 광섬유(110)를 직접적으로 균열시키는 국소적인 가열을 유발하거나, 빔은 광섬유(110)를 팽창시키고 결국 균열시키는 기포를 형성한다. 어떠한 경우에도, 펄스형 레이저 빔을 스캐닝하는 것은, 도트 또는 기포의 패턴에 의해서 유발되는 굴절률 패턴을 가지는 레이저-패터닝된, 또는 레이저-균열된 섬유-단부(701)를 포함하는 광섬유(110)의 원위-단부 영역 내의 광-산란 요소(120)를 생성할 수 있다.
도 14는 프로세스(700)를 흐름도로 도시한다. 이러한 흐름도는 광학적인 부가적 단계(704) - (b) 균열 패턴(703)의 공기 포켓을 밀봉하는 단계를 포함한다. 공기 포켓은 종종 균열 내에 형성되고 광 산란에 기여하거나 심지어 주도한다. 따라서, 섬유 광학체(100)가 액체 함량이 높은 안과 조직 내로 삽입될 때에도 이러한 공기 포켓을 보전하는 것이 중요하다. 그러한 생리학적 환경은 종종 "균형 식염수" 또는 BSS로 모델링된다. 그에 따라, 프로세스(700)는, 접착제, 실리카, 또는 코트와 같은 밀봉 층을 침착시키는 것(depositing)에 의해서, 또는 유리 표면 만을 용융시켜 균열을 밀봉하도록 작은 파워로 또는 작은 파워 밀도로 레이저 빔을 표면에 걸쳐 스캐닝하는 것에 의해서, 균열 패턴(703)을 밀봉하기 위한 부가적인 단계를 포함할 수 있다.
도 15의 (A) 및 (B)는 섬유 광학체(100)를 만들기 위한 프로세스(800)를 도시한다. 프로세스(800)에서, 광-산란 요소(120)는 포토리소그래픽 프로세스에 의해서 이하의 단계로 형성된다.
단계(802)/도 15의 (A) - (a) 광섬유(110)의 원위 단부 상에 포토레지스트 층(820)을 제공하는 단계. 이러한 포토레지스트 층(820)은 다양한 방식으로 광섬유(110)에 침착, 증발, 또는 부착될 수 있다.
단계(804)/도 15의 (A) - (b) 포토레지스트 층(820)을 스페클(speckle) 광 패턴에 노광시키는 단계. 스페클 광 패턴은, 확산기, 확산 매체, 비정질 매체, 격자, 십자형 광학 패턴을 통해서, 또는 다른 적절한 수단을 통해서 광 또는 레이저 광을 비추는 것에 의해서 제공될 수 있다. 스페클 광은, 포토레지스트 층(820) 내의 적절한 노광에 영향을 미치는데 필요한 광화학적 프로세스를 유도하기에 충분한 기간 동안 고정 유지된다.
단계(806)/도 15의 (A) - (c) 노광되지 않은 포토레지스트를 세척하는 단계. 이러한 단계는 노광된 포토레지스트에 의해서 형성된 패턴을 노출시키고, 다음의 식각에 관한 포토리소그래픽 단계를 가능하게 한다.
단계(808)/도 15의 (A) - (d) 불화수소산 내에서 또는 그와 유사하게 강한 산 내에서 광섬유(110)의 원위 단부를 식각하여, 공기-포켓을 가지는 표면 패턴(830)을 광섬유(110)의 식각된 원위 단부에 부여하는 단계. 이러한 실시예에서, 식각된 표면 패턴(830)은 광-산란 요소(120)로서의 역할을 할 것이다.
표면 패턴(830)은 완전히 무작위적일 수 있거나, 의사-무작위적(pseudo-random)일 수 있다. 일부 경우에, 더 규칙적인 패턴이 바람직할 수 있고, 그러한 경우에, 단계(804)에서 스페클 광 패턴을 이용하는 대신에, 규칙적인 광 패턴이 이용될 수 있다. 포토리소그래픽 단계(802 내지 808)는 매우 잘 알려져 있고 그에 따라 개별적인 도면으로 설명하지 않는다.
