JP2021132756A - 光ファイバプローブ - Google Patents
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Abstract
【課題】発熱を抑制した光ファイバプローブを提供する。【解決手段】光ファイバプローブ1Aは、コア11およびクラッド12を有する光ファイバ10と、基端20aが光ファイバ10の出射端10aに接続されたコアレスファイバ20と、を備える。コアレスファイバ20は、基材21と基材21内に分散された気泡22とを有する。【選択図】図1
Description
本発明は、光ファイバプローブに関する。
例えば、前立腺肥大症治療法である前立腺レーザ蒸散術、早期肺がん等の治療法である光線力学治療、アレルギー性鼻炎治療法である下甲介粘膜レーザ治療、等では、医療用レーザ発振器に接続した光ファイバを利用して患部にレーザ光を照射することが行なわれている。
光ファイバから患部へのレーザ光照射は、照射範囲の増大、患部への確実なレーザ光照射等を目的に、光ファイバ先端からその光軸方向に沿った前方への照射よりも、光ファイバの先端部から側方への照射が有効とされている。そのため、光ファイバの先端に、内部に散乱媒体が収容された散乱チップアセンブリが接続された光線治療装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の光線治療装置では、散乱媒体内に散乱粒子が分散して配置され、光ファイバから散乱チップアセンブリに入射した光は、散乱粒子により散乱し、側方から出射される。
光ファイバから患部へのレーザ光照射は、照射範囲の増大、患部への確実なレーザ光照射等を目的に、光ファイバ先端からその光軸方向に沿った前方への照射よりも、光ファイバの先端部から側方への照射が有効とされている。そのため、光ファイバの先端に、内部に散乱媒体が収容された散乱チップアセンブリが接続された光線治療装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の光線治療装置では、散乱媒体内に散乱粒子が分散して配置され、光ファイバから散乱チップアセンブリに入射した光は、散乱粒子により散乱し、側方から出射される。
特許文献1の光線治療装置では、散乱媒体内の散乱粒子は、アルミナ、シリカ、チタン化合物等により形成されている。このため、散乱粒子は、光ファイバから散乱チップアセンブリに入射した光を吸収し、発熱してしまい、その結果、散乱チップアセンブリ全体が発熱し、周辺患部だけでなく正常組織の熱変質を引き起こすという問題が生じる。
本発明はこのような事情を考慮してなされ、発熱を抑制することが可能な光ファイバプローブを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第一態様に係る光ファイバプローブは、コアおよびクラッドを有する光ファイバと、基端が前記光ファイバの出射端に接続されたコアレスファイバと、を備え、前記コアレスファイバは、基材と前記基材内に分散された気泡とを有する。
上記態様によれば、光ファイバからコアレスファイバに進入した光は、基材の屈折率と気泡の屈折率との相違によって屈折し、散乱されコアレスファイバの側方から出射される。このように、気泡を用いて光を散乱させても、気泡自体は光をほとんど吸収しない。したがって、例えばアルミナ等の散乱粒子を用いて光を散乱させる場合と比較して、散乱粒子による光の吸収が抑制される。これにより、コアレスファイバ内において散乱粒子が光を吸収することによる発熱を抑制した光ファイバプローブを提供することができる。
ここで、前記気泡の密度が、前記コアレスファイバの前記基端側から前記コアレスファイバの先端側に向かって増加してもよい。
また、前記コアレスファイバの外周面に凹凸が形成されていてもよい。
また、前記コアレスファイバの外周面には光を透過する被覆層が設けられ、前記被覆層の外周面に凹凸が形成されていてもよい。
また、前記コアレスファイバの先端に反射材が設けられていてもよい。
本発明の上記態様によれば、発熱を抑制することが可能な光ファイバプローブを提供することができる。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態に係る光ファイバプローブの構成を、図1を参照しながら説明する。
