WO2021039962A1 - 光ファイバ - Google Patents

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WO2021039962A1
WO2021039962A1 PCT/JP2020/032594 JP2020032594W WO2021039962A1 WO 2021039962 A1 WO2021039962 A1 WO 2021039962A1 JP 2020032594 W JP2020032594 W JP 2020032594W WO 2021039962 A1 WO2021039962 A1 WO 2021039962A1
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WO
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core
light
optical fiber
roughened
roughened portion
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PCT/JP2020/032594
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French (fr)
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英幸 平野
圭一郎 広瀬
正司 中園
亮彦 小山
貴哉 小西
亜依 高橋
正勝 瀬戸口
Original Assignee
タツタ電線株式会社
株式会社丸山工業所
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Publication date
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • GPHYSICS
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    • G02B6/001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
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    • F21LIGHTING
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/3616Holders, macro size fixtures for mechanically holding or positioning fibres, e.g. on an optical bench
    • G02B6/3624Fibre head, e.g. fibre probe termination

Definitions

  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-034837 (Patent Document 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-068613 (Patent Document 4) frost the surface of glass using a frost solution. It is disclosed to process.
  • the optical fiber Since the optical fiber is fairly thin, it may be preferable that the strength does not decrease depending on the usage mode. Even when the optical fiber is frosted without using the sandblasting method in order to suppress the decrease in strength, sufficient light is not emitted from the side depending on the surface condition of the core after frosting. Is a concern.
  • the roughened portion is formed with a plurality of convex portions that protrude outward from the outer surface of the exposed portion.
  • the skewness Rsk of the roughened portion is larger than 0.
  • the core includes one end where light is incident from a light source and the other end located on the opposite side of the one end.
  • the arithmetic average roughness Ra on one end side of the roughened portion may be larger than the arithmetic average roughness Ra on the other end side.
  • the roughened portion is a frosted portion formed by frosting.
  • an optical fiber capable of emitting sufficient light toward the side.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the optical fiber which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the surface state in the exposed part where the core is exposed from the clad in the optical fiber which concerns on Embodiment 1. Partially. It is a figure which shows the surface state in the exposed part where the core is exposed from a clad in the optical fiber which concerns on Embodiment 2. It is a figure which shows the result of the 1st verification experiment performed in order to verify the effect which concerns on embodiment. It is a figure which shows the surface state in the exposed part where the core is exposed from the clad in the optical fiber which concerns on Reference Example 1. It is a figure which shows the arithmetic mean roughness Ra among the experimental results shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an optical fiber according to the first embodiment.
  • the optical fiber 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the optical fiber 10 is used, for example, as a medical light guide such as an intraocular illumination light guide.
  • the optical fiber 10 is not limited to medical use, and can be appropriately used as long as it emits light to the side.
  • the optical fiber 10 transmits the light emitted from the light source 20 and emits the light to the side of the optical fiber 10 at a desired location.
  • the optical fiber 10 emits the transmitted light laterally on the tip side.
  • the core 11 has one end 11a to which light is incident and the other end 11b located on the opposite side of the one end 11a.
  • the core 11 has an exposed portion 11c exposed from the clad 12, as will be described later.
  • the exposed portion 11c is provided on the other end 11b side of the core 11.
  • the roughened portion is a frosted portion formed by frosting.
  • the details of the frosting process will be described in the manufacturing method described later.
  • the clad 12 is arranged around the core 11 so that a part of the core 11 is exposed. Specifically, the clad 12 is arranged around the core 11 so that the surface of the core 11 is exposed in a part of the region along the axial direction of the core 11. More specifically, it is arranged around the core 11 so that the core 11 is exposed on the tip end side of the optical fiber 10.
  • the clad 12 may be made of glass or resin. As will be described later, the exposed portion of the core 11 is covered from the optical fiber strand in which the core 11 is entirely surrounded by the clad 12 along the axial direction and the clad 12 is further covered by the covering portion 13. It is formed by removing a part of 13 and the clad 12 in this order.
  • the covering portion 13 covers the clad 12.
  • the covering portion 13 is provided so as not to cover the exposed portion 11c of the core 11.
  • the covering portion 13 is made of, for example, a resin.
  • a plurality of convex portions protruding outward from the outer surface of the exposed portion 11c are formed.
  • the plurality of convex portions are separated from each other with a certain interval. Some of the plurality of convex portions may be provided so as to be adjacent to each other.
  • the light can be sufficiently guided to the side of the core 11 by providing a plurality of convex portions having a predetermined height or more at a certain distance from each other.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is approximately 0.5 ⁇ m or more and approximately 0.85 ⁇ m or less.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion may be 1.0 ⁇ m or less, or 0.9 ⁇ m or less.
  • the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is about 40 ⁇ m or more and about 60 ⁇ m or less.
  • the average length Rsm of the roughness curve element may be 500 ⁇ m or less. Even in this case, the scattering effect can be obtained and the light can be guided to the side of the core 11.
  • the roughened portion only a plurality of convex portions are formed in the roughened portion.
  • the plurality of convex portions are formed so as to be biased downward from the average line, and the skewness Rsk of the roughened portion is larger than 0.
  • the number of convex portions formed on one end (root) side is smaller than the number of convex portions formed on the other end (tip) side. That is, the arithmetic average roughness Ra on one end side of the roughened portion is smaller than the arithmetic average roughness Ra on the other end side.
  • the method for manufacturing an optical fiber according to the first embodiment includes a step of preparing an optical fiber wire, a step of exposing a predetermined portion of the core 11, and a step of forming a roughened portion at a predetermined portion of the core 11. including.
  • the optical fiber wire in which the core 11 is entirely surrounded by the clad 12 and the clad 12 is further coated by the covering portion 13 is prepared.
  • an SI type multimode fiber is prepared.
  • the core 11 is made of, for example, pure quartz.
  • the core diameter is, for example, approximately 600 ⁇ m ⁇ .
  • the numerical aperture (NA) of the core is 0.22.
  • the clad 12 is made of, for example, pure quartz.
  • the clad diameter is, for example, approximately 660 ⁇ m ⁇ .
  • the covering portion 13 that covers the clad 12 is made of, for example, an acrylic resin.
  • the diameter of the covering portion 13 is approximately 800 ⁇ m ⁇ .
  • a part of the covering portion 13 is removed from the optical fiber strand, and then a part of the clad 12 is removed to expose the predetermined portion of the core 11. ..
  • a part of the clad 12 is removed by etching or the like.
  • the predetermined portion of the core 11 exposed from the clad 12 is immersed in the frost liquid.
  • the predetermined portion is a portion that becomes the exposed portion 11c.
  • At least the boundary between the part where frosting is desired (predetermined part) and the part where frosting is not desired may be covered with a mask.
  • a mask may be used to cover the entire portion that is not desired to be frosted. By using a mask, it is possible to prevent the frost liquid from adhering to a portion of the core 11 that is not desired to be frosted.
  • the covering portion 13 functions as a mask and the core 11 located inside the covering portion 13 is etched without using a mask. Can be prevented.
  • the frost liquid a liquid in which a substance that significantly reduces the solubility of corrosion products such as siliceous fluoride is added to a hydrofluoric acid-based aqueous solution can be used.
  • the dense reaction product partially covers the surface of the core 11 when the corrosion of the core 11 has progressed to some extent.
  • a plurality of convex portions are formed on the outer surface of the predetermined portion of the core 11, and a frosted portion can be formed as a roughened portion on the outer surface of the predetermined portion of the core 11.
  • the hydrofluoric acid-based aqueous solution is a mixture of hydrofluoric acid, sulfuric acid, ammonium fluoride, and water.
  • the content of hydrofluoric acid in the hydrofluoric acid-based aqueous solution is 0 to 30%, and the content of sulfuric acid in the hydrofluoric acid-based aqueous solution is 0 to 16%.
  • the content of ammonium fluoride in the hydrofluoric acid-based aqueous solution is 0 to 42%, and the content of water in the hydrofluoric acid-based aqueous solution is 12% or more.
  • the proportions of hydrofluoric acid, sulfuric acid, ammonium fluoride, and water can be adjusted as appropriate.
  • a mixture of a hydrofluoric acid-based aqueous solution and an additive at a mass ratio of 7: 3 is used as a frost solution, and the frost solution having a temperature of 20 ° C to 23 ° C is used on the tip side of the core 11. Is immersed for about 180 seconds. At this time, the other end side (tip side) is immersed in the frost liquid first than the one end side (root side) at a predetermined location. Therefore, the number of convex portions formed on one end side (root side) at the predetermined location is smaller than the number of convex portions formed on the other end side (tip side) at the predetermined location. ..
  • the arithmetic average roughness Ra on one end side is smaller than the arithmetic average roughness Ra on the other end side at the predetermined location. Subsequently, the core 11 is pulled up from the frost liquid, and the portion immersed in the frost liquid is washed with water.
  • the optical fiber 10 according to the first embodiment is manufactured.
  • the roughened portion is chemically formed regardless of the sandblasting method or the like, so that damage to the core 11 is suppressed. be able to. Therefore, the decrease in strength can be suppressed.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is set to 0.2 ⁇ m or more, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is set to 17 ⁇ m or more.
  • a plurality of convex portions having a height equal to or higher than the above height can be provided at a certain distance from each other. As a result, sufficient light can be emitted to the side of the core 11.