단계(810)/도 15의 (B) - (e) 공기-포켓을 밀봉하기 위해서 실리카 단부-캡(840)을 광섬유(110)의 원위 단부에 레이저-융합시키는 단계. 전술한 바와 같이, 일부 실시예에서 식각된 표면 패턴(830) 내로 도입된 공기가 조명 광 산란에서 중요한 역할을 하기 때문에, 공기 포켓이 균형 식염수(BSS) 내에서 보호되도록 표면 패턴(830)의 공기 포켓을 밀봉하는 것이 유용할 수 있다.
도 16은 프로세스(800)의 단계(802 내지 810)를 흐름도로 도시한다.
일부 실시예에서, 프로세스(800)가 배치(batch) 프로세스로 실시될 수 있다. 이는, 수백 개 또는 심지어 수천 개의 섬유(110)를 기계-부재에 의해서 또는 제조 외피에 의해서 함께 유지되는 조밀한 번들 또는 배치로 정렬 및 배열하는 것, 그리고 이어서, 본질적으로 모든 섬유에서 동시에, 번들에 대해서 포토리소그래픽("기록") 단계(802 내지 808) 및 레이저-융합 단계(810)를 실시하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 배치 프로세싱은 제조 프로세스(800)의 생산을 크게 증가시킬 수 있다. 유사한 배치 프로세싱이 도 17의 (D)에서 도시될 것이다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 섬유 광학체(100)를 만들기 위한 프로세스(900)를 도시한다.
단계(902)/도 17의 (A) - (a) 나노구조화된 도구 표면 릴리프 패턴(nanostructured tool surface relief pattern)(920)을 가지는 경질 도구(910)를 제공하는 단계. 경질 도구(910)는, 섬유(110)의 유리 재료보다 상당히 더 경질인, 강, 또는 다른 경질 재료로 제조될 수 있다.
도구 표면 릴리프 패턴(920)은 몇몇 상이한 방법들에 의해서 형성될 수 있다. 그러한 방법 중 하나는, 스페클 광에 노광되고 후속하여 식각되는 포토레지스트 층의 도움으로 경질 도구의 표면 상으로 스페클 레이저 광 패턴을 전달하기 위한 포토리소그래픽 프로세스를 이용하는 것이다.
단계(904)/도 17의 (B) - (b) 몰딩 또는 고온 스탬핑에 의해서 광섬유(110)의 원위 단부 상에 섬유 표면 릴리프 패턴(930)을 형성하기 위해서, 경질 도구(910)의 도구 표면 릴리프 패턴(920)을 광섬유(110)의 원위 단부 상으로 프레스하는 단계. 이러한 프로세스 단계에서, 경질 도구(910)를 가열하여 섬유(110)의 원위 단부 상으로 프레스될 때 그러한 원위 단부를 가열할 수 있거나, 섬유(110)의 원위 단부가 직접적으로 가열될 수 있다. 두 경우에, 가열은 섬유(110)를 보다 가단적으로 그리고 변형 가능하게 만들 것이고, 그에 따라 섬유 표면 릴리프 패턴(930)을 형성하기 위한 섬유의 원위 단부 상으로의 도구 표면 릴리프 패턴(920)의 전달을 도울 것이다. 가열은 열 공급원 또는 복사선 공급원을 적용하는 것에 의해서 실시될 수 있다. 섬유 표면 릴리프 패턴(930)의 형성이 일단 완료되면, 섬유(110)가 경질 도구(910)로부터 제거되거나 분리될 수 있다.
단계(906)/도 17의 (C) - (c) 섬유 표면 릴리프 패턴(930)의 공기 포켓을 밀봉하기 위해서 실리카 단부-캡(940)을 광섬유(110)의 원위 단부에 레이저-융합시키는 단계. 이러한 단계(906)는 선택적일 수 있다.
도 17의 (D)는, 제공 단계(902) 및 프레스 단계(904)가 배치 프로세스로서 실시될 수 있다는 것을 도시한다. 프로세스(800)와 관련하여 또한 설명된 바와 같이, 이러한 배치 프로세스는, 수백 개 또는 심지어 수천 개의 섬유(110)를 기계-부재에 의해서 또는 제조 외피(912)에 의해서 함께 유지되는 조밀한 번들, 어레이, 또는 또는 배치로 정렬 및 배열하는 것, 그리고 이어서, 본질적으로 모든 섬유(110)에서 동시에, 번들에 대해서 단계(902 내지 904)를 실시하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 배치 프로세싱은 제조 프로세스(900)의 생산을 크게 증가시킬 수 있다.