図1に示すように、光ファイバプローブ1Aは、光ファイバ10と、コアレスファイバ20と、を備えている。コアレスファイバ20は、光ファイバ10の先端側に設けられており、コアレスファイバ20の基端20aが、光ファイバ10の出射端10aに接続されている。
以下、第1実施形態に係る光ファイバプローブの構成を、図1を参照しながら説明する。
図1に示すように、光ファイバプローブ1Aは、光ファイバ10と、コアレスファイバ20と、を備えている。コアレスファイバ20は、光ファイバ10の先端側に設けられており、コアレスファイバ20の基端20aが、光ファイバ10の出射端10aに接続されている。
(方向定義)
ここで本実施形態では、光ファイバプローブ1Aの長手方向を単に長手方向といい、光ファイバプローブ1Aの中心軸線を中心軸線Oという。また、中心軸線Oに直交する断面を横断面という。横断面視で、中心軸線Oに交差する方向を径方向という。
ここで本実施形態では、光ファイバプローブ1Aの長手方向を単に長手方向といい、光ファイバプローブ1Aの中心軸線を中心軸線Oという。また、中心軸線Oに直交する断面を横断面という。横断面視で、中心軸線Oに交差する方向を径方向という。
(光ファイバプローブ)
光ファイバ10は、横断面視において中央部に設けられたコア11と、コア11の外周を覆うクラッド12とを有している。クラッド12の屈折率はコア11の屈折率よりも低い。本実施形態では、光ファイバ10の材質として、コア−クラッド構造の石英ガラスを用いる。
光ファイバ10は、横断面視において中央部に設けられたコア11と、コア11の外周を覆うクラッド12とを有している。クラッド12の屈折率はコア11の屈折率よりも低い。本実施形態では、光ファイバ10の材質として、コア−クラッド構造の石英ガラスを用いる。
光ファイバ10及びコアレスファイバ20は、横断面視において、それぞれ円形状に形成され、径方向の寸法は同一である。光ファイバ10とコアレスファイバ20とは、同軸に接続されている。光ファイバ10の出射端10aとコアレスファイバ20の基端20aとは、融着により接続されている。これにより、コアレスファイバ20の基端20aが光ファイバ10の出射端10aと連続するように、コアレスファイバ20は、光ファイバ10に一体化されている。
コアレスファイバ20の外径は、光ファイバ10のコア11の外径と同じ、または、光ファイバ10のコア11の外径よりも大きくてもよい。ただし、コアレスファイバ20を光ファイバ10に接続する際の作業性の観点から、コアレスファイバ20の外径は光ファイバ10(クラッド12の外径)の外径の1.5倍以下であることが好ましい。
なお、コアレスファイバ20の光ファイバ10の出射端10aへの融着接続は、市販の融着接続機等を用いるなど公知の方法を利用することができる。
なお、コアレスファイバ20の光ファイバ10の出射端10aへの融着接続は、市販の融着接続機等を用いるなど公知の方法を利用することができる。
コアレスファイバ20は、基材21と基材21内に分散された気泡22とを有している。基材21の屈折率と気泡22の屈折率とは異なる。具体的には、気泡22は空気であるため、気泡22の屈折率n2は、1.00であり、基材21の屈折率をn1とすると、屈折率n2は、屈折率n1より小さい。このように、基材21と気泡22との屈折率が異なるため、基材21を伝搬し、気泡22に入射した光は屈折、散乱し、コアレスファイバ20の側面20cから出射される。
本実施形態では、コアレスファイバ20の材質として、石英ガラスを用いる。また、コアレスファイバ20の長さ(長手方向に沿う寸法)は、例えば、10〜100mm程度である。
本実施形態では、コアレスファイバ20の材質として、石英ガラスを用いる。また、コアレスファイバ20の長さ(長手方向に沿う寸法)は、例えば、10〜100mm程度である。
(反射膜)
第1実施形態に係る光ファイバプローブは反射材としての反射膜30をさらに有していてもよい。反射膜30は、コアレスファイバ20の先端20b全体に層状に形成された部材である。
光ファイバ10は、コアレスファイバ20が接続された出射端10aとは反対側の入射端から入射された光Lを出射端10aに向かって導光する。すなわち、光ファイバ10は、入射端から導光された光Lを光ファイバ10の出射端10aからコアレスファイバ20内へ出射する。