  • FIG. 3 is a diagram partially showing the surface state of the exposed portion where the core is exposed from the clad in the optical fiber according to the second embodiment.
  • the optical fiber according to the second embodiment is different from the optical fiber 10 according to the first embodiment in the surface state of the exposed portion 11c.
  • the heights of the plurality of convex portions are lower than those in the first embodiment, whereby the surface state of the exposed portion 11c is slightly different. ..
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is 0.2 ⁇ m or more, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is 17 ⁇ m or more.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is approximately 0.2 ⁇ m or more and approximately 0.4 ⁇ m or less, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is approximately 35 ⁇ m or more. , Approximately 50 ⁇ m or less. Even in this case, the scattering effect can be obtained and the light can be guided to the side of the core 11.
  • the optical fiber according to the second embodiment has almost the same effect as the optical fiber 10 according to the first embodiment.
  • the optical fiber according to the second embodiment can also be manufactured according to the manufacturing method according to the first embodiment.
  • the frost liquid a mixture of a hydrofluoric acid-based aqueous solution and an additive at a mass ratio of 6: 4 is used.
  • the predetermined portion of the core 11 is immersed in the frost liquid having a temperature of 20 ° C. to 23 ° C. for about 180 seconds.
  • a step of forming a roughened portion at a predetermined portion of the core 11 using a hydrofluoric acid-based aqueous solution and an additive mixed at a mass ratio of 5.5: 4.5 as the frost liquid is immersed in a frost liquid having a temperature of 20 ° C. to 23 ° C. for about 180 seconds.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is 0.2 ⁇ m or more, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is 17 ⁇ m or more.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is approximately 0.2 ⁇ m or more and approximately 0.35 ⁇ m or less, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is approximately 17 ⁇ m or more. , Approximately 20 ⁇ m or less. Even in this case, the scattering effect can be obtained and the light can be guided to the side of the core 11.
  • the optical fiber according to the third embodiment has almost the same effect as the optical fiber 10 according to the first embodiment.
  • the optical fiber according to the fourth embodiment has a different core diameter and a different frost liquid used in the manufacturing process when compared with the optical fiber 10 according to the first embodiment, so that the surface state of the exposed portion 11c is different. Is different.
  • the core diameter is approximately 300 ⁇ m.
  • a hydrofluoric acid-based aqueous solution and an additive are mixed at a mass ratio of 4.9: 5.1 as the frost liquid.
  • a predetermined portion of the core 11 is immersed in a frost liquid having a temperature of 20 ° C. to 23 ° C. for about 180 seconds.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is 0.2 ⁇ m or more, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is 17 ⁇ m or more.
  • the optical fiber according to the fourth embodiment has almost the same effect as the optical fiber 10 according to the first embodiment.
  • Im image processing was performed in analyzing the image and calculating each parameter based on the above JIS standard. At this time, the noise cut level was 2.0 ⁇ m, and the filter size was 10 pxel. In addition, median filtering was performed. The filter size was 3, and the number of repetitions was 1.
  • the frost liquid used when preparing the optical fiber according to Reference Example 1 the above-mentioned hydrofluoric acid-based aqueous solution and an additive were mixed at a mass ratio of 1: 9. Also in this case, in the step of forming the roughened portion at the predetermined portion of the core 11, the predetermined portion of the core 11 was immersed in the frost liquid having a temperature of 20 ° C. to 23 ° C. for about 180 seconds.
  • the arithmetic mean roughness Ra on the surface of the core 11 was about 0 ⁇ m or more and about 0.1 ⁇ m or less due to some unevenness.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the roughened portion was approximately 0.4 ⁇ m or more and approximately 0.5 ⁇ m or less.
  • the average length Rsm of the roughness curve element on the surface of the core 11 was about 10 ⁇ m or more and smaller than about 15 ⁇ m due to some unevenness.
  • the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion was about 10 ⁇ m or more and smaller than about 15 ⁇ m.
  • FIG. 9 is a diagram showing the skewness Rsk among the experimental results shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 9, in Example 1, the skewness Rsk of the roughened portion was larger than 0 and smaller than approximately 2.0. In Example 2, the skewness Rsk of the roughened portion was larger than 0 and smaller than approximately 3.0.
  • FIG. 10 is a diagram showing Kurtosis Rku among the experimental results shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 10, in Example 1, the Kurtosis Rku of the roughened portion was about 2.0 to about 6.0 or less. In Example 2, the Kurtosis Rku of the roughened portion was about 7.0 to about 14.0 or less.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a second verification experiment performed to verify the effect of the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of the second verification experiment. The second verification experiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • an optical power meter 8230E (manufactured by ADC Co., Ltd.) is used to evaluate the light emitted from the tip (tip emission light) and the light emitted to the side (side emission light).
  • the ratio of the tip emitted light to the output of the light source was calculated.
  • the light source 20 a halogen lamp having a variable output was used, and the output value was changed according to the environment on the measurement date. Specifically, the output of the light source 20 in Comparative Example 1 and Reference Example 1 was set to 275 ⁇ W. The output of the light source 20 in Example 1 was 170 ⁇ W. The output of the light source 20 in Example 2 was set to 126 ⁇ W.
  • the radiant flux of the lateral emitted light / the radiant flux (%) of the tip emitted light is determined at each of the one end (root) side, the center portion, and the other end (tip) side of the exposed portion 11c. Calculated. At this time, the numbers after the decimal point were rounded off.
  • the light measuring device 40 includes a light receiving element 41 having a light receiving surface 41a and a radiant flux calculation unit 42 that calculates a radiant flux from the light received by the light receiving element.
  • the light receiving surface 41a of the light receiving element 41 is parallel to the axial direction of the core 11.
  • the optical measuring device was set so as to be such that the exposure portion 11c was covered with the cover 30 for measurement.
  • the light receiving element 41 was arranged at a position substantially 2 cm away from the exposed portion 11c.
  • the radiant flux of the light emitted from the tip was 275 ⁇ W.
  • the radiant flux of the laterally emitted light was 4.2 ⁇ W at one end side of the roughened portion, 3.6 ⁇ W at the center portion of the roughened portion, and 2.7 ⁇ W at the other end side of the roughened portion. ..
  • the radiant flux of the laterally emitted light / the radiant flux of the tip emitted light is 2% on one end side of the roughened portion, 1% on the central portion of the roughened portion, and 1% on the other end side of the roughened portion. It became%.
  • Comparative Example 1 it was confirmed that the amount of light emitted to the side of the core 11 was very small because the roughened portion was not formed on the surface of the core 11.
  • Example 1 the radiant flux of the light emitted from the tip (tip emitting light) was 40 ⁇ W.
  • the ratio of the tip emitted light compared with Comparative Example 1 was about 24%. That is, it was confirmed that the light emitted to the side was approximately 76% of the light incident from the light source.
  • the radiant flux of the laterally emitted light was 17.0 ⁇ W at one end side of the roughened portion, 16.4 ⁇ W at the central portion of the roughened portion, and 9.6 ⁇ W at the other end side of the roughened portion. .. Further, the radiant flux of the laterally emitted light / the radiant flux of the tip emitted light is 42% on one end side of the roughened portion, 41% on the central portion of the roughened portion, and 24 on the other end side of the roughened portion. It became%.
  • Example 1 As described above, in Example 1, it was confirmed that light can be emitted to the side of the core 11 by forming a roughened portion on the surface of the exposed portion 11c of the core 11. It was also confirmed that in Example 1, the amount of light emitted to the side increased as compared with Reference Example 1.
  • Example 2 the radiant flux of the light emitted from the tip (tip emitting light) was 40 ⁇ W.
  • the ratio of the tip emitted light compared with Comparative Example 1 was about 36%. That is, it was confirmed that the light emitted to the side was approximately 64% of the light incident from the light source.
  • the radiant flux of the laterally emitted light was 5.1 ⁇ W at one end side of the roughened portion, 14.1 ⁇ W at the central portion of the roughened portion, and 3.2 ⁇ W at the other end side of the roughened portion. .. Further, the radiant flux of the laterally emitted light / the radiant flux of the tip emitted light is 11% on one end side of the roughened portion, 9% on the central portion of the roughened portion, and 7 on the other end side of the roughened portion. It became%.
  • Example 2 it was confirmed that light can be emitted to the side of the core 11 by forming the roughened portion on the surface of the exposed portion 11c of the core 11. It was also confirmed that in Example 2, the amount of light emitted to the side increased as compared with Reference Example 1.
  • the roughened portion By setting the arithmetic surface roughness Ra of the above to 0.2 ⁇ m or more and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion to be 17 ⁇ m or more, sufficient light can be emitted to the side of the core 11. Was confirmed.
  • FIG. 14 is a diagram comparing the radiant flux of the lateral emission light / the radiant flux (%) of the tip emission light shown in FIG. 13 between Reference Example 1 and Example 1.
  • Example 1 As shown in FIG. 14, when Reference Example 1 and Example 1 are compared, in Example 1, the radiant flux of the laterally emitted light is emitted on any one end side, the center side, or the tip side of the roughened portion. / The radiant flux (%) of the tip emitted light was increasing. From this, it was confirmed that the amount of light to the side of the core 11 can be adjusted by adjusting the uneven state of the roughened portion.
  • the light emitted from the exposed portion 11c of the optical fiber according to the first embodiment was also emitted to the side of the core 11.