도 18은 프로세스(900)를 흐름도로 도시한다.
도 19의 (A) 내지 (F)는 섬유 광학체(100)를 만들기 위한 프로세스(1000)를 도시한다. 프로세스(1000)는 이하의 단계에 의해서 섬유(100)의 원위 단부에서 UV-경화된, 경화되고 패터닝된 접착제(1070)를 형성하는 단계를 포함한다.
단계(1002)/도 19의 (A) - (a) 나노구조화된 도구 표면 릴리프 패턴(1030)을 가지는 경질 도구(1020)를 제공하는 단계. 경질 도구(1020)는 강 또는 다른 경질 재료를 포함할 수 있다.
단계(1004)/도 19의 (B) - (b) UV-투과성 플라스틱 웨이퍼(1040) 상에 웨이퍼 표면 릴리프 패턴(1050)을 형성하기 위해서 몰딩 또는 고온 스탬핑에 의해서 UV-투과성 플라스틱 웨이퍼(1040)의 제1 측면 상으로 경질 도구(1020)의 도구 표면 릴리프 패턴(1030)을 프레스하는 단계.
단계(1006)/도 19의 (C) - (c) UV-투과성 웨이퍼(1040) 상의 웨이퍼 표면 릴리프 패턴(1050) 상에 UV-경화성 접착제(1060)를 침착하는 단계.
단계(1008)/도 19의 (D) - (d) UV-경화성 접착제(1060)를 가지는 웨이퍼 표면 릴리프 패턴(1050)에 대해서 광섬유(110)의 원위 단부를 프레스하는 단계.
단계(1010)/도 19의 (D) - (e) UV-투과성 웨이퍼의 제1 측면에 대향되는 UV-투과성 웨이퍼(1040)의 제2 측면으로부터 UV-투과성 웨이퍼(1040)를 통해서 UV 빔을 복사하는 것에 의해서, UV-경화성 접착제(1060)를 경화시키는 단계. 이러한 경화 단계는 UV-경화성 접착제(1050)를 응고시키고, 그에 따라 웨이퍼 표면 릴리프 패턴(1050)은 응고된 또는 경화된 릴리프 패턴을 UV-경화성 접착제(1060) 상에 부여한다.
단계(1012)/도 19의 (E) - (f) UV-투과성 웨이퍼(1040)로부터, 상승되고(lifted) 경화된 패터닝된 접착제(1070)를 가지는 광섬유(110)를 상승시키는 단계. 경화는 UV-경화성 접착제(1050)의 일부와 광섬유(110) 사이의 결합을 생성하고, 그러한 결합은 UV-경화성 접착제(1060)의 일부(1070)를 UV-투과성 웨이퍼(1040)로부터 그리고 UV-경화성 접착제(1060)의 나머지로부터 멀리 상승시킬 수 있을 정도로 충분히 강력하다.
프로세스(800 및 900)의 경우와 같이, 프로세스(1000)는 배치 프로세스로서 실행될 수 있고, 그에 따라 프로세스(1000)를 가속할 수 있으며 그 생산을 크게 증가시킬 수 있다. 구체적으로 설명된 프로세스(800 내지 1000)의 경우 이외에, 전술한 모든 프로세스(200 내지 700)도 배치 프로세스로서 실시될 수 있다.
도 20은 프로세스(1000)의 단계(1002 내지 1012)를 흐름도로 도시한다.
본 명세서가 많은 구체적인 내용을 포함하지만, 이는 본 발명의 범위 또는 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한으로서 해석되지 않아야 하고, 오히려 특별한 실시예에 대해서 특정되는 특징의 설명으로서 해석되어야 한다. 별개의 실시예들의 문맥으로 본 명세서에서 설명된 특정의 특징들이 또한 단일 실시예에서 조합되어 실시될 수 있다. 역으로, 단일 실시예의 문맥에서 설명된 여러 가지 특징이 또한 복수의 실시예에서 별개로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로 실시될 수 있다. 또한, 특징이 특정 조합으로 작용하는 것으로 앞서서 설명되어 있을 수 있고 그와 같이 초기에 청구되어 있을 수도 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징이, 일부 경우에, 그러한 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합이 하위 조합 또는 하위 조합의 변경예에 관한 것일 수 있다.

