WO2023233548A1 - 紫外光照射システム及び紫外光照射方法 - Google Patents

紫外光照射システム及び紫外光照射方法 Download PDF

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WO2023233548A1
WO2023233548A1 PCT/JP2022/022205 JP2022022205W WO2023233548A1 WO 2023233548 A1 WO2023233548 A1 WO 2023233548A1 JP 2022022205 W JP2022022205 W JP 2022022205W WO 2023233548 A1 WO2023233548 A1 WO 2023233548A1
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ultraviolet light
different wavelengths
wavelength
ultraviolet
optical fiber
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French (fr)
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聖 成川
友宏 谷口
誉人 桐原
和秀 中島
裕之 飯田
隆 松井
千里 深井
悠途 寒河江
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日本電信電話株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements

Definitions

  • the present disclosure relates to an ultraviolet light irradiation system and an ultraviolet light irradiation method that perform organic matter cleaning and material surface modification using ultraviolet light.
  • Non-Patent Document 1 In order to decompose organic substances on the surface of a substrate and improve the adhesion of materials by converting hydrophilic groups, a process of irradiating ultraviolet light is performed (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
  • the short wavelength energy of the ultraviolet light breaks down the bonds of the organic substances, and active oxygen is bonded to the organic substances by the ultraviolet light and decomposed into carbon dioxide and water.
  • active oxygen is bonded to the organic substances by the ultraviolet light and decomposed into carbon dioxide and water.
  • the bonds of organic substances are decomposed, and at the same time, oxygen molecules are also decomposed to generate oxygen atoms. Oxygen atoms combine with oxygen molecules and ozone is produced.
  • the generated ozone is irradiated with 253.7 nm ultraviolet light, the ozone is decomposed and active oxygen is generated.
  • the generated active oxygen combines with organic matter, and the organic matter is decomposed into carbon dioxide and water.
  • ultraviolet light breaks the chemical bonds in the surface layer, and at the same time active oxygen bonds to the cut organic molecules in the surface layer, and the surface of the organic substrate has highly hydrophilic functional groups. is converted to
  • UV lamps to generate ultraviolet light.
  • the UV lamp requires a large device.
  • a large device is installed in a fixed manner, it is necessary to bring the object to be irradiated with ultraviolet light to the device, which imposes restrictions on the layout of the production line.
  • the present disclosure aims to reduce the size of the device and alleviate the locational restrictions on ultraviolet light irradiation.
  • the ultraviolet light irradiation system of the present disclosure propagates ultraviolet light of different wavelengths generated by an ultraviolet light source such as a UV-LD (UltraViolet Laser Diode) or a UV-LED (UltraViolet Light Emitting Diode) through an optical fiber, and It is configured to irradiate objects.
  • an ultraviolet light source such as a UV-LD (UltraViolet Laser Diode) or a UV-LED (UltraViolet Light Emitting Diode)
  • an ultraviolet light source such as a UV-LD (UltraViolet Laser Diode) or a UV-LED (UltraViolet Light Emitting Diode)
  • this disclosure provides: multiple ultraviolet light sources with different wavelengths, a plurality of optical fibers that propagate ultraviolet light input to one end of each wavelength for each wavelength from the plurality of ultraviolet light sources; a plurality of irradiation units that irradiate an object with ultraviolet light from the other end of each of the plurality of optical fibers;
  • This is an ultraviolet light irradiation system characterized by comprising:
  • this disclosure provides: multiple ultraviolet light sources with different wavelengths, a plurality of first optical fibers that propagate ultraviolet light of different wavelengths input to one end of each of the plurality of ultraviolet light sources; a plurality of branching sections that branch or switch ultraviolet light having different wavelengths from the other ends of each of the plurality of first optical fibers; a plurality of second optical fibers that propagate ultraviolet light of different wavelengths input to one end of each of the plurality of branch parts; a plurality of irradiation units that irradiate an object with ultraviolet light of different wavelengths from each other end of the plurality of second optical fibers;
  • This is an ultraviolet light irradiation system characterized by comprising:
  • this disclosure provides: multiple ultraviolet light sources with different wavelengths, a multiplexing circuit that multiplexes ultraviolet light of different wavelengths from the plurality of ultraviolet light sources; an optical fiber that propagates a plurality of ultraviolet lights having different wavelengths inputted to one end from the multiplexing circuit; an irradiation unit that irradiates a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths from the other end of the optical fiber to a target object;
  • This is an ultraviolet light irradiation system characterized by comprising:
  • this disclosure provides: multiple ultraviolet light sources with different wavelengths, a multiplexing circuit that multiplexes ultraviolet light of different wavelengths from the plurality of ultraviolet light sources; a first optical fiber that propagates a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths inputted to one end from the multiplexing circuit; a branching section that branches or switches a plurality of ultraviolet lights having different wavelengths from the other end of the first optical fiber; a plurality of second optical fibers each propagating a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths inputted from the branching portion to one end; a plurality of irradiation units that irradiate a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths to a target object from respective other ends of the plurality of second optical fibers;
  • This is an ultraviolet light irradiation system characterized by comprising:
  • this disclosure provides: multiple ultraviolet light sources with different wavelengths, a multiplexing circuit that multiplexes ultraviolet light of different wavelengths from the plurality of ultraviolet light sources; a first optical fiber that propagates a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths inputted to one end from the multiplexing circuit; a wavelength switching unit that branches a plurality of ultraviolet lights having different wavelengths from the other end of the first optical fiber to different output ends for each wavelength, and varies the branched wavelength; a plurality of second optical fibers each propagating ultraviolet light input from the output end of the wavelength switching unit to one end; an irradiation unit that irradiates the object with ultraviolet light from the other end of the second optical fiber;
  • This is an ultraviolet light irradiation system characterized by comprising:
  • the present disclosure is characterized in that the output of each of the plurality of ultraviolet light sources is controlled.
  • the present disclosure is characterized in that the device further includes a plurality of switching units that switch between passing or blocking ultraviolet light between each of the plurality of ultraviolet light sources and the plurality of irradiation units.
  • the present disclosure also provides for passage or blocking of ultraviolet light between each of the plurality of ultraviolet light sources and the plurality of branching sections, or between each of the plurality of branching sections and the plurality of irradiation sections. It is characterized by further comprising a plurality of switching units for switching.
  • the present disclosure is characterized in that the device further includes a plurality of switching units that switch between passing or blocking ultraviolet light between the ultraviolet light source and the multiplexing circuit.
  • the present disclosure is characterized in that the device further includes a wavelength selection unit that can vary the wavelength to be passed between the multiplexing circuit and the irradiation unit.
  • the present disclosure also provides a wavelength selection section that can vary the wavelength to be passed between the multiplexing circuit and the branching section, or a wavelength selection section that can vary the wavelength to be passed between the branching section and the irradiation section. It is characterized by further comprising a plurality of wavelength selection sections.
  • This is an ultraviolet light irradiation method in which an object is irradiated with ultraviolet light of different wavelengths propagating through a plurality of optical fibers.
  • This is an ultraviolet light irradiation method in which a target object is irradiated with a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths propagating through an optical fiber.
  • an ultraviolet light irradiation system and an ultraviolet light irradiation method that can reduce the size of the device and alleviate the spatial constraints of ultraviolet light irradiation.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of the configuration of an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • An example of an optical fiber applied to an ultraviolet light irradiation system is shown.
  • FIG. 1 shows the configuration of the ultraviolet light irradiation system of the present disclosure.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 13 is an optical fiber
  • 15 is an irradiation unit
  • 16 is an object.
  • the ultraviolet light irradiation method will also be explained using FIG.
  • the ultraviolet light irradiation system shown in FIG. 1 includes a plurality of ultraviolet light sources 11 having different wavelengths, a plurality of optical fibers 13 that propagate ultraviolet light input to one end of each wavelength from the plurality of ultraviolet light sources 11, and a plurality of ultraviolet light sources 11 having different wavelengths.