  • the width of the contour of the light orthogonal to the axial direction of the core 11 is also increased, and the amount of light emitted to the side of the core 11 is increased as compared with the reference example 1. confirmed.
  • FIG. 17 is a diagram showing light emitted laterally from the exposed portion of the optical fiber according to the second embodiment in the second verification experiment.
  • the light emitted from the exposed portion 11c of the optical fiber according to the second embodiment was also emitted to the side of the core 11.
  • the width of the contour of the light orthogonal to the axial direction of the core 11 is also increased as compared with the reference example 1, and the amount of light emitted to the side of the core 11 is compared with the reference example 1. It was confirmed that it was increasing.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is 0.2 ⁇ m or more, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is It was confirmed that by setting the thickness to 17 ⁇ m or more, sufficient light was emitted to the side of the core 11.
  • the optical fibers according to Examples 3 and 4 were prepared, and the surface condition of the exposed portion 11c was confirmed in each optical fiber. Specifically, in each optical fiber, the arithmetic average roughness Ra of the roughened portion, the average length of the roughness curve elements, the ten-point average roughness Rzjis, the skewness Rsk, the Kurtosis Rku, and the load length of the roughness curve. The graduation Rmr (80%) was measured. The above parameters are based on JIS B 0601-2013.
  • the optical fiber according to the third embodiment was used, and a frosted solution in which a hydrofluoric acid-based aqueous solution and an additive were mixed at a mass ratio of 5.5: 4.5 was used.
  • the roughened portion was formed by the same method as in Example 1 except for the above.
  • the core diameter was 600 ⁇ m.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the roughened portion was approximately 0.30 ⁇ m or more and approximately 0.45 ⁇ m or less.
  • the skewness Rsk of the roughened portion was larger than 0 and smaller than approximately 1.0.
  • the Kurtosis Rku of the roughened portion was about 1.5 or more and about 2.5 or less.
  • the average length Rsm of the roughness curve elements on the surface of the core 11 was about 17 ⁇ m or more and about 20.0 ⁇ m or less.
  • the load length ratio Rmr (80%) of the roughness curve on the surface of the core 11 was 100%.
  • the ten-point average roughness Rzjis of the roughened portion was about 0.5 ⁇ m or more and about 1.5 ⁇ m or less.
  • FIG. 19 is a diagram showing the results of a fourth verification experiment conducted to verify the effect of the embodiment. A fourth verification experiment performed to verify the effect of the embodiment will be described with reference to FIG.
  • the ratio of the tip emitted light to the output of the light source was calculated.
  • the output of the light source in Example 3 and Comparative Example 2 was 412 ⁇ W.
  • the radiant flux of the light emitted from the tip is 412 ⁇ W, and the ratio of the tip emitted light to the output of the light source is approximately 100%. became.
  • the radiant flux of the laterally emitted light was 5.4 ⁇ W at one end side of the roughened portion, 1.3 ⁇ W at the central portion of the roughened portion, and 2.6 ⁇ W at the other end side of the roughened portion. ..
  • the radiant flux of the lateral emission light / the radiant flux of the tip emission light is 1% at one end side of the roughened portion, 0% at the central portion of the roughened portion, and 1 at the other end side of the roughened portion. It became%.
  • Comparative Example 2 it was confirmed that the amount of light emitted to the side of the core 11 was very small because the roughened portion was not formed on the surface of the core 11.
  • Example 3 the radiant flux of the light emitted from the tip (tip emitted light) was 104 ⁇ W, and the ratio of the tip emitted light to the output of the light source was approximately 25%. ..
  • the radiant flux of the laterally emitted light was 27.7 ⁇ W at one end side of the roughened portion, 29.0 ⁇ W at the central portion of the roughened portion, and 25.0 ⁇ W at the other end side of the roughened portion. ..
  • the radiant flux of the lateral emission light / the radiant flux of the tip emission light is 27% on one end side of the roughened portion, 28% on the central portion of the roughened portion, and 24 on the other end side of the roughened portion. It became%.
  • FIG. 20 is a diagram comparing the radiant flux of the lateral emission light / the radiant flux (%) of the tip emission light shown in FIG. 19 between Comparative Example 2 and Example 3.
  • Example 3 the radiant flux of the laterally emitted light is emitted on any one end side, the center side, or the tip side of the roughened portion. / The radiant flux (%) of the tip emitted light was increasing. Further, the radiant flux of the laterally emitted light / the radiant flux (%) of the tip emitted light is about the same value on any one end side, the center side, or the tip side of the roughened portion, and is along the length direction. It was radiated almost uniformly.
  • FIG. 21 is a diagram showing light emitted laterally from the exposed portion of the optical fiber according to the third embodiment in the fourth verification experiment.
  • FIG. 21 similarly to FIGS. 15 to 17, the state in which the optical fiber is illuminated in a dark place is imaged, the outline of the light having a predetermined brightness is shown by a thin line, and the exposed portion 11c of the roughened core is shown. It is shown by a thick line.
  • the light emitted from the exposed portion 11c of the optical fiber according to the third embodiment was also emitted to the side of the core 11. Further, toward the side of the core 11, the light was emitted substantially uniformly around the core 11 over the length direction of the optical fiber.
  • Example 3 it was confirmed that light can be emitted to the side of the core 11 by forming a roughened portion on the surface of the exposed portion 11c of the core 11. It was also confirmed that in Example 3, the amount of light emitted to the side increased as compared with Comparative Example 2.
  • FIG. 22 is a diagram showing the results of a fifth verification experiment conducted to verify the effect of the embodiment. A fifth verification experiment performed to verify the effect of the embodiment will be described with reference to FIG.
  • the optical fibers according to Example 4 and Comparative Example 3 were prepared, and the radiant flux of light emitted from each optical fiber was measured. Since the method for measuring the radiant flux of light and the method for evaluating the radiant flux are the same as those in the second verification experiment and the fourth verification experiment described above, the description thereof will be omitted.
  • the radiant flux of the light emitted from the tip is 115 ⁇ W, and the ratio of the tip emitted light to the output of the light source is approximately 100%. became.
  • the radiant flux of the laterally emitted light was 1.2 ⁇ W at one end side of the roughened portion, 0.8 ⁇ W at the center portion of the roughened portion, and 1.4 ⁇ W at the other end side of the roughened portion. ..
  • the radiant flux of the laterally emitted light / the radiant flux of the tip emitted light is 1% on one end side of the roughened portion, 1% on the central portion of the roughened portion, and 1% on the other end side of the roughened portion. It became%.
  • Comparative Example 3 it was confirmed that the amount of light emitted to the side of the core 11 was very small because the roughened portion was not formed on the surface of the core 11.
  • Example 4 the radiant flux of the light emitted from the tip (tip emitted light) was 16 ⁇ W, and the ratio of the tip emitted light to the output of the light source was approximately 14%. ..
  • the radiant flux of the laterally emitted light was 24.0 ⁇ W at one end side of the roughened portion, 11.0 ⁇ W at the central portion of the roughened portion, and 3.5 ⁇ W at the other end side of the roughened portion. ..
  • the radiant flux of the laterally emitted light / the radiant flux of the tip emitted light is 150% on one end side of the roughened portion, 69% on the central portion of the roughened portion, and 22 on the other end side of the roughened portion. It became%.
  • FIG. 23 is a diagram comparing the radiant flux of the lateral emission light / the radiant flux (%) of the tip emission light shown in FIG. 22 between Comparative Example 3 and Example 4. Comparing Comparative Example 3 and Example 4, in Example 4, the radiant flux of the lateral emission light / the radiant flux of the tip emission light was generated at any of one end side, the center side, and the tip side of the roughened portion. (%) was increasing.
  • FIG. 24 is a diagram showing light emitted laterally from the exposed portion of the optical fiber according to the third embodiment in the fifth verification experiment. Also in FIG. 24, similarly to FIGS. 15 to 17 and 21 described above, a state in which the optical fiber is illuminated in a dark place is imaged, the outline of the light having a predetermined brightness is shown by a thin line, and the surface is roughened. The exposed portion 11c of the core is shown by a thick line.
  • the light emitted from the exposed portion 11c of the optical fiber according to the fourth embodiment was also emitted to the side of the core 11. In particular, it was confirmed that a large amount of light was emitted on the root side.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is 0.2 ⁇ m or more, and the average length Rsm of the roughness curve element of the roughened portion is 17 ⁇ m or more.
  • a processed portion in which a roughened portion was formed by processing with a frost liquid on the tip side of the core 11 and a core having a non-roughened portion on the root side of the core 11 were provided.
  • Light was introduced from the light source 20 to the base of the core 11, and the luminosity of the light emitted laterally from each of the processed portion and the non-processed portion was measured.
  • the fibers, connectors, and the like used when introducing the light emitted from the light source 20 to the root side of the core 11 are omitted for convenience.
  • the light source 20 As the light source 20, a light source having a wavelength of 660 nm was used, and the output of the light source 20 was 15 mW.
  • the core two types of cores 11 having core diameters of 600 ⁇ m and 300 ⁇ m were prepared, and the processed portion and the non-processed portion were formed on these.
  • Example 3 Regarding the core 11 having a core diameter of 600 ⁇ m, the tip side thereof was frosted under the same conditions as in Example 3 (Embodiment 3) described above. Therefore, the processed portion of the core 11 is designated as Example 3, and the non-processed portion of the core 11 is designated as Comparative Example 2.