Claims (31)

  1. 조명 섬유 광학체로서:
    광원으로부터, 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된 광섬유; 및
    근위 단부에서 상기 광섬유로부터 상기 조명 광을 수용하도록 그리고 원위 단부에서 넓은 각도로 상기 조명 광을 방출하도록 구성된, 상기 광섬유의 원위 단부에 위치되는, 광-산란 요소를 포함하는, 섬유 광학체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 광학체의 외경이 500 미크론 미만인, 섬유 광학체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 광학체의 외경이 150 미크론 미만인, 섬유 광학체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 광학체의 외경이 50 미크론 미만인, 섬유 광학체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 광학체의 외경이 원위 단부에서 50 미크론 미만이고; 그리고
    상기 섬유 광학체의 외경이 근위 단부에서 50 미크론 초과인, 섬유 광학체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유 및 상기 광-산란 요소가 제조 자켓을 이용하지 않고 제조되는, 섬유 광학체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 광학체는, 상기 광-산란 요소의 상기 원위 단부에서 상기 조명 광을 방출하여 안과 수술 장치에 의해서 실시되는 수술 시술을 위한 조명 광으로서의 역할을 하도록 구성된, 안과 수술 장치의 수용 노치에 정렬된 방식으로 부착되는, 섬유 광학체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안과 수술 장치는 23 게이지보다 얇은 외경을 가지고; 그리고
    상기 부착된 섬유 광학체는 상기 안과 수술 장치의 형상 계수 및 전체 직경 중 하나를 증가시키지 않는, 섬유 광학체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수술 장치는, 굴절형 레이저 탐침, 조명 샹들리에, 트로카 캐뉼라, 평형 염 용액(BSS) 주입 라인, 나노섬유 내강-조명기, 집게, 파코-수술 장치, 망막-수술 장치 및 유리체-절단기 중 하나인, 섬유 광학체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 광학체는 상기 안과 수술 장치의 광학 축을 따라 상기 안과 수술 장치 내의 중앙에 매립되고,
    상기 안과 수술 장치의 외경은 40 게이지보다 얇은, 섬유 광학체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 넓은 각도는, 상기 섬유 광학체의 광학 축을 따라, 상기 섬유 광학체의 광학 축으로부터 60도 벗어난 공기 중의 조명 세기가 0도에서의 공기 중의 조명 세기의 2%보다 큰 것을 특징으로 하는, 섬유 광학체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 넓은 각도는, 상기 섬유 광학체의 광학 축을 따라, 상기 섬유 광학체의 광학 축으로부터 30도 벗어난 공기 중의 조명 세기가 0도에서의 공기 중의 조명 세기의 50%보다 큰 것을 특징으로 하는, 섬유 광학체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가 광-산란 입자를 포함하는, 섬유 광학체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광-산란 입자는 TiO2 입자 및 Al2O3 입자 중 적어도 하나를 포함하고; 그리고
    상기 광-산란 요소는 PMMA, 실리카, 보로실리케이트, 및 폴리-카보네이트 중합체 중 적어도 하나를 포함하는, 섬유 광학체.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 광-산란 입자는 100 nm 내지 5 μ 범위의 직경을 가지는, 섬유 광학체.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 광-산란 요소는 결합 및 접착 재료 중 적어도 하나에 의해서 상기 광섬유의 상기 원위 단부에 부착되는, 섬유 광학체.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소는, 세라믹, 유리 세라믹, 비혼화성 유리, 다공성 유리, 유백 유리, 비정질 유리, 기포 유리, 및 나노구조화된 유리 중 적어도 하나를 포함하는 유리-세라믹 마이크로-포스트를 포함하는, 섬유 광학체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광-산란 요소는, 레이저 빔 및 전극들 사이의 아크 중 하나를 적용하는 것에 의해서 유도된 융합에 의한 재-경화된 용융 영역에 의해서 상기 광섬유의 상기 원위 단부에 부착되는, 섬유 광학체.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가 유리 마이크로구체를 포함하는, 섬유 광학체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 유리 마이크로구체의 직경은 0.5 μ 내지 10 μ의 범위이고; 그리고