  • a plurality of irradiation units 15 are provided that irradiate the object 16 with ultraviolet light from each other end of the fiber 13.
  • a target object is irradiated with ultraviolet light having different wavelengths propagating through a plurality of optical fibers.
  • the ultraviolet light source 11 includes a plurality of light sources with different wavelengths. Examples of wavelengths include wavelengths around 185 nm and wavelengths around 254 nm.
  • an ultraviolet light source A outputs ultraviolet light A with a wavelength of around 185 nm
  • an ultraviolet light source B outputs ultraviolet light B with a wavelength around 254 nm.
  • the two ultraviolet lights are each input to one end of the two optical fibers 13, propagate through the optical fibers 13, and reach the irradiation section 15 at the other end.
  • Each irradiation unit 15 irradiates the object with ultraviolet light A or ultraviolet light B.
  • the irradiation section 15 may be an optical fiber whose end face is cut at a right angle.
  • An arbitrary irradiation pattern may be realized by partially melting the tip and processing it into a spherical surface, or by attaching a lens system to the end face of the optical fiber. The same applies to the following embodiments.
  • the ultraviolet light irradiation system of this embodiment is configured to propagate ultraviolet light using an optical fiber that is lightweight, small diameter, and highly flexible compared to UV lamps, etc., so the device can be miniaturized and the ultraviolet light irradiation system is location constraints can be eased.
  • the output of the ultraviolet light source A and the ultraviolet light source B may be controlled, respectively, and the ultraviolet light A and the ultraviolet light B may be irradiated sequentially.
  • the output can be controlled by increasing or decreasing the current.
  • FIG. 2 A modification of this embodiment is shown in FIG. 2.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 13 is an optical fiber
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 21 is a switching section.
  • a feature of the ultraviolet light irradiation system of FIG. 1 is that a switching section 21 is provided between each of the ultraviolet light source 11 and the irradiation section 15 to switch between passing or blocking the ultraviolet light.
  • the switching unit 21 may use an optical shutter or an optical switch to switch between passing or blocking ultraviolet light.
  • a wavelength filter may be used to switch wavelengths of propagating ultraviolet light to pass or block. Further, if a 2 ⁇ 1 optical switch is used as the switching unit 21 to switch between the ultraviolet light A and the ultraviolet light B from the two optical fibers 13, only one irradiation unit 15 is required.
  • ultraviolet light A and ultraviolet light B can be sequentially irradiated.
  • an ultraviolet light source with two different wavelengths it may be an ultraviolet light source with three or more different wavelengths.
  • FIG. 3 shows the configuration of the ultraviolet light irradiation system of the present disclosure.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 14 is a branch section
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object.
  • the ultraviolet light irradiation method will also be explained using FIG.
  • the ultraviolet light irradiation system in FIG. 3 includes a plurality of ultraviolet light sources 11 with different wavelengths, and a plurality of first optical fibers 13-1 that propagate ultraviolet light with different wavelengths input from the plurality of ultraviolet light sources 11 to one end of each.
  • a target object is irradiated with ultraviolet light having different wavelengths propagating through a plurality of optical fibers.
  • the ultraviolet light source 11 includes a plurality of light sources with different wavelengths. Examples of wavelengths include wavelengths around 185 nm and wavelengths around 254 nm.
  • an ultraviolet light source A outputs ultraviolet light A with a wavelength of around 185 nm
  • an ultraviolet light source B outputs ultraviolet light B with a wavelength around 254 nm.
  • the two ultraviolet lights are each input to one end of the two first optical fibers 13-1, propagate through the two first optical fibers 13-1, and are split in power at the branching section 14, respectively.
  • the two branched ultraviolet lights each propagate through the second optical fiber 13-2 and reach the irradiation section 15 at the other end.
  • Each irradiation unit 15 irradiates the object with ultraviolet light A or ultraviolet light B.
  • the branching unit 14 uses an optical splitter or a wavelength filter to split the power of the ultraviolet light. Ultraviolet light irradiation can be performed at multiple locations. Furthermore, the branching unit 14 may use a 1 ⁇ n (n is a positive integer of 2 or more) optical switch to switch the path of the ultraviolet light. It is possible to sequentially irradiate high-power ultraviolet light at multiple locations.
  • the ultraviolet light irradiation system of this embodiment is configured to propagate ultraviolet light using an optical fiber that is lightweight, small diameter, and highly flexible compared to UV lamps, etc., so the device can be miniaturized and the ultraviolet light irradiation system is location constraints can be eased.
  • the output of the ultraviolet light source A and the ultraviolet light source B may be controlled, respectively, and the ultraviolet light A and the ultraviolet light B may be irradiated sequentially.
  • the output can be controlled by increasing or decreasing the current.
  • FIG. 4 A modification of this embodiment is shown in FIG. 4.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 14 is a branch section
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 21 is a switching section.
  • the ultraviolet light irradiation system of FIG. 3 is characterized in that a switching section 21 is provided between each of the ultraviolet light source 11 and the branching section 14 to switch between passing or blocking the ultraviolet light.
  • the switching unit 21 may use an optical shutter or an optical switch to switch between passing or blocking ultraviolet light.
  • a wavelength filter may be used to switch wavelengths of propagating ultraviolet light to pass or block.
  • a 2 ⁇ 1 optical switch is used in the switching unit 21 to switch between ultraviolet light A and ultraviolet light B from the two ultraviolet light sources 11, one set of optical fibers from the first optical fiber 13-1 to the irradiation unit 15 is used. That's enough.
  • ultraviolet light A and ultraviolet light B can be sequentially irradiated.
  • FIG. 5 Another modification of this embodiment is shown in FIG.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 14 is a branch section
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 21 is a switching section.
  • a feature of the ultraviolet light irradiation system in FIG. 4 is that a plurality of switching sections 21 are provided between the branching section 14 and the irradiation section 15 to switch between passing or blocking the ultraviolet light.
  • the switching unit 21 may use an optical shutter or an optical switch to switch between passing or blocking ultraviolet light.
  • a wavelength filter may be used to switch wavelengths of propagating ultraviolet light to pass or block. Furthermore, if a 2 ⁇ 1 optical switch is used in two switching units 21 corresponding to the same object to switch between ultraviolet light A and ultraviolet light B from two optical fibers 13, only one irradiation unit 15 is required. Enough.
  • ultraviolet light A and ultraviolet light B can be sequentially irradiated.
  • the ultraviolet light irradiation system shown in FIG. 5 can control the wavelength of the ultraviolet light irradiated for each object.
  • the present embodiment has been described using an example of an ultraviolet light source with two different wavelengths, it may be an ultraviolet light source with three or more different wavelengths. Further, in this embodiment, three objects are used as an example, but two or four or more objects may be used.
  • FIG. 6 shows the configuration of the ultraviolet light irradiation system of the present disclosure.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13 is an optical fiber
  • 15 is an irradiation unit
  • 16 is an object.
  • the ultraviolet light irradiation method will also be explained using FIG.
  • the ultraviolet light irradiation system in FIG. 6 includes a plurality of ultraviolet light sources 11 with different wavelengths, a multiplexing circuit 12 that multiplexes the ultraviolet light with different wavelengths from the multiple ultraviolet light sources 11, and an input from the multiplexing circuit 12 at one end.
  • the optical fiber 13 includes an optical fiber 13 that propagates a plurality of ultraviolet lights having different wavelengths, and a plurality of irradiation units 15 that irradiates the object 16 with a plurality of ultraviolet lights having different wavelengths from the other end of the optical fiber 13.
  • the object is irradiated with ultraviolet light of different wavelengths that propagates through a single optical fiber.
  • the ultraviolet light source 11 includes a plurality of light sources with different wavelengths. Examples of wavelengths include wavelengths around 185 nm and wavelengths around 254 nm.