  • Example 4 the tip side thereof was frosted under the same conditions as in Example 4 (Embodiment 4) described above. Therefore, the processed portion of the core 11 is designated as Example 4, and the non-processed portion of the core is designated as Comparative Example 3.
  • the image pickup device 50 was arranged on the side of the core 11, and the core 11 was imaged with the light introduced into the core 11.
  • the captured image was analyzed, and the intensity of the light emitted laterally from each of the processed portion and the non-processed portion was calculated from the luminance distribution.
  • the Intensity is a relative intensity for comparing the luminosity of light emitted laterally from each of the processed portion and the non-processed portion, and as will be described later, the side from the central portion of the non-processed portion.
  • the intensity of the light emitted toward the side was set to 15 as a reference value.
  • FIG. 26 is a diagram showing the distribution of light emitted laterally from the unprocessed portion of the core in Comparative Example 2 in the sixth verification experiment.
  • FIG. 27 is a diagram showing the distribution of light emitted laterally from the processed portion of the core roughened under the same conditions as in Example 3 in the sixth verification experiment.
  • FIG. 28 is a diagram showing the distribution of light emitted laterally from the unprocessed portion of the core in Comparative Example 2 in the sixth verification experiment.
  • FIG. 29 is a diagram showing the distribution of light emitted laterally from the processed portion of the core roughened under the same conditions as in Example 4 in the sixth verification experiment.
  • the intensity increases due to the leakage of light to the side at the root position, and from the tip at the tip position. Intensity was increased by the radiation of light. Further, between the root position and the tip position, the intensity increased as compared with the non-processed portion of Comparative Example 2 shown in FIG. 28, and was 18 or more and 22 or less. In this case, the Intensity on the tip side of the processed portion was about 19, the Intensity on the root side of the processed portion was about 21, and the Intensity on the root side was larger.
  • the arithmetic surface roughness Ra of the roughened portion is 0.2 ⁇ m or more, and the roughness of the roughened portion is It was confirmed that when the average length Rsm of the curved element was 17 ⁇ m or more, sufficient light could be emitted to the side of the core 11.
  • the case where the arithmetic average roughness Ra on one end side is smaller than the arithmetic average roughness Ra on the other end side in the roughened portion has been described as an example, but the present invention is limited to this. Instead, the roughened portion may be formed so that the arithmetic mean roughness Ra is substantially constant from one end side to the other end side. The same applies to the third and fourth embodiments.

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Abstract

強度の低下を光ファイバ(10)は、コア(11)と、コア(11)の一部が露出するようにコア(11)の周囲に配置されたクラッド(12)と、を備える。クラッド(12)から露出するコア(11)の露出部(11a)が有する外表面の少なくとも一部には、粗面化部が設けられている。粗面化部の算術平均粗さRaが、0.2μm以上であり、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが17μm以上である。

Description

光ファイバ
 本発明は、光ファイバに関し、特に、側方から光を出射できる光ファイバに関する。
 従来の光ファイバとして、側方に光を出射可能な光ファイバが、特表平09-506716号公報(特許文献1)、および特開昭58-7604号公報(特許文献2)が開示されている。
 特許文献1および特許文献2に開示の光ファイバにあっては、サンドブラスト法等によって、光ファイバの周面に複数の傷が設けられている。光ファイバ内を伝送する光を複数の傷によって散乱させることで、光ファイバの側方に光を出射することができる。
 特許文献1および特許文献2に開示の光ファイバにあっては、複数の傷が設けられているため、強度が低下し、脆くなってしまう。
 サンドブラスト法と異なるガラスの表面処理として、実開昭56-034837号公報(特許文献3)、特開昭48-068613号公報(特許文献4)には、フロスト液を用いてガラスの表面をフロスト加工することが開示されている。
特表平09-506716号公報 特開昭58-7604号公報 実開昭56-034837号公報 特開昭48-068613号公報
 光ファイバは相当程度細いため、使用態様によっては強度が低下しないことが好ましい場合がある。強度の低下を抑制するために、サンドブラスト法を用いずに、光ファイバをフロスト加工した場合であっても、フロスト加工後におけるコアの表面状態の如何によっては、側方から光が十分に出射されないことが懸念される。
 本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、側方に向けて光を十分に出射できる光ファイバを提供することにある。
 上記本開示に基づく光ファイバは、コアと、上記コアの一部が露出するように上記コアの周囲に配置されたクラッドと、を備える。上記クラッドから露出する上記コアの露出部が有する外表面の少なくとも一部には、粗面化部が設けられている。上記粗面化部の算術平均粗さRaが、0.2μm以上であり、上記粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが17μm以上である。
 上記本開示に基づく光ファイバにあっては、上記粗面化部には、上記露出部が有する上記外表面から外部に向けて突出する複数の凸状部が形成されていることが好ましい。
 上記本開示に基づく光ファイバにあっては、上記粗面化部のスキューネスRskが、0より大きいことが好ましい。
 上記本開示に基づく光ファイバにあっては、上記コアは、光源から光が入射される一端と、上記一端と反対側に位置する他端とを含むことが好ましい。この場合には、上記粗面化部において上記一端側の算術平均粗さRaは、上記他端側の算術平均粗さRaよりも大きくてもよい。
 上記本開示に基づく光ファイバにあっては、上記コアは、光源から光が入射される一端と、上記一端と反対側に位置する他端とを含むことが好ましい。この場合には、上記露出部は、上記コアの上記他端側に設けられていることが好ましい。
 上記本開示に基づく光ファイバにあっては、上記粗面化部は、フロスト加工によって形成されたフロスト加工部であることが好ましい。
 本発明によれば、側方に向けて十分に光を出射できる光ファイバを提供することができる。
実施の形態1に係る光ファイバを示す模式図である。 実施の形態1に係る光ファイバにおいて、クラッドからコアが露出する露出部における表面状態を部分的に示す図である。 実施の形態2に係る光ファイバにおいて、クラッドからコアが露出する露出部における表面状態を部分的に示す図である。 実施の形態に係る効果を検証するために行なった第1検証実験の結果を示す図である。 参考例1に係る光ファイバにおいて、クラッドからコアが露出する露出部における表面状態を部分的に示す図である。 図4に示す実験結果のうち算術平均粗さRaを示す図である。 図4に示す実験結果のうち粗さ曲線要素の平均長さRsmを示す図である。 図4に示す実験結果のうち十点平均粗さRzjisを示す図である。 図4に示す実験結果のうちスキューネスRskを示す図である。 図4に示す実験結果のうちクルトシスRkuを示す図である。 図4に示す実験結果のうち粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)を示す図である。 実施の形態の効果を検証するために行なった第2検証実験を説明するための図である。 第2検証実験の結果を示す図である。 図13に示す側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)を参考例1と実施例1とで比較した図である。 第2検証実験において、参考例1に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。 第2検証実験において、実施例1に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。 第2検証実験において、実施例2に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。 実施の形態の効果を検証するために行なった第3検証実験の結果を示す図である。 実施の形態の効果を検証するために行なった第4検証実験の結果を示す図である。 図19に示す側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)を比較例2と実施例3とで比較した図である。 第4検証実験において、実施例3に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。 実施の形態の効果を検証するために行なった第5検証実験の結果を示す図である。 図22に示す側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)を比較例3と実施例4とで比較した図である。 第5検証実験において、実施例3に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。 実施の形態の効果を検証するために行なった第6検証実験を説明するための図である。 第6検証実験において、比較例2におけるコアの非加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。 第6検証実験において、実施例3と同条件で粗面化されたコアの加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。 第6検証実験において、比較例3におけるコアの非加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。 第6検証実験において、実施例4と同条件で粗面化されたコアの加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