コアレスファイバ20は、光ファイバ10から出射された光を基端20aから先端20bに向かって伝搬させる。
反射膜30は、光を反射する材料から構成される。すなわち、反射膜30は、光ファイバ10によって導光され、光ファイバ10の出射端10aから出射され、コアレスファイバ20内を伝搬し、先端20bに到達した光を基端20aの方向に反射する。
第1実施形態に係る光ファイバプローブは反射材としての反射膜30をさらに有していてもよい。反射膜30は、コアレスファイバ20の先端20b全体に層状に形成された部材である。
光ファイバ10は、コアレスファイバ20が接続された出射端10aとは反対側の入射端から入射された光Lを出射端10aに向かって導光する。すなわち、光ファイバ10は、入射端から導光された光Lを光ファイバ10の出射端10aからコアレスファイバ20内へ出射する。
コアレスファイバ20は、光ファイバ10から出射された光を基端20aから先端20bに向かって伝搬させる。
反射膜30は、光を反射する材料から構成される。すなわち、反射膜30は、光ファイバ10によって導光され、光ファイバ10の出射端10aから出射され、コアレスファイバ20内を伝搬し、先端20bに到達した光を基端20aの方向に反射する。
反射膜30は、光ファイバ10及びコアレスファイバ20を伝搬する光を反射可能なものであれば特に限定されない。
光ファイバ10の入射端から入射させる光が、前立腺レーザ蒸散術、光線力学治療、下甲介粘膜レーザ治療等のために人体の患部へ照射するレーザ光である場合、反射膜30は、その反射特性の安定維持等の点で金属膜や誘電体多層膜を採用することが好ましい。
光ファイバ10の入射端から入射させる光が、前立腺レーザ蒸散術、光線力学治療、下甲介粘膜レーザ治療等のために人体の患部へ照射するレーザ光である場合、反射膜30は、その反射特性の安定維持等の点で金属膜や誘電体多層膜を採用することが好ましい。
反射膜30は、例えば、コアレスファイバ20の先端20bに形成された無電解めっき層を好適に採用できる。また、反射膜30は、コアレスファイバ20の先端20bに形成された金属蒸着膜等であってもよい。反射膜30の材質は、例えばニッケル、錫、金、銀やこれらから選択される2以上を含む合金等を挙げることができる。
(被覆層)
コアレスファイバ20の側面(外周面)20cには、被覆層40が設けられていてもよい。被覆層40は、光透過性を有する樹脂被覆層である。被覆層40は、コアレスファイバ20の側面20c全面を覆っている。被覆層40は、コアレスファイバ20と同等かコアレスファイバ20よりも高い屈折率を有する。被覆層40は、コアレスファイバ20内を伝搬する光を透過させて被覆層40から出射することができる。
被覆層40は、コアレスファイバ20の側面20cに塗布した硬化性の液状樹脂材料の硬化等によって形成できる。硬化性の液状樹脂材料は、例えば、熱硬化性樹脂、反応硬化型樹脂、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。
コアレスファイバ20の側面(外周面)20cには、被覆層40が設けられていてもよい。被覆層40は、光透過性を有する樹脂被覆層である。被覆層40は、コアレスファイバ20の側面20c全面を覆っている。被覆層40は、コアレスファイバ20と同等かコアレスファイバ20よりも高い屈折率を有する。被覆層40は、コアレスファイバ20内を伝搬する光を透過させて被覆層40から出射することができる。
被覆層40は、コアレスファイバ20の側面20cに塗布した硬化性の液状樹脂材料の硬化等によって形成できる。硬化性の液状樹脂材料は、例えば、熱硬化性樹脂、反応硬化型樹脂、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。
光ファイバ10の側面(外周面)10bには、ファイバコート層41が設けられていてもよい。ファイバコート層41は、例えば、ポリイミドによって形成されていることが好ましい。ポリイミドは、耐熱性に優れているため、ファイバコート層41をポリイミドによって作製することにより、光ファイバ10に入射したレーザ光のエネルギによって光ファイバ10が発熱しても、光ファイバ10の側面10bを覆った状態を安定に保つことができる。