  • an ultraviolet light source A outputs ultraviolet light A with a wavelength of around 185 nm
  • an ultraviolet light source B outputs ultraviolet light B with a wavelength around 254 nm.
  • the two ultraviolet lights are combined by a multiplexing circuit 12, input into one end of one optical fiber 13, propagated through one optical fiber 13, and reach irradiation section 15 at the other end.
  • the irradiation unit 15 irradiates the object with ultraviolet light A and ultraviolet light B.
  • An optical coupler that combines ultraviolet light A and ultraviolet light B, or a wavelength filter that multiplexes wavelengths using differences in wavelength can be applied to the multiplexing circuit 12.
  • the ultraviolet light irradiation system of this embodiment is configured to propagate ultraviolet light using an optical fiber that is lightweight, small diameter, and highly flexible compared to UV lamps, etc., so the device can be miniaturized and the ultraviolet light irradiation system is location constraints can be eased.
  • the output of the ultraviolet light source A and the ultraviolet light source B may be controlled, respectively, and the ultraviolet light A and the ultraviolet light B may be irradiated sequentially.
  • the output can be controlled by increasing or decreasing the current.
  • FIG. 7 A modification of this embodiment is shown in FIG. 7.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13 is an optical fiber
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 21 is a switching section.
  • a feature of the ultraviolet light irradiation system of FIG. 6 is that a switching section 21 is provided between each of the ultraviolet light source 11 and the multiplexing circuit 12 to switch between passing or blocking ultraviolet light.
  • the switching unit 21 may use an optical shutter or an optical switch to switch between passing or blocking ultraviolet light.
  • a wavelength filter may be used to switch wavelengths of propagating ultraviolet light to pass or block. Further, if a 2 ⁇ 1 optical switch is used as the two switching units 21 to switch between the ultraviolet light A and the ultraviolet light B from the two ultraviolet light sources 11, the multiplexing circuit 12 becomes unnecessary.
  • ultraviolet light A and ultraviolet light B can be sequentially irradiated.
  • FIG. 8 Another modification of this embodiment is shown in FIG. 8.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13 is an optical fiber
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 23 is a wavelength selection section.
  • a feature of the ultraviolet light irradiation system shown in FIG. 6 is that a wavelength selection section 23 is provided between the multiplexing circuit 12 and the irradiation section 15, which can vary the wavelength to be passed.
  • a wavelength filter that uses a wavelength filter to vary the wavelength to be passed can be applied to the wavelength selection section 23.
  • the output of ultraviolet light source A and ultraviolet light source B can be switched in order, or the output of ultraviolet light source A and ultraviolet light source B can be switched in order with a switching unit, and an optical shutter or optical switch can be operated in synchronization with the switching. Then, any ultraviolet light among ultraviolet light A and ultraviolet light B can be passed through.
  • wavelength selection unit 23 By controlling the wavelength selection unit 23 to sequentially switch the wavelengths that pass through, it is possible to sequentially irradiate ultraviolet light A and ultraviolet light B.
  • an ultraviolet light source with two different wavelengths it may be an ultraviolet light source with three or more different wavelengths.
  • FIG. 9 shows the configuration of the ultraviolet light irradiation system of the present disclosure.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 14 is a branch part
  • 15 is an irradiation part
  • 16 is an object. be.
  • the ultraviolet light irradiation method will also be explained using FIG.
  • the ultraviolet light irradiation system in FIG. 9 includes a plurality of ultraviolet light sources 11 with different wavelengths, a multiplexing circuit 12 that multiplexes the ultraviolet light with different wavelengths from the multiple ultraviolet light sources 11, and an input from the multiplexing circuit 12 at one end.
  • a first optical fiber 13-1 that propagates a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths
  • a branching section 14 that branches or switches the plurality of ultraviolet lights of different wavelengths from the other end of the first optical fiber 13-1
  • a plurality of second optical fibers 13-2 each propagating a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths inputted to one end from the branching section 14, and a target from the other end of each of the plurality of second optical fibers 13-2.
  • an irradiation unit 15 that irradiates a plurality of ultraviolet lights of different wavelengths.
  • ultraviolet light with different wavelengths propagating through one optical fiber is branched at the branching section 14 and irradiated onto the target object.
  • the ultraviolet light source 11 includes a plurality of light sources with different wavelengths. Examples of wavelengths include wavelengths around 185 nm and wavelengths around 254 nm.
  • an ultraviolet light source A outputs ultraviolet light A with a wavelength of around 185 nm
  • an ultraviolet light source B outputs ultraviolet light B with a wavelength around 254 nm.
  • the two ultraviolet lights are multiplexed by the multiplexing circuit 12, input to one end of one first optical fiber 13-1, propagated through one first optical fiber 13-1, and then split at the branching section 14. Power is divided.
  • the two branched ultraviolet lights each propagate through the second optical fiber 13-2 and reach the irradiation section 15 at the other end.
  • the irradiation unit 15 irradiates the object with ultraviolet light A and ultraviolet light B.
  • An optical coupler that combines ultraviolet light A and ultraviolet light B, or a wavelength filter that multiplexes wavelengths using differences in wavelength can be applied to the multiplexing circuit 12.
  • the branching unit 14 uses an optical splitter or a wavelength filter to split the power of the ultraviolet light. Ultraviolet light irradiation can be performed at multiple locations. Furthermore, the branching unit 14 may use a 1 ⁇ n (n is a positive integer of 2 or more) optical switch to switch the path of the ultraviolet light. It is possible to sequentially irradiate high-power ultraviolet light at multiple locations.
  • the ultraviolet light irradiation system of this embodiment is configured to propagate ultraviolet light using an optical fiber that is lightweight, small diameter, and highly flexible compared to UV lamps, etc., so the device can be miniaturized and the ultraviolet light irradiation system is location constraints can be eased.
  • the output of the ultraviolet light source A and the ultraviolet light source B may be controlled, respectively, and the ultraviolet light A and the ultraviolet light B may be irradiated sequentially.
  • the output can be controlled by increasing or decreasing the current.
  • FIG. 10 A modification of this embodiment is shown in FIG.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 14 is a branch section
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 21 is a switching section.
  • a feature of the ultraviolet light irradiation system in FIG. 9 is that a switching section 21 is provided between each of the ultraviolet light source 11 and the multiplexing circuit 12 to switch between passing or blocking ultraviolet light.
  • the switching unit 21 may use an optical shutter or an optical switch to switch between passing or blocking ultraviolet light.
  • a wavelength filter may be used to switch wavelengths of propagating ultraviolet light to pass or block. Further, if a 2 ⁇ 1 optical switch is used as the two switching units 21 to switch between the ultraviolet light A and the ultraviolet light B from the two ultraviolet light sources 11, the multiplexing circuit 12 becomes unnecessary.
  • ultraviolet light A and ultraviolet light B can be sequentially irradiated.
  • FIG. 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 14 is a branch section
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 22 is a wavelength selection section.
  • a feature of the ultraviolet light irradiation system shown in FIG. 9 is that a wavelength selection section 22 is provided between the multiplexing circuit 12 and the branching section 14, which can vary the wavelength to be passed.
  • a wavelength filter that uses a wavelength filter to vary the wavelength to be passed can be applied to the wavelength selection section 22.
  • the output of ultraviolet light source A and ultraviolet light source B can be switched in order, or the output of ultraviolet light source A and ultraviolet light source B can be switched in order with a switching unit, and an optical shutter or optical switch can be operated in synchronization with the switching. Then, any ultraviolet light among ultraviolet light A and ultraviolet light B can be passed through.
  • wavelength selection unit 22 If the wavelength selection unit 22 is controlled to sequentially switch the wavelengths to be passed, ultraviolet light A and ultraviolet light B can be sequentially irradiated.
  • FIG. 12 Another modification of this embodiment is shown in FIG. 12.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 14 is a branch section
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 23 is a wavelength selection section.