    상기 광-산란 요소는, 10 μ 내지 1,000 μ 범위의 직경을 가지는, 마이크로구체를 포함하는, 유리 볼인, 섬유 광학체.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 광-산란 요소는, 10 μ 내지 100 μ 범위의 직경을 가지는, 마이크로구체를 포함하는, 유리 볼인, 섬유 광학체.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 유리 마이크로구체가 함께 소결되어, 상기 유리 마이크로구체들과 상기 유리 마이크로구체들 사이의 공기-간극 사이에서 굴절률 구배를 생성하는, 섬유 광학체.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가, 폭기된 기포를 가지는 유리 볼을 포함하는, 섬유 광학체.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가, 균열 패턴을 가지는 레이저-균열된 섬유-단부를 포함하고, 상기 균열 패턴은;
    상기 광섬유의 상기 원위 단부 상의 무작위적 표면 균열 패턴,
    상기 광섬유의 상기 원위 단부 상의 규칙적인 표면 균열 패턴, 및
    상기 광섬유의 상기 원위 단부의 영역 내의 부피 충진 균열 패턴 중 적어도 하나인, 섬유 광학체.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가, 펄스형 레이저 스캐닝에 의해서 상기 광섬유의 원위-단부 영역을 패턴으로 가열하는 것에 의해서 생성된 굴절률 패턴을 가지는 레이저-패터닝된 섬유-단부를 포함하는, 섬유 광학체.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가, 포토리소그래피로 식각된, 표면 패턴을 가지는 포토레지스트 층을 포함하는, 섬유 광학체.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가, 경질 프레싱 도구에 의해서 형성된, 상기 광섬유의 상기 원위 단부에 위치되는 섬유 표면 릴리프 패턴을 포함하는, 섬유 광학체.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 광-산란 요소가, 상기 광섬유의 상기 원위 단부에서 UV-경화된, 상승되고 경화된 패터닝된 접착제를 포함하는, 섬유 광학체.
  29. 광원으로부터, 근위 단부에서 조명 광을 수용하도록 구성된 광섬유를 제공하는 단계; 및
    근위 단부에서 상기 광섬유로부터 상기 조명 광을 수용하도록 그리고 원위 단부에서 넓은 각도로 상기 조명 광을 방출하도록 구성된, 상기 광섬유의 원위 단부에 위치되는, 광-산란 요소를 생성하는 단계를 포함하는 방법에 의해서 제조된, 안과 장치용 조명 섬유 광학체.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 광-산란 요소를 생성하는 단계는:
    (a) 세라믹, 유리 세라믹, 비혼화성 유리, 다공성 유리, 유백 유리, 비정질 유리, 기포 유리, 및 나노구조화된 유리 중 적어도 하나를 포함하는 유리-세라믹 광-산란 요소를 포함하는 유리-세라믹 마이크로-포스트를 제공하는 단계; 및
    (b)
    (b1) 상기 광섬유 및 상기 유리-세라믹 마이크로-포스트에 의해서 형성된 간극을 가로질러 전극들 사이에서 아크를 당기는 것;
    (b2) 상기 광섬유 및 상기 마이크로-포스트의 대면 표면들이 가단적 및 용융 중 하나가 되게 하기에 충분히 긴 시간 동안 아크를 유지하는 것; 그리고
    (b3) 상기 광섬유와 상기 마이크로-포스트의 대면 표면들을 밀고 그에 의해서 함께 융합시키는 것에 의해서, 상기 유리-세라믹 마이크로-포스트를 상기 광섬유에 융합시키는 단계를 포함하는, 섬유 광학체.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 광-산란 요소를 생성하는 단계는:
    (a) 세라믹, 유리 세라믹, 비혼화성 유리, 다공성 유리, 유백 유리, 비정질 유리, 기포 유리, 및 나노구조화된 유리 중 적어도 하나를 포함하는 유리-세라믹 광-산란 요소를 포함하는 유리-세라믹 마이크로-포스트를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 광섬유 및 상기 유리-세라믹 마이크로-포스트의 대면 표면들 중 적어도 하나를 가열하기 위해서 레이저 빔을 인가함으로써, 상기 유리-세라믹 마이크로-포스트를 상기 광섬유에 융합시키는 단계를 포함하는, 섬유 광학체.
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