次に、光ファイバプローブ1Aの作用について説明する。
図1に示すように、光ファイバ10の入射端から導光された光(伝送光)Lは、光ファイバ10の出射端10aからコアレスファイバ20内に出射され、コアレスファイバ20内に入射した光Lは、基材21を伝搬し、コアレスファイバ20の先端20b側に向かう。
図1に示すように、光ファイバ10の入射端から導光された光(伝送光)Lは、光ファイバ10の出射端10aからコアレスファイバ20内に出射され、コアレスファイバ20内に入射した光Lは、基材21を伝搬し、コアレスファイバ20の先端20b側に向かう。
コアレスファイバ20を伝搬する光Lのうち、多くの光L1は、基材21と屈折率の異なる気泡22に入射し、気泡22から基材21に出射される過程で屈折し、反射膜30に到達せずに、コアレスファイバ20の側面20cからコアレスファイバ20の外側へ出射される。
また、コアレスファイバ20内に入射した光Lのうち、反射膜30まで到達した光L2は、反射膜30にて反射し、コアレスファイバ20の基端20a側に向かって伝搬する。光L2は、光L1と同じく気泡22で屈折し、コアレスファイバ20の側面20cからコアレスファイバ20の外側へ出射される。本実施形態では、気泡22は、空気であるため、光が気泡22で屈折しても、気泡22において光はほとんど吸収されない。
また、コアレスファイバ20内に入射した光Lのうち、反射膜30まで到達した光L2は、反射膜30にて反射し、コアレスファイバ20の基端20a側に向かって伝搬する。光L2は、光L1と同じく気泡22で屈折し、コアレスファイバ20の側面20cからコアレスファイバ20の外側へ出射される。本実施形態では、気泡22は、空気であるため、光が気泡22で屈折しても、気泡22において光はほとんど吸収されない。
このほか、コアレスファイバ20内に入射した光Lのうち、気泡22で屈折せずにそのままコアレスファイバ20の側面20cから外側へ出射される光L3も存在する。
コアレスファイバ20の外側へ放出される光L1,L2,L3は、被覆層40が形成されている場合、被覆層40を透過して被覆層40の外周面から外部へ出射される。
このようにして、光ファイバ10の入射端から光を入射させることにより、コアレスファイバ20の側面20cから光L1,L2,L3を出射させ、これらの光L1,L2,L3をコアレスファイバ20の周囲の照射対象物に照射する。
コアレスファイバ20の外側へ放出される光L1,L2,L3は、被覆層40が形成されている場合、被覆層40を透過して被覆層40の外周面から外部へ出射される。
このようにして、光ファイバ10の入射端から光を入射させることにより、コアレスファイバ20の側面20cから光L1,L2,L3を出射させ、これらの光L1,L2,L3をコアレスファイバ20の周囲の照射対象物に照射する。
以上説明したように、本実施形態の光ファイバプローブ1Aは、光ファイバ10と、基端20aが光ファイバ10の出射端10aに接続されたコアレスファイバ20と、を備えている。そして、コアレスファイバ20は、基材21と基材21内に分散された気泡22とを有する。
このような光ファイバプローブ1Aによれば、光ファイバ10からコアレスファイバ20に進入した光は、基材21から気泡22に入射し、基材21へ出射する過程で基材21の屈折率と気泡22の屈折率との相違によって屈折し、コアレスファイバ20から側方に照射される。このように、気泡22を用いて光を屈折させても、気泡22自体は光をほとんど吸収しない。したがって、例えばアルミナ等の散乱粒子を用いて光を散乱させる場合と比較して、散乱粒子による光の吸収が抑制される。これにより、コアレスファイバ20内において散乱粒子が光を吸収することによる発熱を抑制した光ファイバプローブ1Aを提供することができる。
なお、光ファイバ10の材質及びコアレスファイバ20の材質は、石英ガラスに限定されず、適宜変更してもよい。
また、コアレスファイバ20の先端20bに反射膜30を設けたが、コアレスファイバ20内に入射した光Lの多くは、気泡22で屈折されて、コアレスファイバ20の側面20cからコアレスファイバ20の外側へ出射されるため、反射膜30は設けられていなくてもよい。