  • a feature of the ultraviolet light irradiation system shown in FIG. 9 is that a wavelength selection section 23 is provided between the branching section 14 and the irradiation section 15, which can vary the wavelength to be passed.
  • a wavelength filter that uses a wavelength filter to vary the wavelength to be passed can be applied to the wavelength selection section 23.
  • the output of ultraviolet light source A and ultraviolet light source B can be switched in order, or the output of ultraviolet light source A and ultraviolet light source B can be switched in order with a switching unit, and an optical shutter or optical switch can be operated in synchronization with the switching. Then, any ultraviolet light among ultraviolet light A and ultraviolet light B can be passed through.
  • wavelength selection unit 22 If the wavelength selection unit 22 is controlled to sequentially switch the wavelengths to be passed, ultraviolet light A and ultraviolet light B can be sequentially irradiated.
  • the ultraviolet light irradiation system shown in FIG. 12 can control the wavelength of the ultraviolet light irradiated for each object.
  • the present embodiment has been described using an example of an ultraviolet light source with two different wavelengths, it may be an ultraviolet light source with three or more different wavelengths. Further, in this embodiment, three objects are used as an example, but two or four or more objects may be used.
  • FIG. 13 shows the configuration of the ultraviolet light irradiation system of the present disclosure.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 24 is a wavelength switching section. It is.
  • the ultraviolet light irradiation method will also be explained using FIG.
  • the ultraviolet light irradiation system in FIG. 13 includes a plurality of ultraviolet light sources 11 with different wavelengths, a multiplexing circuit 12 that multiplexes the ultraviolet light with different wavelengths from the multiple ultraviolet light sources 11, and an input from the multiplexing circuit 12 at one end.
  • a first optical fiber 13-1 that propagates a plurality of ultraviolet lights with different wavelengths, and a plurality of ultraviolet lights with different wavelengths from the other end of the first optical fiber 13-1 are branched to different output ends for each wavelength.
  • a wavelength switching section 24 that varies the wavelength to be branched, a plurality of second optical fibers 13-2 that each propagate ultraviolet light input from the output end of the wavelength switching section 24 to one end, and a second optical fiber. It includes an irradiation unit 15 that irradiates the object 16 with ultraviolet light from the other end of the object 13-2.
  • a plurality of ultraviolet lights with different wavelengths propagating through one optical fiber are branched to different output ends for each wavelength by the wavelength switching unit 24, and the branched wavelengths are varied to target the target. Irradiate things.
  • the ultraviolet light source 11 includes a plurality of light sources with different wavelengths. Examples of wavelengths include wavelengths around 185 nm and wavelengths around 254 nm.
  • ultraviolet light source A outputs ultraviolet light A with a wavelength of around 185 nm
  • ultraviolet light source B outputs ultraviolet light B with a wavelength around 254 nm.
  • the two ultraviolet lights are multiplexed by the multiplexing circuit 12, input to one end of one first optical fiber 13-1, propagated through one first optical fiber 13-1, and then passed through the wavelength switching unit 24. Multiple ultraviolet lights with different wavelengths are split into different output terminals for each wavelength.
  • the two branched ultraviolet lights each propagate through the second optical fiber 13-2 and reach the irradiation section 15 at the other end of the second optical fiber 13-2.
  • the irradiation unit 15 irradiates the object with ultraviolet light A and ultraviolet light B.
  • the ultraviolet light irradiation system of this embodiment is configured to propagate ultraviolet light using an optical fiber that is lightweight, small diameter, and highly flexible compared to UV lamps, etc., so the device can be miniaturized and the ultraviolet light irradiation system is location constraints can be eased.
  • 11 is an ultraviolet light source
  • 12 is a multiplexing circuit
  • 13-1 is a first optical fiber
  • 13-2 is a second optical fiber
  • 15 is an irradiation section
  • 16 is an object
  • 24 is a wavelength switching section. It is.
  • An optical coupler that combines ultraviolet light A and ultraviolet light B, or a wavelength filter that multiplexes wavelengths using differences in wavelength can be applied to the multiplexing circuit 12.
  • the wavelength switching unit 24 branches a plurality of ultraviolet lights having different wavelengths to different output ends for each wavelength, and varies the wavelengths to be branched.
  • ultraviolet light A is output to the upper irradiation unit 15 of the three irradiation units 15, and ultraviolet light B is output to the middle irradiation unit 15.
  • ultraviolet light A is output to the middle irradiation unit 15 of the three irradiation units 15, and ultraviolet light B is output to the lower irradiation unit 15.
  • an arrayed waveguide diffraction grating can be applied as the wavelength switching section 24.
  • the ultraviolet light When ultraviolet light of different wavelengths propagating through one optical fiber is input to the input end of the AWG, the ultraviolet light is outputted to a different output end for each wavelength.
  • the temperature of the AWG is changed, ultraviolet light of the same wavelength is output to different output ends.
  • the wavelength to be branched can be varied.
  • a spatially coupled diffraction grating can also be applied. When ultraviolet light of different wavelengths propagating through one optical fiber is input to the input end of a spatially coupled diffraction grating, the ultraviolet light is outputted to a different output end for each wavelength.
  • the wavelength to be branched can be varied.
  • the branching wavelength can be varied as long as ultraviolet light of the same wavelength is output to different output ends.
  • the present embodiment has been described using an example of an ultraviolet light source with two different wavelengths, it may be an ultraviolet light source with three or more different wavelengths. Further, in this embodiment, three objects are used as an example, but two or four or more objects may be used.
  • the device can be downsized and the locational restrictions on ultraviolet light irradiation can be alleviated.
  • FIG. 15 shows an example of an optical fiber that can be applied to the present disclosure.
  • 31 is a solid core
  • 32 is a hole
  • 33 is a hollow core
  • 34 is a bonded core.
  • a solid core 31 with a high refractive index is arranged at the center of the optical fiber, and ultraviolet light is confined in the solid core 31 and propagated.
  • a plurality of holes 32 are arranged around the solid core 31 to enhance the effect of confining ultraviolet light to the solid core 31 and propagate the ultraviolet light.
  • a plurality of holes 32 are arranged around the center of the optical fiber, and the ultraviolet light of the plurality of holes 32 is confined and propagated.
  • a hollow core is provided at the center of the optical fiber, and a plurality of holes 32 are arranged around the hollow core to enhance the effect of confining ultraviolet light in the hollow core 33 and propagate the ultraviolet light.
  • a plurality of solid cores are arranged near the center of the optical fiber to form a coupling core 34, and ultraviolet light is confined in the coupling core 34 and propagated.
  • FIG. 15 shows a single-core optical fiber, a multi-core optical fiber can also be applied.
  • the present disclosure can provide an ultraviolet light irradiation system and an ultraviolet light irradiation method that can reduce the size of the device and alleviate the locational restrictions on ultraviolet light irradiation.
  • This disclosure can be applied to the information and communication industry.