 (実施の形態1)
 図1は、実施の形態1に係る光ファイバを示す模式図である。図1から参照して、実施の形態1に係る光ファイバ10について説明する。
 光ファイバ10は、たとえば、眼内照明ライトガイド等の医療ライトガイド等に用いられるものである。なお、光ファイバ10は、医療用に限定されず、側方に光を出射する用途であれば適宜用いることができる。
 光ファイバ10は、光源20から出射された光を伝送して、所望の箇所において光ファイバ10の側方に当該光を出射する。実施の形態1においては、光ファイバ10は、伝送された光を先端側で側方に出射する。
 光ファイバ10は、コア11と、クラッド12と、被覆部13とを備える。コア11は、略円柱形状を有する。コア11は、ガラスによって構成されている。
 コア11は、光が入射する一端11aと、当該一端11aと反対側に位置する他端11bとを有する。コア11は、後述するように、クラッド12から露出する露出部11cを有する。露出部11cは、コア11の他端11b側に設けられている。
 露出部11cが有する外表面(外周面)には、全体的に粗面化部が設けられている。当該粗面化部によって光を効果的に側方に出射することができる。なお、粗面化部は、側方に十分な光を出射可能な限り、露出部11cの外周面の一部に設けられていてもよい。
 粗面化部は、フロスト加工によって形成されたフロスト加工部である。なお、フロスト加工の詳細については、後述の製造方法において説明する。
 クラッド12は、コア11の一部が露出するようにコア11の周囲に配置されている。具体的には、クラッド12は、コア11の軸方向に沿った一部の領域でコア11の表面が露出するように、コア11の周囲に配置されている。より詳細には、光ファイバ10の先端側でコア11が露出するように、コア11の周囲に配置されている。クラッド12は、ガラスによって構成されていてもよいし、樹脂によって構成されていてもよい。なお、後述するように、コア11の露出部は、コア11が軸方向に沿って全体的にクラッド12で囲まれ、さらにクラッド12が被覆部13により被覆された光ファイバ素線から、被覆部13およびクラッド12の一部をこの順に除去することで形成される。
 被覆部13は、クラッド12を被覆している。被覆部13は、コア11の露出部11cを被覆しないように設けられている。被覆部13は、たとえば樹脂によって構成されている。
 図2は、実施の形態1に係る光ファイバにおいて、クラッドからコアが露出する露出部における表面状態を部分的に示す図である。図2を参照して、露出部11cの表面状態について説明する。
 図2に示すように、粗面化部においては、露出部11cが有する外表面から外部に向けて突出する複数の凸状部が形成されている。複数の凸状部は、ある程度の間隔を開けて離れている。複数の凸状部のうちの一部は、互いに隣接するように設けられていてもよい。
 なお、図2においては、便宜上のため、一部の領域として、露出部11cの外表面における所定の基準点からコア11の軸方向に沿った略250μmまでの領域における表面形状を示しているが、露出部11cの全体的な領域においても、略同様に複数の凸状部が設けられている。
 粗面化部の算術表面粗さRaは、0.2μm以上であり、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、17μm以上である。
 上記のような値に示すように、所定の高さ以上の複数の凸状部が、ある程度離間して設けられることにより、コア11の側方へ十分に光を導くことができる。
 具体的には、実施の形態1においては、粗面化部の算術表面粗さRaは、略0.5μm以上、略0.85μm以下である。なお、粗面化部の算術表面粗さRaは、1.0μm以下であってもよく、0.9μm以下であってもよい。
 粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略40μm以上、略60μm以下である。なお、粗さ曲線要素の平均長さRsmは、500μm以下であってもよい。この場合においても、散乱効果が得られ、コア11の側方へ光を導くことができる。
 また、上述のように、粗面化部には、複数の凸状部のみが形成されている。当該複数の凸状部は、平均線よりも下側に偏るように形成されており、粗面化部のスキューネスRskが、0より大きくなっている。また、粗面化部において、一端(根元)側に形成される凸状部の数は、他端(先端)側に形成される凸状部の数よりも少なくなっている。すなわち、粗面化部において一端側の算術平均粗さRaは、他端側の算術平均粗さRaよりも小さい。
 (光ファイバの製造方法)
 実施の形態1に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ素線を準備する工程、コア11の所定の箇所を露出させる工程と、コア11の所定の箇所に粗面化部を形成する工程とを含む。
 光ファイバ素線を準備する工程においては、コア11が全体的にクラッド12で囲まれ、さらにクラッド12が被覆部13により被覆された光ファイバ素線を準備する。光ファイバ素線としては、たとえばSI型マルチモードファイバを準備する。コア11は、たとえば純粋石英によって構成されている。コア径は、たとえば略600μmφである。コアの開口数(NA)は、0.22である。クラッド12は、たとえば純粋石英によって構成されている。クラッド径は、たとえば略660μmφである。クラッド12を被覆する被覆部13は、たとえばアクリル樹脂によって構成されている。被覆部13の径は、略800μmφである。
 続いて、コア11の所定の箇所を露出させる工程において、光ファイバ素線から被覆部13の一部を除去した後、クラッド12の一部を除去して、コア11の所定の箇所を露出させる。クラッド12の一部は、エッチング等によって除去される。
 コア11の所定の箇所に粗面化部を形成する工程においては、クラッド12から露出したコア11の所定の箇所をフロスト液に浸漬させる。所定の箇所とは、露出部11cとなる箇所である。
 なお、この工程においては、少なくともフロスト加工を行いたい箇所(所定の箇所)とフロスト加工を行いたくない箇所との境界部を、マスクで覆ってもよい。また、フロスト加工を行いたくない箇所を全体的にマスクで覆ってもよい。マスクを用いることにより、コア11において、フロスト加工を行いたくない箇所にフロスト液が付着することを抑制することができる。
 また、コア11の所定の箇所に粗面化部を形成する工程において、マスクを用いなくてもよい。特に、所定の箇所に全体的に粗面化部を形成する場合には、マスクを用いなくても、被覆部13がマスクとして機能し、被覆部13の内側に位置するコア11がエッチングされることを防止できる。
 フロスト液としては、フッ酸系の水溶液に、ケイフッ化物等の腐食生成物の溶解度を著しく低下させる物質を添加した液体を用いることができる。
 上記フロスト液を用いる場合には、ある程度コア11の腐食が進行した段階で、緻密な反応生成物が部分的にコア11の表面を覆い出す。これにより、コア11の上記所定の箇所における外表面に複数の凸状部が形成され、コア11の所定の箇所における外表面に、粗面化部としてフロスト加工部を形成することができる。
 フッ酸系の水溶液は、フッ酸、硫酸、フッ化アンモニウム、水を混合したものである。フッ酸系の水溶液中におけるフッ酸の含有量は、0~30%であり、フッ酸系の水溶液中における硫酸の含有量は、0~16%である。フッ酸系の水溶液中におけるフッ化アンモニウムの含有量は、0~42%であり、フッ酸系の水溶液中における水の含有量は、12%~である。これらフッ酸、硫酸、フッ化アンモニウム、水の割合は、適宜調整することができる。
 実施の形態1においては、フッ酸系の水溶液と添加物とを質量比7:3で混合したものをフロスト液として用い、20℃~23℃の温度を有するフロスト液に、コア11の先端側を約180秒浸漬させる。この際、所定の箇所における一端側(根元側)よりも他端側(先端側)が先にフロスト液に浸漬される。このため、上記所定の箇所における一端側(根元側)に形成される凸状部の個数は、上記所定の箇所における他端側(先端側)に形成される凸状部の個数よりも小さくなる。また、上記所定の箇所において一端側の算術平均粗さRaは、他端側の算術平均粗さRaよりも小さくなる。続いて、コア11をフロスト液から引き上げ、フロスト液に浸漬させた部分を水で洗浄する。
 上記工程を経て、実施の形態1に係る光ファイバ10が製造される。以上のように、実施の形態1に係る光ファイバ10にあっては、上述の粗面化部は、サンドブラスト法等によらず、化学的に形成されるため、コア11へのダメージを抑制することができる。このため、強度の低下を抑制することができる。
 また、上述のように、粗面化部の算術表面粗さRaが、0.2μm以上、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上とすることにより、所定の高さ以上の複数の凸状部が、ある程度離間して設けられることができる。これにより、コア11の側方へ十分に光を出射することができる。
 (実施の形態2)
 図3は、実施の形態2に係る光ファイバにおいて、クラッドからコアが露出する露出部における表面状態を部分的に示す図である。
 図3に示すように、実施の形態2に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバ10と比較した場合に、露出部11cの表面状態が相違する。具体的には、実施の形態2においては、実施の形態1と比較して、複数の凸状部の高さが低くなっており、これにより、露出部11cの表面状態が若干相違している。
 実施の形態2においても、粗面化部の算術表面粗さRaは、0.2μm以上であり、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、17μm以上である。
 具体的には、粗面化部の算術表面粗さRaは、略0.2μm以上、略0.4μm以下であり、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略35μm以上、略50μm以下である。この場合においても、散乱効果が得られ、コア11の側方へ光を導くことができる。
 また、粗面化部には、平均線に対して上側に偏るように複数の凸状部のみが形成されており、粗面化部のスキューネスRskが、0より大きくなっている。
 以上のように構成される場合であっても、実施の形態2に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバ10とほぼ同様の効果が得られる。
 なお、実施の形態2に係る光ファイバも、実施の形態1に係る製造方法に準拠して製造することができる。この場合においては、フロスト液として、フッ酸系の水溶液と添加物とを質量比6:4で混合したものを用いる。この場合においても、コア11の所定の箇所に粗面化部を形成する工程においては、20℃~23℃の温度を有するフロスト液に、コア11の所定の箇所を約180秒浸漬させる。
 (実施の形態3)
 実施の形態3に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバ10と比較した場合に、製造工程において用いるフロスト液が相違することにより、露出部11cの表面状態が相違する。