また、コアレスファイバ20の先端20bに反射膜30を設けたが、コアレスファイバ20内に入射した光Lの多くは、気泡22で屈折されて、コアレスファイバ20の側面20cからコアレスファイバ20の外側へ出射されるため、反射膜30は設けられていなくてもよい。
(製造方法)
次に、光ファイバプローブ1Aの製造方法の一例について説明する。
まず、気泡22を有するコアレスファイバ20を作製する。コアレスファイバ20は光ファイバを製造するときに一般的に用いられるVAD法等を使用して製造することができる。具体的には、バーナの火炎中にガラス微粒子を生成させ、生成したガラス微粒子を石英等からなる出発基材に堆積させながら、出発基材を徐々に引き上げて円柱状のガラス微粒子堆積体を形成する。次いでガラス微粒子体を脱水、焼結しガラス母材を製造する。通常のVAD法ではHe雰囲気下で焼結するが、気泡22を生成させるため、本実施形態ではHeに窒素を混入させた雰囲気下で焼結を行う。気泡22をどの程度の数にするかは、窒素を混入する割合によって調整することができる。
そして、上述したガラス母材を延伸し、所望の外径を有するコアレスファイバ20を作製する。
次に、光ファイバプローブ1Aの製造方法の一例について説明する。
まず、気泡22を有するコアレスファイバ20を作製する。コアレスファイバ20は光ファイバを製造するときに一般的に用いられるVAD法等を使用して製造することができる。具体的には、バーナの火炎中にガラス微粒子を生成させ、生成したガラス微粒子を石英等からなる出発基材に堆積させながら、出発基材を徐々に引き上げて円柱状のガラス微粒子堆積体を形成する。次いでガラス微粒子体を脱水、焼結しガラス母材を製造する。通常のVAD法ではHe雰囲気下で焼結するが、気泡22を生成させるため、本実施形態ではHeに窒素を混入させた雰囲気下で焼結を行う。気泡22をどの程度の数にするかは、窒素を混入する割合によって調整することができる。
そして、上述したガラス母材を延伸し、所望の外径を有するコアレスファイバ20を作製する。
次に、光ファイバ10の出射端10aにコアレスファイバ20を融着接続し、所定の長さに切断する。
次に、コアレスファイバの先端20bに、反射膜30を接着または融着または蒸着により作製する。そして、コアレスファイバ20を被覆層40で覆うことで、図1に示す光ファイバプローブ1Aが製造される。
次に、コアレスファイバの先端20bに、反射膜30を接着または融着または蒸着により作製する。そして、コアレスファイバ20を被覆層40で覆うことで、図1に示す光ファイバプローブ1Aが製造される。
[変形例1]
図2に示すように、変形例1の光ファイバプローブ2Aでは、被覆層40の外周面全体に、微小な凹凸を有する粗面部40aが形成されている。粗面部40aは、被覆層40に対してレーザ加工、プラズマ加工、サンドブラスト加工等を施すことによって形成できる。
粗面部40aは、コアレスファイバ20から被覆層40に入射した光を散乱させて、被覆層40から外側へ出射される光の強度を均等化する。
図2に示すように、変形例1の光ファイバプローブ2Aでは、被覆層40の外周面全体に、微小な凹凸を有する粗面部40aが形成されている。粗面部40aは、被覆層40に対してレーザ加工、プラズマ加工、サンドブラスト加工等を施すことによって形成できる。
粗面部40aは、コアレスファイバ20から被覆層40に入射した光を散乱させて、被覆層40から外側へ出射される光の強度を均等化する。
このように、光ファイバプローブ2Aでは、コアレスファイバ20の側面20cに光を透過する被覆層40が設けられ、被覆層40の外周面に凹凸が形成されている。この構成では、コアレスファイバ20の側面20cから射出された光L1,L2,L3の強度の長手方向におけるムラを抑えることができる。
[変形例2]
図3に示すように、変形例2の光ファイバプローブ3Aでは、被覆層40を備えておらず、コアレスファイバ20の側面20c全体に微小な凹凸を有する粗面部20dが形成されている。粗面部20dは、コアレスファイバ20の側面20cに対してレーザ加工、プラズマ加工、サンドブラスト加工、フッ素エッチング等を施すことによって形成できる。
この場合も、変形例1と同様の作用効果が得られ、かつ、変形例1よりも構造を簡略化することができる。