  • Ultraviolet light source 12 Multiplexing circuit 13: Optical fiber 13-1: First optical fiber 13-2: Second optical fiber 14: Branching section 15: Irradiation section 16: Target object 21: Switching section 22: Wavelength Selection unit 23: Wavelength selection unit 24: Wavelength switching unit 31: Solid core 32: Hole 33: Hollow core 34: Combined core

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Abstract

本開示は、波長の異なる複数の紫外光源と、前記複数の紫外光源から波長ごとにそれぞれの一端に入力される紫外光を伝搬する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバのそれぞれの他端からの紫外光を対象物に照射する複数の照射部と、を備えることを特徴とする紫外光照射システムである。

Description

紫外光照射システム及び紫外光照射方法
　本開示は、紫外光を用いた有機物洗浄及び素材表面改質を行う紫外光照射システム及び紫外光照射方法に関する。
　基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を行うために、紫外光を照射する処理が行われている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。
　紫外光を基板表面の有機物に照射すると、紫外光の短波長エネルギーが有機物の結合を分解し、活性酸素が紫外光により有機物と結合して、二酸化炭素や水に分解される。例えば、１８４．９ｎｍの紫外光を照射すると、有機物の結合が分解され、同時に酸素分子も分解され、酸素原子が生成される。酸素原子は酸素分子と結合し、オゾンが生成される。発生したオゾンに２５３．７ｎｍの紫外光を照射すると、オゾンは分解され、活性酸素が生成される。生成された活性酸素は、有機物と結合し、有機物は二酸化炭素や水に分解される。
　有機系の基板に対しては、紫外光が表面層の化学結合を切断すると同時に、活性酸素が切断された表面層の有機物分子に結合し、有機系の基板表面は、親水性の高い官能基に変換される。
ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｕｖ－ａｓｕｍｉ．ｃｏｍ／ｕｖ－ｓｅｎｊｙｏｕ／ｕｖ－ｓｅｎｊｙｏｕ－３．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｗａｓａｋｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｏｐｔｉｃｓ／ｃｌｅａｎｉｎｇ／
　しかし、これらの先行技術では、紫外光の発生にＵＶランプを用いている。ＵＶランプは装置が大型となる。また、大型の装置を固定的に設置するため、紫外光を照射する対象物を装置まで持ち込む必要があり、製造ラインのレイアウトに制約が生じる。
　本開示は、装置の小型化を図り、紫外光照射の場所的な制約を緩和することを目的とする。
　本開示の紫外光照射システムは、ＵＶ－ＬＤ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）やＵＶ－ＬＥＤ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）の紫外光源で生成した異なる波長の紫外光を光ファイバで伝搬し、任意の場所の対象物に照射する構成とする。
　具体的には、本開示は、
　波長の異なる複数の紫外光源と、
　前記複数の紫外光源から波長ごとにそれぞれの一端に入力される紫外光を伝搬する複数の光ファイバと、
　前記複数の光ファイバのそれぞれの他端からの紫外光を対象物に照射する複数の照射部と、
を備えることを特徴とする紫外光照射システム
である。
　具体的には、本開示は、
　波長の異なる複数の紫外光源と、
　前記複数の紫外光源からそれぞれの一端に入力される波長の異なる紫外光を伝搬する複数の第１の光ファイバと、
　前記複数の第１の光ファイバのそれぞれの他端からの波長の異なる紫外光を分岐又は切替える複数の分岐部と、
　前記複数の分岐部からそれぞれの一端に入力される波長の異なる紫外光を伝搬する複数の第２の光ファイバと、
　前記複数の第２の光ファイバのそれぞれの他端から対象物に波長の異なる紫外光を照射する複数の照射部と、
を備えることを特徴とする紫外光照射システム
である。
　具体的には、本開示は、
　波長の異なる複数の紫外光源と、
　前記複数の紫外光源からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路と、
　前記合波回路から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する光ファイバと、
　前記光ファイバの他端から対象物に波長の異なる複数の紫外光を照射する照射部と、
を備えることを特徴とする紫外光照射システム
である。
　具体的には、本開示は、
　波長の異なる複数の紫外光源と、
　前記複数の紫外光源からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路と、
　前記合波回路から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する第１の光ファイバと、
　前記第１の光ファイバの他端からの波長の異なる複数の紫外光を分岐又は切替える分岐部と、
　前記分岐部から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光をそれぞれ伝搬する複数の第２の光ファイバと、
　前記複数の第２の光ファイバのそれぞれの他端から対象物に波長の異なる複数の紫外光を照射する複数の照射部と、
を備えることを特徴とする紫外光照射システム
である。
　具体的には、本開示は、
　波長の異なる複数の紫外光源と、
　前記複数の紫外光源からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路と、
　前記合波回路から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する第１の光ファイバと、
　前記第１の光ファイバの他端からの波長の異なる複数の紫外光を波長ごとに異なる出力端に分岐し、分岐する波長を可変する波長切替部と、
　前記波長切替部の出力端から一端に入力される紫外光をそれぞれ伝搬する複数の第２の光ファイバと、
　前記第２の光ファイバの他端から対象物に紫外光を照射する照射部と、
を備えることを特徴とする紫外光照射システム
である。
　また、本開示は
　前記複数の紫外光源はそれぞれ出力を制御される
ことを特徴とする。
　また、本開示は
　前記複数の紫外光源と前記複数の照射部とのそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える複数の切替部を、さらに備える
ことを特徴とする。
　また、本開示は
　前記複数の紫外光源と前記複数の分岐部とのそれぞれの間に、又は、前記複数の分岐部と前記複数の照射部とのそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える複数の切替部を、さらに備える
ことを特徴とする。
　また、本開示は
　前記紫外光源と前記合波回路との間に、紫外光の通過又は遮断を切替える複数の切替部を、さらに備える
ことを特徴とする。
　また、本開示は
　前記合波回路と前記照射部との間に、通過する波長を可変できる波長選択部を、さらに備える
ことを特徴とする。
　また、本開示は
　前記合波回路と前記分岐部との間に、通過する波長を可変できる波長選択部を、又は、前記分岐部と前記照射部との間に、それぞれ通過する波長を可変できる複数の波長選択部を、さらに備える
ことを特徴とする。
　具体的には、本開示は、
　複数の光ファイバを伝搬するそれぞれ波長の異なる紫外光を対象物に照射する紫外光照射方法
である。
　具体的には、本開示は、
　光ファイバを伝搬する波長の異なる複数の紫外光を対象物に照射する紫外光照射方法
である。
　なお、上記各開示の発明は、可能な限り組み合わせることができる。
　本開示によれば、装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる紫外光照射システム及び紫外光照射方法を提供することができる。
紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムの構成の一例を示す。 紫外光照射システムに適用する光ファイバの一例を示す。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（実施形態１）
　本開示の紫外光照射システムの構成を図１に示す。図１において、１１は紫外光源、１３は光ファイバ、１５は照射部、１６は対象物である。図１を用いて紫外光照射方法も説明する。
　図１の紫外光照射システムは、波長の異なる複数の紫外光源１１と、複数の紫外光源１１から波長ごとにそれぞれの一端に入力される紫外光を伝搬する複数の光ファイバ１３と、複数の光ファイバ１３のそれぞれの他端からの紫外光を対象物１６に照射する複数の照射部１５と、を備える。