 この場合においては、フロスト液として、フッ酸系の水溶液と添加物とを質量比5.5:4.5で混合したものを用い、コア11の所定の箇所に粗面化部を形成する工程においては、20℃~23℃の温度を有するフロスト液に、コア11の所定の箇所を約180秒浸漬させる。
 実施の形態3においては、粗面化部の算術表面粗さRaは、0.2μm以上であり、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、17μm以上である。
 具体的には、粗面化部の算術表面粗さRaは、略0.2μm以上、略0.35μm以下であり、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略17μm以上、略20μm以下である。この場合においても、散乱効果が得られ、コア11の側方へ光を導くことができる。
 また、粗面化部には、平均線に対して上側に偏るように複数の凸状部のみが形成されており、粗面化部のスキューネスRskが、0より大きくなっている。
 以上のように構成される場合であっても、実施の形態3に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバ10とほぼ同様の効果が得られる。
 (実施の形態4)
 実施の形態4に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバ10と比較した場合に、コア径が相違するとともに、製造工程において用いるフロスト液が相違することにより、露出部11cの表面状態が相違する。
 この場合においては、コア径は、略300μmとしている。また、フロスト液として、フッ酸系の水溶液と添加物とを質量比4.9:5.1で混合したものを用い、コア11の所定の箇所に粗面化部を形成する工程においては、20℃~23℃の温度を有するフロスト液に、コア11の所定の箇所を約180秒浸漬させる。
 実施の形態4においては、粗面化部の算術表面粗さRaは、0.2μm以上であり、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、17μm以上である。
 具体的には、粗面化部の算術表面粗さRaは、略0.3μm以上、略0.4μm以下であり、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略17μm以上、略20μm以下である。この場合においても、散乱効果が得られ、コア11の側方へ光を導くことができる。
 また、粗面化部には、平均線に対して上側に偏るように複数の凸状部のみが形成されており、粗面化部のスキューネスRskが、0より大きくなっている。
 以上のように構成される場合であっても、実施の形態4に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバ10とほぼ同様の効果が得られる。
 (検証実験)
 図4は、実施の形態に係る効果を検証するために行なった第1検証実験の結果を示す図である。図4を参照して、実施の形態に係る効果を検証するために行なった第1検証実験について説明する。
 第1検証実験においては、実施例1、実施例2、比較例1および参考例1に係る光ファイバを準備し、それぞれの光ファイバにおいて、露出部11cの表面状態を確認した。具体的には、各光ファイバにおいて、粗面化部の算術平均粗さRa、粗さ曲線要素の平均長さ、十点平均粗さRzjis、スキューネスRsk、クルトシスRku、および粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)を測定した。なお、上記各パラメータは、JIS B 0601-2013に基づくものである。
 測定においては、3CCDリアルカラーコンフォーカル(共焦点)顕微鏡「OPTELICS H1200」(レーザテック株式会社製)を用いた。また、実施例1、実施例2および参考例1については、上記各パラメータに関して、粗面化部における一端側(根元側)、他端側(先端側)の箇所をそれぞれ3回測定した。比較例1においては、上記各パラメータに関して、粗面化部に対応する任意の位置で2回測定した。
 表面形状の計測に際し、上記顕微鏡で露出部11cを撮像した。撮像された画像から、高さ情報に変換した。この際、光ファイバは円柱状であるため、曲率を補正した高さ情報に変更した。なお、上記顕微鏡において、レンズ倍率は、50倍とし、分解能は、0.1μmとした。また、計測アルゴリズムとして、Seach Peakを用い、Z像のチャンネルは、Greenとした。
 画像を解析し、上記JIS規格に基づき、各パラメータを算出するにあたり、Im画像処理を行った。この際、ノイズカットレベルは、2.0μmとし、フィルターサイズは、10pixelとした。また、メディアンフィルター処理を行った。フィルタサイズは、3とし、繰り返し回数は、1回とした。
 実施例1に係る光ファイバとして、実施の形態1に係る光ファイバを用いた。実施例2に係る光ファイバとして、実施の形態2に係る光ファイバを用いた。比較例1に係る光ファイバとしては、コア11に粗面化部を形成していないものを用いた。参考例1に係る光ファイバとして、実施の形態1と比較して、添加物と上記フッ酸系の水溶液との質量比が異なるフロスト液で粗面化部を形成したものを用いた。
 参考例1に係る光ファイバを準備する際に用いたフロスト液としては、上述のフッ酸系の水溶液と添加物とを質量比1:9で混合したものを用いた。この場合においても、コア11の所定の箇所に粗面化部を形成する工程においては、20℃~23℃の温度を有するフロスト液に、コア11の所定の箇所を約180秒浸漬させた。
 図5は、参考例1に係る光ファイバにおいて、クラッドからコアが露出する露出部における表面状態を部分的に示す図である。図5に示すように、参考例1に係る光ファイバにおいては、無数の凸状部が形成されており、凸状部は密に形成されていた。
 図6は、図4に示す実験結果のうち算術平均粗さRaを示す図である。図4および図6に示すように、実施例1においては、粗面化部の算術平均粗さRaは、略0.5μm以上、略0.85μm以下となった。実施例2においては、粗面化部の算術平均粗さRaは、略0.2μm以上、略0.4μm以下となった。
 比較例1においては、粗面化部は形成されていないものの、若干の凹凸によって、コア11の表面における算術平均粗さRaは、略0μm以上略0.1μm以下であった。参考例1においては、粗面化部の算術平均粗さRaは、略0.4μm以上略0.5μm以下であった。
 図7は、図4に示す実験結果のうち粗さ曲線要素の平均長さRsmを示す図である。図4および図7に示すように、実施例1においては、粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略40μm以上、略60μm以下であった。実施例2においては、粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略35μm以上、略50μm以下であった。
 比較例1においては、粗面化部は形成されていないものの、若干の凹凸により、コア11の表面における粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略10μm以上略15μmより小さくなった。参考例1においては、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略10μm以上略15μmより小さくなった。
 図8は、図4に示す実験結果のうち十点平均粗さRzjisを示す図である。図4および図8に示すように、実施例1においては、粗面化部の十点平均粗さRzjisは、略2.0μm以上略3.0μm以下であった。実施例2においては、粗面化部の十点平均粗さRzjisは、略1.5μm以上略2.0μm以下であった。
 比較例1においては、粗面化部は形成されていないものの、若干の凹凸により、コア11の表面における十点平均粗さRzjisは、0.4μm以下であった。参考例1においては、粗面化部の粗面化部の十点平均粗さRzjisは、略2.0μm以上略3.0μm以下であった。
 図9は、図4に示す実験結果のうちスキューネスRskを示す図である。図4および図9に示すように、実施例1においては、粗面化部のスキューネスRskは、0より大きく、略2.0より小さかった。実施例2においては、粗面化部のスキューネスRskは、0より大きく、略3.0より小さかった。
 比較例1においては、粗面化部は形成されていないものの、若干の凹凸により、コア11の表面におけるスキューネスRskは、0より大きく0.5以下であった。参考例1においては、粗面化部のスキューネスRskは、略0であるものの、0より小さいものが含まれていた。
 図10は、図4に示す実験結果のうちクルトシスRkuを示す図である。図4および図10に示すように、実施例1においては、粗面化部のクルトシスRkuは、略2.0から略6.0以下であった。実施例2においては、粗面化部のクルトシスRkuは、略7.0から略14.0以下であった。
 比較例1においては、粗面化部は形成されていないものの、若干の凹凸により、コア11の表面におけるクルトシスRkuは、略10以上略14以下であった。参考例1においては、粗面化部のクルトシスRkuは、略2.0以上略4.0以下であった。
 図11は、図4に示す実験結果のうち粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)を示す図である。図4および図11に示すように、実施例1においては、粗面化部の粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)は、略40%以上略60%以下であった。実施例2においては、粗面化部の粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)は、略25%以上略45%以下であった。
 比較例1においては、粗面化部は形成されていないものの、若干の凹凸により、コア11の表面における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)は、90%以上100%以下となった。参考例1においては、粗面化部の粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)は、90%以上100%以下となった。
 図12は、実施の形態の効果を検証するために行なった第2検証実験を説明するための図である。図13は、第2検証実験の結果を示す図である。図12および図13を参照して、第2検証実験について説明する。
 第2検証実験においては、実施例1、実施例2、比較例1および参考例1に係る光ファイバを準備し、それぞれの光ファイバから出射される光の放射束を測定した。また、実施例1、実施例2および比較例1の露出部11cから出射される光について確認した。
 光の測定においては、光パワー・メータ8230E(株式会社エーディーシー製)を用いて、先端から出射される光(先端出射光)の評価と、側方に出射される光(側方出射光)の評価を行った。具体的には、上記光測定装置40を用いて、露出部11cの先端から前方へ出射される光の放射束と、露出部11cの一端(根元)側、中央部、他端(先端)側から側方へ出射される光の放射束とを測定した。
 この際、先端出射光の評価として、比較例1、参考例1、実施例1、および実施例2において、光源の出力に対する先端出射光の先端出射光の割合を算出した。なお、光源20としては、出力可変式のハロゲンランプを使用しており、実施測定日の環境に応じて出力値を変更した。具体的には、比較例1および参考例1における光源20の出力は、275μWとした。実施例1における光源20の出力は、170μWとした。実施例2における光源20の出力は、126μWとした。
 また、側方出射光の評価として、露出部11cの一端(根元)側、中央部、他端(先端)側のそれぞれにおいて、側方出光の放射束/先端出射光の放射束(%)を算出した。この際、小数点以下については四捨五入した。
 なお、光測定装置40は、受光面41aを有する受光素子41と、受光素子が受光した光から放射束を算出する放射束算出部42とを含む。
 露出部11cの先端から前方へ出射される光の放射束を測定する場合には、受光素子41の受光面41aがコア11の軸方向に垂直となるように光測定装置をセットし、露出部11cをカバー30で覆った状態で測定した。受光素子41は、上記先端から前方へ略2cm離れた位置に配置した。
 コア11の露出部11cからコア11の側方に出射される光の放射束を測定する場合には、図12に示すように、受光素子41の受光面41aがコア11の軸方向に平行となるように光測定装置をセットし、露出部11cをカバー30で覆った状態で測定した。受光素子41は、上記露出部11cから側方に略2cm離れた位置に配置した。