図3に示すように、変形例2の光ファイバプローブ3Aでは、被覆層40を備えておらず、コアレスファイバ20の側面20c全体に微小な凹凸を有する粗面部20dが形成されている。粗面部20dは、コアレスファイバ20の側面20cに対してレーザ加工、プラズマ加工、サンドブラスト加工、フッ素エッチング等を施すことによって形成できる。
この場合も、変形例1と同様の作用効果が得られ、かつ、変形例1よりも構造を簡略化することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態の光ファイバプローブ4Aでは、図4に示すように、コアレスファイバ60の構成及びコアレスファイバ60内の気泡22の配置(分散の仕方)において、第1実施形態と異なる。
次に、本発明に係る第2実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態の光ファイバプローブ4Aでは、図4に示すように、コアレスファイバ60の構成及びコアレスファイバ60内の気泡22の配置(分散の仕方)において、第1実施形態と異なる。
本実施形態では、コアレスファイバ60は、第1領域61と、第2領域62と、第3領域63と、を有している。
第1領域61は、光ファイバ10の出射端10aに配置され、第2領域62は、第1領域61の先端61aに配置され、第3領域63は、第2領域62の先端62aに配置されている。
第1領域61は、光ファイバ10の出射端10aに配置され、第2領域62は、第1領域61の先端61aに配置され、第3領域63は、第2領域62の先端62aに配置されている。
コアレスファイバ60内の気泡22の密度は、コアレスファイバ60の基端60a側からコアレスファイバ60の先端60b側に向かって段階的に増加する。具体的には、第1領域61内の気泡22の密度より第2領域62内の気泡22の密度の方が高く、第2領域62内の気泡22の密度より、第3領域63内の気泡22の密度の方が高い。すなわち、気泡22の密度は、第1領域61、第2領域62、第3領域63の順に段階的に増加する。なお、気泡22の密度とは、コアレスファイバ60の長手方向における単位長さあたりの気泡22の数である。すなわち、第1領域61、第2領域62、第3領域63の長手方向の長さが等しい場合、気泡22の数が、第1領域61、第2領域62、第3領域63の順に段階的に増加すると言い換えることもできる。
なお、気泡22の数の大小は、分割した各領域(分割片)の一方の端部に光ファイバを光学的に接続し、他方の端部に対向するように光検知器を置き、光ファイバから分割片の一方の端部に光を入射させ、他方の端部から出射される光の強度、すなわち光検知器で検知される光の強度を測定することで判断することができる。気泡22の数が多ければ、光は散乱され側面から出射されてしまうので、検知される光の強度は低く、気泡22の数が少なければ光は散乱されず検知される光の強度は高くなる。
なお、気泡22の数の大小は、分割した各領域(分割片)の一方の端部に光ファイバを光学的に接続し、他方の端部に対向するように光検知器を置き、光ファイバから分割片の一方の端部に光を入射させ、他方の端部から出射される光の強度、すなわち光検知器で検知される光の強度を測定することで判断することができる。気泡22の数が多ければ、光は散乱され側面から出射されてしまうので、検知される光の強度は低く、気泡22の数が少なければ光は散乱されず検知される光の強度は高くなる。
(製造方法)
次に、光ファイバプローブ4Aの製造方法の一例について説明する。
まず、所定の気泡22の密度を有する3種類のコアレスファイバを作製する。各コアレスファイバは、第1実施形態と同様の方法で作製され、互いの外径は等しい。上述したように気泡22の密度は焼結時に混入する窒素の割合で調節することができる。
次に、光ファイバプローブ4Aの製造方法の一例について説明する。
まず、所定の気泡22の密度を有する3種類のコアレスファイバを作製する。各コアレスファイバは、第1実施形態と同様の方法で作製され、互いの外径は等しい。上述したように気泡22の密度は焼結時に混入する窒素の割合で調節することができる。
次に、光ファイバ10の出射端10aに、3種類のファイバのうち最も気泡22の密度が低いファイバを融着接続し、所定の長さに切断し、第1領域61を作製する。
次いで、2番目に気泡22の密度が高いファイバを第1領域61の先端61aに融着接続し、所定の長さに切断し、第2領域62を作製する。