　本実施形態では、複数の光ファイバを伝搬するそれぞれ波長の異なる紫外光を対象物に照射する。紫外光源１１は、波長の異なる複数の光源を含む。波長としては、１８５ｎｍ近辺の波長及び２５４ｎｍ近辺の波長が例示できる。図１では、例えば紫外光源Ａから１８５ｎｍ近辺の波長の紫外光Ａを出力し、紫外光源Ｂから２５４ｎｍ近辺の波長の紫外光Ｂを出力する。２つの紫外光はそれぞれ２本の光ファイバ１３の一端に入力され、光ファイバ１３を伝搬し、それぞれの他端の照射部１５に達する。それぞれの照射部１５は紫外光Ａ又は紫外光Ｂを対象物に照射する。
　照射部１５は、光ファイバの端面を直角にカットしたものでもよい。先端を部分的に溶融して球面加工したり、光ファイバの端面にレンズ系を装着して、任意の照射パターンを実現してもよい。以下の実施形態でも同様である。
　本実施形態の紫外光照射システムでは、ＵＶランプ等に比較して、軽量、細径で柔軟性に富む光ファイバで紫外光を伝搬する構成としているため、装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる。
　紫外光源Ａと紫外光源Ｂはそれぞれ出力を制御され、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することでもよい。出力を制御するには、例えば、ＵＶ－ＬＤやＵＶ－ＬＥＤの場合は、電流の増減で制御することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の変形例を図２に示す。図２において、１１は紫外光源、１３は光ファイバ、１５は照射部、１６は対象物、２１は切替部である。図１の紫外光照射システムに対して、紫外光源１１と照射部１５のそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える切替部２１を備えることが特徴である。
　切替部２１には、光シャッターや光スイッチを利用して紫外光の通過又は遮断を切替えてもよい。波長フィルタを利用して、伝搬する紫外光の波長を通過又は遮断するよう切替えてもよい。また、切替部２１に２×１の光スイッチを用いて、２本の光ファイバ１３からの紫外光Ａと紫外光Ｂを切替えると、照射部１５は１個で足りる。
　複数の切替部２１を制御して通過又は遮断を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態では、２つの波長の異なる紫外光源を例に説明したが、３以上の波長の異なる紫外光源であってもよい。
（実施形態２）
　本開示の紫外光照射システムの構成を図３に示す。図３において、１１は紫外光源、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１４は分岐部、１５は照射部、１６は対象物である。図３を用いて紫外光照射方法も説明する。
　図３の紫外光照射システムは、波長の異なる複数の紫外光源１１と、複数の紫外光源１１からそれぞれの一端に入力される波長の異なる紫外光を伝搬する複数の第１の光ファイバ１３－１と、複数の第１の光ファイバ１３－１のそれぞれの他端からの波長の異なる紫外光を分岐又は切替える複数の分岐部１４と、複数の分岐部１４からそれぞれの一端に入力される波長の異なる紫外光を伝搬する複数の第２の光ファイバ１３－２と、複数の第２の光ファイバ１３－２のそれぞれの他端から対象物に波長の異なる紫外光を照射する複数の照射部１５と、を備える。
　本実施形態では、複数の光ファイバを伝搬するそれぞれ波長の異なる紫外光を対象物に照射する。紫外光源１１は、波長の異なる複数の光源を含む。波長としては、１８５ｎｍ近辺の波長及び２５４ｎｍ近辺の波長が例示できる。図３では、例えば紫外光源Ａから１８５ｎｍ近辺の波長の紫外光Ａを出力し、紫外光源Ｂから２５４ｎｍ近辺の波長の紫外光Ｂを出力する。２つの紫外光はそれぞれ２本の第１の光ファイバ１３－１の一端に入力され、２本の第１の光ファイバ１３－１を伝搬し、それぞれ分岐部１４でパワー分岐される。分岐された２つの紫外光はそれぞれ第２の光ファイバ１３－２を伝搬し、他端の照射部１５に達する。それぞれの照射部１５は紫外光Ａ又は紫外光Ｂを対象物に照射する。
　分岐部１４には、光スプリッタや波長フィルタを利用して、紫外光をパワー分岐する。複数の箇所で、紫外光照射を実施することができる。また、分岐部１４には、１×ｎ（ｎは２以上の正整数）の光スイッチを利用して、紫外光を方路切替してもよい。複数の箇所で、順番に強力なパワーの紫外光照射を実施することができる。
　本実施形態の紫外光照射システムでは、ＵＶランプ等に比較して、軽量、細径で柔軟性に富む光ファイバで紫外光を伝搬する構成としているため、装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる。
　紫外光源Ａと紫外光源Ｂはそれぞれ出力を制御され、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することでもよい。出力を制御するには、例えば、ＵＶ－ＬＤやＵＶ－ＬＥＤの場合は、電流の増減で制御することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の変形例を図４に示す。図４において、１１は紫外光源、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１４は分岐部、１５は照射部、１６は対象物、２１は切替部である。図３の紫外光照射システムに対して、紫外光源１１と分岐部１４のそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える切替部２１を備えることが特徴である。
　切替部２１には、光シャッターや光スイッチを利用して紫外光の通過又は遮断を切替えてもよい。波長フィルタを利用して、伝搬する紫外光の波長を通過又は遮断するよう切替えてもよい。また、切替部２１に２×１の光スイッチを用いて、２つの紫外光源１１からの紫外光Ａと紫外光Ｂを切替えると、第１の光ファイバ１３－１から照射部１５までは１組で足りる。
　複数の切替部２１を制御して通過又は遮断を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の他の変形例を図５に示す。図５において、１１は紫外光源、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１４は分岐部、１５は照射部、１６は対象物、２１は切替部である。図４の紫外光照射システムに対して、分岐部１４と照射部１５の間に、紫外光の通過又は遮断を切替える複数の切替部２１を備えることが特徴である。
　切替部２１には、光シャッターや光スイッチを利用して紫外光の通過又は遮断を切替えてもよい。波長フィルタを利用して、伝搬する紫外光の波長を通過又は遮断するよう切替えてもよい。また、同じ対象物に対応する２つの切替部２１に２×１の光スイッチを用いて、２本の光ファイバ１３からの紫外光Ａと紫外光Ｂを切替えると、照射部１５は１個で足りる。
　複数の切替部２１を制御して通過又は遮断を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。図４に示す紫外光照射システムに対して、図５に示す紫外光照射システムでは、対象物ごとに照射する紫外光の波長を制御することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態では、２つの波長の異なる紫外光源を例に説明したが、３以上の波長の異なる紫外光源であってもよい。また、本実施形態では、３個の対象物を例に説明したが、２個や４個以上の対象物であってもよい。
（実施形態３）
　本開示の紫外光照射システムの構成を図６に示す。図６において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３は光ファイバ、１５は照射部、１６は対象物である。図６を用いて紫外光照射方法も説明する。
　図６の紫外光照射システムは、波長の異なる複数の紫外光源１１と、複数の紫外光源１１からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路１２と、合波回路１２から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する光ファイバ１３と、光ファイバ１３の他端から対象物１６に波長の異なる複数の紫外光を照射する複数の照射部１５と、を備える。
　本実施形態では、１本の光ファイバを伝搬する波長の異なる紫外光を対象物に照射する。紫外光源１１は、波長の異なる複数の光源を含む。波長としては、１８５ｎｍ近辺の波長及び２５４ｎｍ近辺の波長が例示できる。図６では、例えば紫外光源Ａから１８５ｎｍ近辺の波長の紫外光Ａを出力し、紫外光源Ｂから２５４ｎｍ近辺の波長の紫外光Ｂを出力する。２つの紫外光は合波回路１２で合波され、１本の光ファイバ１３の一端に入力され、１本の光ファイバ１３を伝搬し、他端の照射部１５に達する。照射部１５は紫外光Ａ及び紫外光Ｂを対象物に照射する。
　合波回路１２には、紫外光Ａと紫外光Ｂを合流させる光カプラや、波長の違いを利用して波長多重する波長フィルタが適用できる。
　本実施形態の紫外光照射システムでは、ＵＶランプ等に比較して、軽量、細径で柔軟性に富む光ファイバで紫外光を伝搬する構成としているため、装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる。