 図13に示すように、比較例1においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、275μWとなった。また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で4.2μW、粗面化部の中央部で3.6μW、粗面化部の他端側で2.7μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で2%、粗面化部の中央部で1%、粗面化部の他端側で1%となった。これにより、比較例1においては、コア11の表面に粗面化部が形成されないことにより、コア11の側方への出射量がごくわずかであることが確認された。
 参考例1においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、122μWとなった。比較例1と比較した先端出射光の割合は、略44%となった。すなわち、側方へ出射される光は、光源から入射された光の略56%であることが確認された。
 また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で19.5μW、粗面化部の中央部で5.1μW、粗面化部の他端側で8.3μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で16%、粗面化部の中央部で4%、粗面化部の他端側で4%となった。
 このように、参考例1においては、コア11の露出部11cの表面に粗面化部を形成することでコア11の側方に光を出射できることが数値的に確認された。
 実施例1においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、40μWとなった。比較例1と比較した先端出射光の割合は、略24%となった。すなわち、側方へ出射される光は、光源から入射された光の略76%であることが確認された。
 また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で17.0μW、粗面化部の中央部で16.4μW、粗面化部の他端側で9.6μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で42%、粗面化部の中央部で41%、粗面化部の他端側で24%となった。
 このように、実施例1においては、コア11の露出部11cの表面に粗面化部を形成することでコア11の側方に光を出射できることが確認された。また、実施例1においては、参考例1と比較して、側方に出射される光が増加することも確認された。
 実施例2においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、40μWとなった。比較例1と比較した先端出射光の割合は、略36%となった。すなわち、側方へ出射される光は、光源から入射された光の略64%であることが確認された。
 また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で5.1μW、粗面化部の中央部で14.1μW、粗面化部の他端側で3.2μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で11%、粗面化部の中央部で9%、粗面化部の他端側で7%となった。
 このように、実施例2においては、コア11の露出部11cの表面に粗面化部を形成することでコア11の側方に光を出射できることが確認された。また、実施例2においては、参考例1と比較して、側方に出射される光の量が増加することも確認された。
 以上のように、参考例1と、実施例1,2を比較して、実施例1、2の方が、側方に出射される光の量が増加していることから、粗面化部の算術表面粗さRaが、0.2μm以上、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上とすることにより、コア11の側方へ十分に光を出射できることが確認された。
 図14は、図13に示す側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)を参考例1と実施例1とで比較した図である。
 図14に示すように、参考例1と実施例1とを比較すると、実施例1においては、粗面化部の一端側、中央側、先端側のいずれにおいても、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)が増加していた。このことによっても、粗面化部の凹凸状態を調整することにより、コア11の側方への光量を調整できることが確認された。
 図15から図17は、第2検証実験において、参考例1、実施例1、および実施例2のそれぞれに係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。なお、図15から図17においては、所定の輝度を有する光の輪郭を細線で示し、粗面化されたコアの露出部11cを太線で示している。
 図15に示すように、参考例1に係る光ファイバの露出部11cから出射される光は、コア11の側方に出射されていた。
 図16に示すように、実施例1に係る光ファイバの露出部11cから出射される光も、コア11の側方に出射されていた。実施例1においては、コア11の軸方向に直交する上記光の輪郭の幅も増加しており、コア11の側方に出射される光量が、参考例1と比べて増加していることが確認された。
 図17は、第2検証実験において、実施例2に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。図17に示すように、実施例2に係る光ファイバの露出部11cから出射される光も、コア11の側方に出射されていた。実施例2においても、コア11の軸方向に直交する上記光の輪郭の幅も参考例1と比較して増加しており、コア11の側方に出射される光量が、参考例1と比べて増加していることが確認された。
 以上のように、上記検証実験1および検証実験2によっても、粗面化部の算術表面粗さRaが、0.2μm以上、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上とすることにより、コア11の側方へ十分に光を出射することが確認された。
 図18は、実施の形態の効果を検証するために行なった第3検証実験の結果を示す図である。図18を参照して、実施の形態に係る効果を検証するために行なった第3検証実験について説明する。
 第3検証実験においては、実施例3、および実施例4に係る光ファイバを準備し、それぞれの光ファイバにおいて、露出部11cの表面状態を確認した。具体的には、各光ファイバにおいて、粗面化部の算術平均粗さRa、粗さ曲線要素の平均長さ、十点平均粗さRzjis、スキューネスRsk、クルトシスRku、および粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)を測定した。なお、上記各パラメータは、JIS B 0601-2013に基づくものである。
 なお、上記各パラメータは、第1検証実験と同様の方法で測定した。第3検証実験においては、実施例3および実施例4の双方において、粗面化部における一端側(根元側)、中央部、および他端側(先端側)の箇所をそれぞれ3回測定し、その平均値を図18に示している。
 実施例3に係る光ファイバとしては、実施の形態3に係る光ファイバを用いており、フッ酸系の水溶液と添加物とを質量比5.5:4.5で混合したフロスト液を用いた以外は実施例1と同じ方法で粗面化部を形成した。実施例3においては、コア径は、600μmとした。
 実施例4に係る光ファイバとしては、実施の形態4に係る光ファイバを用いており、フッ酸系の水溶液と添加物とを質量比4.9:5.1で混合したフロスト液を用い以外は実施例1と同じ方法で粗面化部を形成した。実施例4においては、コア径は、300μmとした。
 図18に示すように、実施例3においては、粗面化部の算術平均粗さRaは、略0.20μm以上、略0.35μm以下となった。粗面化部のスキューネスRskは、0より大きく、略2.0より小さかった。粗面化部のクルトシスRkuは、略2.5以上略5.0以下であった。コア11の表面における粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略17μm以上略20.0μm以下となった。コア11の表面における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)は、100%であった。粗面化部の十点平均粗さRzjisは、略0.5μm以上略1.5μm以下であった。
 実施例4においては、粗面化部の算術平均粗さRaは、略0.30μm以上、略0.45μm以下となった。粗面化部のスキューネスRskは、0より大きく、略1.0より小さかった。粗面化部のクルトシスRkuは、略1.5以上略2.5以下であった。コア11の表面における粗さ曲線要素の平均長さRsmは、略17μm以上略20.0μm以下となった。コア11の表面における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(80%)は、100%であった。粗面化部の十点平均粗さRzjisは、略0.5μm以上略1.5μm以下であった。
 図19は、実施の形態の効果を検証するために行なった第4検証実験の結果を示す図である。図19を参照して、実施の形態の効果を検証するために行なった第4検証実験について説明する。
 第4検証実験においては、実施例3および比較例2に係る光ファイバを準備し、それぞれの光ファイバから出射される光の放射束を測定した。光の放射束は、上述の第2検証実験とほぼ同様に測定した。
 実施例3に係る光ファイバとしては、上述の第3検証実験と同様に、実施の形態3に係る光ファイバを用いた。比較例2に係る光ファイバとしては、実施例3と同じコア径を有するが、コア11に粗面化部を形成していないものを用いた。
 第4検証実験においては、第2検証実験同様に先端出射光の評価として、光源の出力に対する先端出射光の先端出射光の割合を算出した。実施例3および比較例2における光源の出力は、412μWとした。
 また、側方出射光の評価として、露出部11cの一端(根元)側、中央部、他端(先端)側のそれぞれにおいて、側方出光の放射束/先端出射光の放射束(%)を算出した。この際、小数点以下については四捨五入した。
 図19に示すように、比較例2においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、412μWであり、光源の出力と比較した先端出射光の割合は、略100%となった。また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で5.4μW、粗面化部の中央部で1.3μW、粗面化部の他端側で2.6μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で1%、粗面化部の中央部で0%、粗面化部の他端側で1%となった。これにより、比較例2においては、コア11の表面に粗面化部が形成されないことにより、コア11の側方への出射量がごくわずかであることが確認された。
 これに対して、実施例3においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、104μWであり、光源の出力と比較した先端出射光の割合は、略25%となった。また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で27.7μW、粗面化部の中央部で29.0μW、粗面化部の他端側で25.0μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で27%、粗面化部の中央部で28%、粗面化部の他端側で24%となった。
 図20は、図19に示す側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)を比較例2と実施例3とで比較した図である。
 図20に示すように、比較例2と実施例3とを比較すると、実施例3においては、粗面化部の一端側、中央側、先端側のいずれにおいても、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)が増加していた。また、粗面化部の一端側、中央側、先端側のいずれにおいても、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)が同程度の値であり、長さ方向に沿って略均一に放射されていた。