次いで、最も気泡22の密度が高いファイバを第2領域62の先端62aに融着接続し、所定の長さに切断し、第3領域63を作製する。
次に、第3領域63となるファイバの先端63aに、反射膜30を接着または融着または蒸着により作製する。そして、第1領域61、第2領域62、第3領域63を被覆層40で覆うことで、図4に示す光ファイバプローブ4Aが製造される。
次いで、2番目に気泡22の密度が高いファイバを第1領域61の先端61aに融着接続し、所定の長さに切断し、第2領域62を作製する。
次いで、最も気泡22の密度が高いファイバを第2領域62の先端62aに融着接続し、所定の長さに切断し、第3領域63を作製する。
次に、第3領域63となるファイバの先端63aに、反射膜30を接着または融着または蒸着により作製する。そして、第1領域61、第2領域62、第3領域63を被覆層40で覆うことで、図4に示す光ファイバプローブ4Aが製造される。
次に、光ファイバプローブ4Aの作用について説明する。
図4に示すように、光ファイバ10の入射端から導光された光(伝送光)Lは、コアレスファイバ60の先端60bに向かう。
第1領域61において、光Lの一部(光La)は気泡22により屈折して側方に照射される。第2領域62には、第1領域61において側方に照射されなかった光L、すなわち残留した光が進入する。第2領域62でも、光Lの一部(光Lb)は気泡22により屈折して側方に照射される。第3領域63でも同様に、残留した光Lの一部(光Lc)が側方に照射される。
図4に示すように、光ファイバ10の入射端から導光された光(伝送光)Lは、コアレスファイバ60の先端60bに向かう。
第1領域61において、光Lの一部(光La)は気泡22により屈折して側方に照射される。第2領域62には、第1領域61において側方に照射されなかった光L、すなわち残留した光が進入する。第2領域62でも、光Lの一部(光Lb)は気泡22により屈折して側方に照射される。第3領域63でも同様に、残留した光Lの一部(光Lc)が側方に照射される。
ここで、コアレスファイバ60の第1領域61においては、光Lの強度が高いため、光Lは第1領域61の気泡22で屈折することが多くなり、第1領域61の側面から光Laとして出射されやすい。第2、第3領域62、63では、第1領域61よりも光Lの強度が低くなり、気泡22で屈折することが第1領域61に比べて少なくなり、第2、第3領域62、63の側面から光Lb、Lcとして出射されにくくなる。従って、光Laの強度と、光Lb、Lcの光強とを比較すると、光Lb、Lcの強度は、光Laの強度より低下する。これにより、コアレスファイバ60の側面60cから出射される光の強度が長手方向において不均一になる。
本実施形態では、コアレスファイバ60の第1領域61に比べて第2、第3領域62、63に分散される気泡22の数が多くなるように構成されているため、第2、第3領域62、63で屈折される光の数が増加し、第2、第3領域62、63から光Lb、Lcとして出射される光を増やすことができる。これにより、コアレスファイバ60の側面60cから出射される光の強度を長手方向においてより均一にすることができる。
本実施形態では、コアレスファイバ60の第1領域61に比べて第2、第3領域62、63に分散される気泡22の数が多くなるように構成されているため、第2、第3領域62、63で屈折される光の数が増加し、第2、第3領域62、63から光Lb、Lcとして出射される光を増やすことができる。これにより、コアレスファイバ60の側面60cから出射される光の強度を長手方向においてより均一にすることができる。
以上説明したように、本実施形態の光ファイバプローブ4Aでは、気泡22の密度が、コアレスファイバ60の基端60a側から先端60b側に向かって増加する。これにより、コアレスファイバ60内を伝搬する光Lが基端60a側で屈折されにくく先端60bに向かうに従って屈折されやすくなることで、コアレスファイバ60の側面60cから出射される光の強度の長手方向におけるバラつきを抑制することができる。
特に、コアレスファイバ60の長手方向の長さが長い場合に、光ファイバプローブ4Aを用いることが有効である。
特に、コアレスファイバ60の長手方向の長さが長い場合に、光ファイバプローブ4Aを用いることが有効である。