　紫外光源Ａと紫外光源Ｂはそれぞれ出力を制御され、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することでもよい。出力を制御するには、例えば、ＵＶ－ＬＤやＵＶ－ＬＥＤの場合は、電流の増減で制御することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の変形例を図７に示す。図７において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３は光ファイバ、１５は照射部、１６は対象物、２１は切替部である。図６の紫外光照射システムに対して、紫外光源１１と合波回路１２のそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える切替部２１を備えることが特徴である。
　切替部２１には、光シャッターや光スイッチを利用して紫外光の通過又は遮断を切替えてもよい。波長フィルタを利用して、伝搬する紫外光の波長を通過又は遮断するよう切替えてもよい。また、２つの切替部２１に２×１の光スイッチを用いて、２つの紫外光源１１からの紫外光Ａと紫外光Ｂを切替えると、合波回路１２は不要となる。
　複数の切替部２１を制御して通過又は遮断を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の他の変形例を図８に示す。図８において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３は光ファイバ、１５は照射部、１６は対象物、２３は波長選択部である。図６の紫外光照射システムに対して、合波回路１２と照射部１５の間に、通過する波長を可変できる波長選択部２３を備えることが特徴である。
　波長選択部２３には、波長フィルタを利用して通過する波長を可変する波長フィルタが適用できる。また、紫外光源Ａと紫外光源Ｂの出力を順番に切り替えたり、紫外光源Ａと紫外光源Ｂからの出力を切替部で順番に切り替えたりし、切替えに同期して光シャッターや光スイッチで動作させると、紫外光Ａ及び紫外光Ｂのうち任意の紫外光を通過させることができる。
　波長選択部２３を制御して通過する波長を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態では、２つの波長の異なる紫外光源を例に説明したが、３以上の波長の異なる紫外光源であってもよい。
（実施形態４）
　本開示の紫外光照射システムの構成を図９に示す。図９において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１４は分岐部、１５は照射部、１６は対象物である。図９を用いて紫外光照射方法も説明する。
　図９の紫外光照射システムは、波長の異なる複数の紫外光源１１と、複数の紫外光源１１からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路１２と、合波回路１２から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する第１の光ファイバ１３－１と、第１の光ファイバ１３－１の他端からの波長の異なる複数の紫外光を分岐又は切替える分岐部１４と、分岐部１４から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光をそれぞれ伝搬する複数の第２の光ファイバ１３－２と、複数の第２の光ファイバ１３－２のそれぞれの他端から対象物１６に波長の異なる複数の紫外光を照射する照射部１５と、を備える。
　本実施形態では、１本の光ファイバを伝搬する波長の異なる紫外光を分岐部１４で分岐して対象物に照射する。紫外光源１１は、波長の異なる複数の光源を含む。波長としては、１８５ｎｍ近辺の波長及び２５４ｎｍ近辺の波長が例示できる。図９では、例えば紫外光源Ａから１８５ｎｍ近辺の波長の紫外光Ａを出力し、紫外光源Ｂから２５４ｎｍ近辺の波長の紫外光Ｂを出力する。２つの紫外光は合波回路１２で合波され、１本の第１の光ファイバ１３－１の一端に入力され、１本の第１の光ファイバ１３－１を伝搬し、分岐部１４でパワー分岐される。分岐された２つの紫外光はそれぞれ第２の光ファイバ１３－２を伝搬し、他端の照射部１５に達する。照射部１５は紫外光Ａ及び紫外光Ｂを対象物に照射する。
　合波回路１２には、紫外光Ａと紫外光Ｂを合流させる光カプラや、波長の違いを利用して波長多重する波長フィルタが適用できる。分岐部１４には、光スプリッタや波長フィルタを利用して、紫外光をパワー分岐する。複数の箇所で、紫外光照射を実施することができる。また、分岐部１４には、１×ｎ（ｎは２以上の正整数）の光スイッチを利用して、紫外光を方路切替してもよい。複数の箇所で、順番に強力なパワーの紫外光照射を実施することができる。
　本実施形態の紫外光照射システムでは、ＵＶランプ等に比較して、軽量、細径で柔軟性に富む光ファイバで紫外光を伝搬する構成としているため、装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる。
　紫外光源Ａと紫外光源Ｂはそれぞれ出力を制御され、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することでもよい。出力を制御するには、例えば、ＵＶ－ＬＤやＵＶ－ＬＥＤの場合は、電流の増減で制御することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の変形例を図１０に示す。図１０において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１４は分岐部、１５は照射部、１６は対象物、２１は切替部である。図９の紫外光照射システムに対して、紫外光源１１と合波回路１２のそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える切替部２１を備えることが特徴である。
　切替部２１には、光シャッターや光スイッチを利用して紫外光の通過又は遮断を切替えてもよい。波長フィルタを利用して、伝搬する紫外光の波長を通過又は遮断するよう切替えてもよい。また、２つの切替部２１に２×１の光スイッチを用いて、２つの紫外光源１１からの紫外光Ａと紫外光Ｂを切替えると、合波回路１２は不要となる。
　複数の切替部２１を制御して通過又は遮断を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の他の変形例を図１１に示す。図１１において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１４は分岐部、１５は照射部、１６は対象物、２２は波長選択部である。図９の紫外光照射システムに対して、合波回路１２と分岐部１４の間に、通過する波長を可変できる波長選択部２２を備えることが特徴である。
　波長選択部２２には、波長フィルタを利用して通過する波長を可変する波長フィルタが適用できる。また、紫外光源Ａと紫外光源Ｂの出力を順番に切り替えたり、紫外光源Ａと紫外光源Ｂからの出力を切替部で順番に切り替えたりし、切替えに同期して光シャッターや光スイッチで動作させると、紫外光Ａ及び紫外光Ｂのうち任意の紫外光を通過させることができる。
　波長選択部２２を制御して通過する波長を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態の他の変形例を図１２に示す。図１２において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１４は分岐部、１５は照射部、１６は対象物、２３は波長選択部である。図９の紫外光照射システムに対して、分岐部１４と照射部１５の間に、通過する波長を可変できる波長選択部２３を備えることが特徴である。
　波長選択部２３には、波長フィルタを利用して通過する波長を可変する波長フィルタが適用できる。また、紫外光源Ａと紫外光源Ｂの出力を順番に切り替えたり、紫外光源Ａと紫外光源Ｂからの出力を切替部で順番に切り替えたりし、切替えに同期して光シャッターや光スイッチで動作させると、紫外光Ａ及び紫外光Ｂのうち任意の紫外光を通過させることができる。
　波長選択部２２を制御して通過する波長を順番に切替えると、紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。また、図１１に示す紫外光照射システムに比較して、図１２に示す紫外光照射システムでは、対象物ごとに照射する紫外光の波長を制御することができる。
　本実施形態では、２つの波長の異なる紫外光源を例に説明したが、３以上の波長の異なる紫外光源であってもよい。また、本実施形態では、３個の対象物を例に説明したが、２個や４個以上の対象物であってもよい。
（実施形態５）
　本開示の紫外光照射システムの構成を図１３に示す。図１３において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１５は照射部、１６は対象物、２４は波長切替部である。図１３を用いて紫外光照射方法も説明する。
　図１３の紫外光照射システムは、波長の異なる複数の紫外光源１１と、複数の紫外光源１１からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路１２と、合波回路１２から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する第１の光ファイバ１３－１と、第１の光ファイバ１３－１の他端からの波長の異なる複数の紫外光を波長ごとに異なる出力端に分岐し、分岐する波長を可変する波長切替部２４と、波長切替部２４の出力端から一端に入力される紫外光をそれぞれ伝搬する複数の第２の光ファイバ１３－２と、第２の光ファイバ１３－２の他端から対象物１６に紫外光を照射する照射部１５と、を備える。
　本実施形態では、１本の光ファイバを伝搬する波長の異なる紫外光を波長切替部２４で波長の異なる複数の紫外光を波長ごとに異なる出力端に分岐し、分岐する波長を可変して対象物に照射する。紫外光源１１は、波長の異なる複数の光源を含む。波長としては、１８５ｎｍ近辺の波長及び２５４ｎｍ近辺の波長が例示できる。