 図21は、第4検証実験において、実施例3に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。図21においては、図15から図17同様に、暗所において光ファイバを光らせた状態を撮像し、所定の輝度を有する光の輪郭を細線で示し、粗面化されたコアの露出部11cを太線で示している。
 図21に示すように、実施例3に係る光ファイバの露出部11cから出射される光も、コア11の側方に出射されていた。また、コア11の側方へは、光ファイバの長さ方向に亘って、コア11の周囲に略均一に出射されていた。
 このように、実施例3においては、コア11の露出部11cの表面に粗面化部を形成することでコア11の側方に光を出射できることが確認された。また、実施例3においては、比較例2と比較して、側方に出射される光が増加することも確認された。
 以上のように、実施例3のように、粗面化部の算術表面粗さRaが、0.2μm以上、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上とすることにより、コア11の側方へ十分に光を出射できることが確認された。
 図22は、実施の形態の効果を検証するために行なった第5検証実験の結果を示す図である。図22を参照して、実施の形態の効果を検証するために行なった第5検証実験について説明する。
 第5検証実験においては、実施例4および比較例3に係る光ファイバを準備し、それぞれの光ファイバから出射される光の放射束を測定した。光の放射束の測定方法およびその評価方法については、上述の第2検証実験および第4検証実験と同様であるため、その説明については省略する。
 実施例4に係る光ファイバとしては、上述の実施の形態4に係る光ファイバを用いた。比較例3に係る光ファイバとしては、実施例4と同じコア径を有するが、コア11に粗面化部を形成していないものを用いた。実施例4および比較例3における光源の出力は、115μWとした。
 図22に示すように、比較例3においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、115μWであり、光源の出力と比較した先端出射光の割合は、略100%となった。また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で1.2μW、粗面化部の中央部で0.8μW、粗面化部の他端側で1.4μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で1%、粗面化部の中央部で1%、粗面化部の他端側で1%となった。これにより、比較例3においては、コア11の表面に粗面化部が形成されないことにより、コア11の側方への出射量がごくわずかであることが確認された。
 これに対して、実施例4においては、先端から出射される光(先端出射光)の放射束は、16μWであり、光源の出力と比較した先端出射光の割合は、略14%となった。また、側方出射光の放射束は、粗面化部の一端側で24.0μW、粗面化部の中央部で11.0μW、粗面化部の他端側で3.5μWとなった。さらに、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束は、粗面化部の一端側で150%、粗面化部の中央部で69%、粗面化部の他端側で22%となった。
 図23は、図22に示す側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)を比較例3と実施例4とで比較した図である。比較例3と実施例4とを比較すると、実施例4においては、粗面化部の一端側、中央側、先端側のいずれにおいても、側方出射光の放射束/先端出射光の放射束(%)が増加していた。
 図24は、第5検証実験において、実施例3に係る光ファイバの露出部から側方に出射される光を示す図である。図24においても、上述の図15から図17、および図21同様に、暗所において光ファイバを光らせた状態を撮像し、所定の輝度を有する光の輪郭を細線で示し、粗面化されたコアの露出部11cを太線で示している。
 図24に示すように、実施例4に係る光ファイバの露出部11cから出射される光も、コア11の側方に出射されていた。特に、根元側において、出射される光が多いことも確認された。
 このように、実施例4においては、コア11の露出部11cの表面に粗面化部を形成することでコア11の側方に光を出射できることが確認された。また、実施例4においては、比較例3と比較して、側方に出射される光が増加することも確認された。
 以上のように、実施例4のように、粗面化部の算術表面粗さRaが、0.2μm以上、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上とすることにより、コア11の側方へ十分に光を出射できることが確認された。
 図25は、実施の形態の効果を検証するために行なった第6検証実験を説明するための図である。図25を参照して、第6検証実験について説明する。
 第6検証実験においては、コア11の先端側にフロスト液で加工を行ない粗面化部を形成した加工部と、コア11の根元側には粗面化されていない非加工部を有するコアを用いた。当該コア11の根元に光源20から光を導入し、当該加工部および非加工部の各々から側方に出射される光の光度を測定した。なお、図25においては、光源20から出射する光をコア11の根元側に導入する際に使用したファイバやコネクタ等については便宜上省略している。
 光源20としては、660nmの波長の光を出射するものを用い、当該光源20の出力は、15mWとした。
 コアとしては、コア径を、600μm、300μmとする2種類のコア11を準備し、これらに上記加工部と上記非加工部を形成した。
 コア径600μmとするコア11については、その先端側を上述の実施例3(実施の形態3)と同じ条件でフロスト加工した。このため、当該コア11における加工部を実施例3とし、当該コア11における非加工部を比較例2とした。
 コア径300μmとするコア11については、その先端側を上述の実施例4(実施の形態4)と同じ条件でフロスト加工した。このため、当該コア11における加工部を実施例4とし、当該コアにおける非加工部を比較例3とした。
 上記光度の測定においては、コア11の側方に撮像装置50を配置し、コア11内に光を導入した状態でコア11を撮像した。撮像された画像を解析し、輝度分布から当該加工部および非加工部の各々から側方に出射される光の強度(Intensity)を算出した。なお、当該Intensityは、当該加工部および非加工部の各々から側方に出射される光の光度を比較するための相対的な強度であり、後述するように、非加工部の中央部から側方に出射される光の強度を、基準値として15と設定した。
 なお、撮像装置50は、コア11からの距離Lが315mmとなるように配置した。撮像装置50の焦点距離は16mmとして、絞り値は5.6とした。撮像装置50を用いて撮像する際には、長さ方向における非加工部の全域、または長さ方向における加工部の全域が写るように撮像した。
 図26は、第6検証実験において、比較例2におけるコアの非加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。
 図26に示すように、比較例2におけるコアの非加工部においては、根元位置および先端位置で側方への光の漏れにより、Intensityが高くなっているものの、根元位置と先端位置との間では、Intensityは、15であった。
 図27は、第6検証実験において、実施例3と同条件で粗面化されたコアの加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。
 図27に示すように、実施例3と同条件で粗面化されたコアの加工部においては、根元位置では、側方への光の漏れにより、Intensityが大きくなり、先端位置では、先端からの光の放射によって、Intensityが大きくなった。また、根元位置と先端位置との間においては、図26に示す比較例2の非加工部と比較して、Intensityは、増加しており、略20であった。
 以上のように、図26および図27の結果を比較して、実施例3のように、粗面化部の算術表面粗さRaが、0.2μm以上、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上とすることにより、コア11の側方へ十分に光を出射できることが確認された。
 図28は、第6検証実験において、比較例2におけるコアの非加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。
 図28に示すように、比較例2におけるコアの非加工部においては、根元位置および先端位置で側方への光の漏れにより、Intensityが高くなっているものの、根元位置と先端位置との間では、Intensityは略一定であり、略15であった。
 図29は、第6検証実験において、実施例4と同条件で粗面化されたコアの加工部から側方に出射される光の分布を示す図である。
 図29に示すように、実施例4と同条件で粗面化されたコアの加工部においては、根元位置では、側方への光の漏れにより、Intensityが大きくなり、先端位置では、先端からの光の放射によって、Intensityが大きくなった。また、根元位置と先端位置との間においては、図28に示す比較例2の非加工部と比較して、Intensityは、増加しており、18以上22以下であった。この場合においては、加工部の先端側のIntensityが、19程度であり、加工部の根元側のIntensityが、略21程度であり、根元側の方がIntensityが大きくなっていた。
 以上のように、図28および図29の結果を比較して、実施例4のように、粗面化部の算術表面粗さRaが、0.2μm以上、かつ、粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上とすることにより、コア11の側方へ十分に光を出射できることが確認された。
 (他の変形例)
 上述した実施の形態1および2においては、光ファイバの製造方法として、被覆部13の一部を除去してから、クラッド12で囲まれたコア11の所定の箇所においてクラッド12を除去した後に、クラッド12から露出する部分のコア11に粗面化部を形成する場合を例示して説明したが、これに限定されない。光ファイバの製造方法として、コア11の所定の箇所に粗面化部を形成した後に、粗面化部が露出するようにコア11の周囲にクラッド12を形成してもよい。クラッド12を形成する際には、たとえば、粗面化部が露出するようにコア11の表面を光学ポリマでコーティングする。続いて、クラッド12を被覆部13となる樹脂で被覆する。実施の形態3および4においても同様である。
 上述した実施の形態1および2においては、粗面化部において一端側の算術平均粗さRaが、他端側の算術平均粗さRaよりも小さい場合を例示して説明したが、これに限定されず、粗面化部において、一端側から他端側にかけて算術平均粗さRaが略一定となるように形成されてもよい。実施の形態3および4においても同様である。
 以上、今回発明された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
 10 光ファイバ、11 コア、11a 一端、11b 他端、11c 露出部、12 クラッド、13 被覆部、20 光源、30 カバー、40 光測定装置、41 受光素子、41a 受光面、42 放射束算出部。

Claims (6)

  1.  コアと、
     前記コアの一部が露出するように前記コアの周囲に配置されたクラッドと、を備え、
     前記クラッドから露出する前記コアの露出部が有する外表面の少なくとも一部には、粗面化部が設けられており、
     前記粗面化部の算術平均粗さRaが、0.2μm以上であり、
     前記粗面化部の粗さ曲線要素の平均長さRsmが、17μm以上である、光ファイバ。
  2.  前記粗面化部には、前記露出部が有する前記外表面から外部に向けて突出する複数の凸状部が形成されている、請求項1に記載の光ファイバ。
  3.  前記粗面化部のスキューネスRskが、0より大きい、請求項1または2に記載の光ファイバ。
  4.  前記コアは、光源から光が入射される一端と、前記一端と反対側に位置する他端とを含み、
     前記粗面化部において前記一端側の算術平均粗さRaは、前記他端側の算術平均粗さRaよりも小さい、請求項1から3のいずれか1項に記載の光ファイバ。
  5.  前記コアは、光源から光が入射される一端と、前記一端と反対側に位置する他端とを含み、
     前記露出部は、前記コアの前記他端側に設けられている、請求項1から4のいずれか1項に記載の光ファイバ。
  6.  前記粗面化部は、フロスト加工によって形成されたフロスト加工部である、請求項1から5のいずれか1項に記載の光ファイバ。
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