なお、本実施形態では、コアレスファイバ60内の気泡22の密度が、コアレスファイバ60の基端60a側からコアレスファイバ60の先端60b側に向かって段階的に増加したが、密度は連続的に増加してもよい。
また、コアレスファイバ60は、気泡22の密度が異なる3種類の領域61,62,63を有する構成としたが、気泡22の密度が異なる2種類、あるいは、4種類以上の領域を有する構成であってもよい。
また、第2実施形態において、第1実施形態の変形例1に示すように、被覆層40に粗面部40aが形成されていてもよい。また、変形例2に示すように、被覆層40を設けず、コアレスファイバ60の側面60cに凹凸が形成されていてもよい。
また、コアレスファイバ60は、気泡22の密度が異なる3種類の領域61,62,63を有する構成としたが、気泡22の密度が異なる2種類、あるいは、4種類以上の領域を有する構成であってもよい。
また、第2実施形態において、第1実施形態の変形例1に示すように、被覆層40に粗面部40aが形成されていてもよい。また、変形例2に示すように、被覆層40を設けず、コアレスファイバ60の側面60cに凹凸が形成されていてもよい。
A1,A2…外周部 B1,B2…中央部 1A,2A,3A,4A,5A…光ファイバプローブ n1…基材の屈折率 n2…気泡の屈折率 10…光ファイバ 20,60…コアレスファイバ 20a,60a…基端 20b,60b…先端 20c…側面(外周面) 21…基材 22…気泡 30…反射膜(反射材) 40…被覆層
Claims (5)
- コアおよびクラッドを有する光ファイバと、
基端が前記光ファイバの出射端に接続されたコアレスファイバと、を備え、
前記コアレスファイバは、基材と前記基材内に分散された気泡とを有する、光ファイバプローブ。 - 前記気泡の密度が、前記コアレスファイバの前記基端側から前記コアレスファイバの先端側に向かって増加する、請求項1記載の光ファイバプローブ。
- 前記コアレスファイバの外周面に凹凸が形成されている、請求項1または2に記載の光ファイバプローブ。
- 前記コアレスファイバの外周面には光を透過する被覆層が設けられ、
前記被覆層の外周面に凹凸が形成されている、請求項1または2に記載の光ファイバプローブ。 - 前記コアレスファイバの先端に反射材が設けられている、請求項1から4のいずれか1項に記載の光ファイバプローブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020029626A JP2021132756A (ja) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | 光ファイバプローブ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020029626A JP2021132756A (ja) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | 光ファイバプローブ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2021132756A true JP2021132756A (ja) | 2021-09-13 |
Family
ID=77662076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020029626A Withdrawn JP2021132756A (ja) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | 光ファイバプローブ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021132756A (ja) |
-
2020
- 2020-02-25 JP JP2020029626A patent/JP2021132756A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230127 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20230519 |