　図１３では、例えば紫外光源Ａから１８５ｎｍ近辺の波長の紫外光Ａを出力し、紫外光源Ｂから２５４ｎｍ近辺の波長の紫外光Ｂを出力する。２つの紫外光は合波回路１２で合波され、１本の第１の光ファイバ１３－１の一端に入力され、１本の第１の光ファイバ１３－１を伝搬し、波長切替部２４で波長の異なる複数の紫外光を波長ごとに異なる出力端に分岐される。分岐された２つの紫外光はそれぞれ第２の光ファイバ１３－２を伝搬し、第２の光ファイバ１３－２の他端の照射部１５に達する。照射部１５は紫外光Ａ及び紫外光Ｂを対象物に照射する。
　本実施形態の紫外光照射システムでは、ＵＶランプ等に比較して、軽量、細径で柔軟性に富む光ファイバで紫外光を伝搬する構成としているため、装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる。
　波長切替部２４の動作を図１４で説明する。図１４において、１１は紫外光源、１２は合波回路、１３－１は第１の光ファイバ、１３－２は第２の光ファイバ、１５は照射部、１６は対象物、２４は波長切替部である。
　合波回路１２には、紫外光Ａと紫外光Ｂを合流させる光カプラや、波長の違いを利用して波長多重する波長フィルタが適用できる。波長切替部２４は、波長の異なる複数の紫外光を波長ごとに異なる出力端に分岐し、分岐する波長を可変する。図１４の（Ａ）の例では、３個の照射部１５のうち上段の照射部１５に紫外光Ａを出力し、中段の照射部１５に紫外光Ｂを出力している。図１４の（Ｂ）では、３個の照射部１５のうち中段の照射部１５に紫外光Ａを出力し、下段の照射部１５に紫外光Ｂを出力している。図１４の（Ａ）と（Ｂ）を任意の時間で切替えれば、対象物１６に紫外光Ａと紫外光Ｂを順番に照射することができる。
　波長切替部２４としては、アレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ）を適用することができる。１本の光ファイバを伝搬する波長の異なる紫外光をＡＷＧの入力端に入力すると、波長ごとに異なる出力端に紫外光が出力される。ＡＷＧの温度を変化させると、同じ波長の紫外光が異なる出力端に出力される。この結果、分岐する波長を可変することができる。波長切替部２４としては、空間結合型回折格子も適用することができる。１本の光ファイバを伝搬する波長の異なる紫外光を空間結合型回折格子の入力端に入力すると、波長ごとに異なる出力端に紫外光が出力される。空間結合型回折格子の回折格子の角度を変化させると、同じ波長の紫外光が異なる出力端に出力される。この結果、分岐する波長を可変することができる。その他、パラメータを変化させると、同じ波長の紫外光が異なる出力端に出力されるものであれば、分岐する波長を可変することができる。
　複数の波長の紫外光を順番に照射することによって、基板表面の有機物を分解したり、親水基変換による素材の密着性向上を図ることができる。
　本実施形態では、２つの波長の異なる紫外光源を例に説明したが、３以上の波長の異なる紫外光源であってもよい。また、本実施形態では、３個の対象物を例に説明したが、２個や４個以上の対象物であってもよい。
　以上説明したように、本開示の紫外光照射システムでは、装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる。
（本開示に適用できる光ファイバ）
　本開示に適用できる光ファイバの例を図１５に示す。図１５において、３１は充実コア、３２は空孔、３３は中空コア、３４は結合コアである。（１）は光ファイバの中心部に屈折率の高い充実コア３１を配置し、充実コア３１に紫外光を閉じ込めて伝搬させる。（２）充実コア３１の周囲に複数の空孔３２を配置し、充実コア３１への紫外光の閉じ込め効果を高めて伝搬させる。（３）は光ファイバの中心の周囲に複数の空孔３２を配置し、複数の空孔３２の紫外光を閉じ込めて伝搬させる。（４）は光ファイバの中心部に中空コア、その周囲に複数の空孔３２を配置し、中空コア３３への紫外光の閉じ込め効果を高めて伝搬させる。（５）は光ファイバの中心付近に、複数の充実コアを配置して結合コア３４を形成し、結合コア３４に紫外光を閉じ込めて伝搬させる。
　図１５ではシングルコアの光ファイバを示しているが、マルチコア化した光ファイバも適用することができる。
　以上説明したように、本開示は装置の小型化ができ、紫外光照射の場所的な制約を緩和できる紫外光照射システム及び紫外光照射方法を提供することができる。
　本開示は情報通信産業に適用することができる。
１１：紫外光源
１２：合波回路
１３：光ファイバ
１３－１：第１の光ファイバ
１３－２：第２の光ファイバ
１４：分岐部
１５：照射部
１６：対象物
２１：切替部
２２：波長選択部
２３：波長選択部
２４：波長切替部
３１：充実コア
３２：空孔
３３：中空コア
３４：結合コア

Claims (13)

  1. 　波長の異なる複数の紫外光源と、
    　前記複数の紫外光源から波長ごとにそれぞれの一端に入力される紫外光を伝搬する複数の光ファイバと、
    　前記複数の光ファイバのそれぞれの他端からの紫外光を対象物に照射する複数の照射部と、
    を備えることを特徴とする紫外光照射システム。
  2. 　波長の異なる複数の紫外光源と、
    　前記複数の紫外光源からそれぞれの一端に入力される波長の異なる紫外光を伝搬する複数の第１の光ファイバと、
    　前記複数の第１の光ファイバのそれぞれの他端からの波長の異なる紫外光を分岐又は切替える複数の分岐部と、
    　前記複数の分岐部からそれぞれの一端に入力される波長の異なる紫外光を伝搬する複数の第２の光ファイバと、
    　前記複数の第２の光ファイバのそれぞれの他端から対象物に波長の異なる紫外光を照射する複数の照射部と、
    を備えることを特徴とする紫外光照射システム。
  3. 　波長の異なる複数の紫外光源と、
    　前記複数の紫外光源からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路と、
    　前記合波回路から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する光ファイバと、
    　前記光ファイバの他端から対象物に波長の異なる複数の紫外光を照射する照射部と、
    を備えることを特徴とする紫外光照射システム。
  4. 　波長の異なる複数の紫外光源と、
    　前記複数の紫外光源からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路と、
    　前記合波回路から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する第１の光ファイバと、
    　前記第１の光ファイバの他端からの波長の異なる複数の紫外光を分岐又は切替える分岐部と、
    　前記分岐部から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光をそれぞれ伝搬する複数の第２の光ファイバと、
    　前記複数の第２の光ファイバのそれぞれの他端から対象物に波長の異なる複数の紫外光を照射する複数の照射部と、
    を備えることを特徴とする紫外光照射システム。
  5. 　波長の異なる複数の紫外光源と、
    　前記複数の紫外光源からの波長の異なる紫外光を合波する合波回路と、
    　前記合波回路から一端に入力される波長の異なる複数の紫外光を伝搬する第１の光ファイバと、
    　前記第１の光ファイバの他端からの波長の異なる複数の紫外光を波長ごとに異なる出力端に分岐し、分岐する波長を可変する波長切替部と、
    　前記波長切替部の出力端から一端に入力される紫外光をそれぞれ伝搬する複数の第２の光ファイバと、
    　前記第２の光ファイバの他端から対象物に紫外光を照射する照射部と、
    を備えることを特徴とする紫外光照射システム。
  6. 　前記複数の紫外光源はそれぞれ出力を制御されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の紫外光照射システム。
  7. 　前記複数の紫外光源と前記複数の照射部とのそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える複数の切替部を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射システム。
  8. 　前記複数の紫外光源と前記複数の分岐部とのそれぞれの間に、又は、前記複数の分岐部と前記複数の照射部とのそれぞれの間に、紫外光の通過又は遮断を切替える複数の切替部を、さらに備えることを特徴とする請求項２に記載の紫外光照射システム。
  9. 　前記紫外光源と前記合波回路との間に、紫外光の通過又は遮断を切替える複数の切替部を、さらに備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の紫外光照射システム。
  10. 　前記合波回路と前記照射部との間に、通過する波長を可変できる波長選択部を、さらに備えることを特徴とする請求項３に記載の紫外光照射システム。
  11. 　前記合波回路と前記分岐部との間に、通過する波長を可変できる波長選択部を、又は、前記分岐部と前記照射部との間に、それぞれ通過する波長を可変できる複数の波長選択部を、さらに備えることを特徴とする請求項４に記載の紫外光照射システム。
  12. 　複数の光ファイバを伝搬するそれぞれ波長の異なる紫外光を対象物に照射する紫外光照射方法。
  13. 　光ファイバを伝搬する波長の異なる複数の紫外光を対象物に照射する紫外光照射方法。
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