WO2023085389A1 - 光伝送システム - Google Patents

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WO2023085389A1
WO2023085389A1 PCT/JP2022/042007 JP2022042007W WO2023085389A1 WO 2023085389 A1 WO2023085389 A1 WO 2023085389A1 JP 2022042007 W JP2022042007 W JP 2022042007W WO 2023085389 A1 WO2023085389 A1 WO 2023085389A1
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WO
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optical
cores
ultraviolet light
optical transmission
light
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PCT/JP2022/042007
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English (en)
French (fr)
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誉人 桐原
聖 成川
勝久 田口
亜弥子 岩城
和秀 中島
隆 松井
千里 深井
悠途 寒河江
友宏 谷口
裕之 飯田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical transmission system with a P-MP (Point to MultiPoint) configuration that propagates light from one light source to a plurality of irradiation target areas.
  • P-MP Point to MultiPoint
  • Non-Patent Document 1 is an autonomous mobile robot that irradiates ultraviolet light. By irradiating the robot with ultraviolet light while moving in a room in a building such as a hospital room, the robot can automatically realize sterilization in a wide range without human intervention.
  • Stationary air purifier The product of Non-Patent Document 2 is a device that is installed on the ceiling or at a predetermined place in a room, and performs sterilization while circulating the air in the room.
  • Non-Patent Document 3 is a portable apparatus equipped with an ultraviolet light source. A user can bring the device to a desired area and irradiate it with ultraviolet light. Therefore, the device can be used in various places.
  • Kantum Ushikata Co., Ltd. website https://www.kantum.co.jp/product/sakkin_robot/sakkinn_robot/UVD_robot
  • Iwasaki Electric Co., Ltd. website https://www.iwasaki.co.jp/optics/sterilization/air/air03.html
  • Funakoshi Co., Ltd. website https://www.funakoshi.co.jp/contents/68182)
  • Non-Patent Document 1 has the following problems.
  • Economy Since the product of Non-Patent Document 1 is irradiated with high-output ultraviolet light, the apparatus becomes large and expensive. Therefore, the product of Non-Patent Document 1 has a problem that it is difficult to realize an economical system.
  • Non-Patent Document 3 cannot irradiate ultraviolet light to narrow pipes or areas where people cannot enter.
  • the product of Non-Patent Literature has a problem of versatility in that it can irradiate any place with ultraviolet light.
  • (3) Operability The product of Non-Patent Document 3 is portable and can be irradiated with ultraviolet light at various locations. However, in order to obtain sufficient effects such as sterilization at the target location, the user is required to have skill and knowledge, and there is a problem in operability.
  • an ultraviolet light irradiation system 300 using an optical fiber as shown in FIG. 1 is conceivable.
  • This ultraviolet light irradiation system transmits ultraviolet light from the light source unit 11 using a thin and flexible optical fiber, and irradiates the ultraviolet light output from the tip of the optical fiber 14 to an irradiation target area AR to be sterilized or the like pinpoint. do.
  • the versatility of the above problem (2) can be solved because the ultraviolet light can be irradiated to any place simply by moving the irradiation unit 13 at the tip of the optical fiber 14 .
  • the operability of the above problem (3) can be resolved.
  • an optical distribution unit 12 such as an optical splitter in the optical transmission line 16 to form a P-MP (Point to MultiPoint) system configuration such as FTTH (Fiber To The Home)
  • FTTH Fiber To The Home
  • Optical transmission line 16 is typically a single-core optical fiber.
  • a single-core optical fiber has a small core area in cross section.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the case where the light source unit 11 is a laser.
  • the output beam of the laser can be easily focused by the optical system 11c, and the ultraviolet light can be efficiently incident on the narrow-area core of the optical fiber of the optical transmission line 16.
  • FIG. 2 lasers are expensive and it is difficult to reduce system costs.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the case where the light source unit 11 is a light emitting diode (LED).
  • LEDs are cheaper than lasers and can reduce system costs.
  • the LED has a large light-emitting surface, even if the optical system 11c is used, the output light cannot be sufficiently focused, and it is difficult to efficiently enter the ultraviolet light into the narrow-area core of the optical fiber of the optical transmission line 16. .
  • the core area of the optical fiber is increased, the permissible bending radius is also increased, limiting the degree of freedom in laying the optical fiber.
  • the core area of the optical fiber cannot be increased in consideration of the degree of freedom in laying the optical fiber. There is a problem.
  • the optical transmission system uses a light source such as an LED as a light source, and the light from the light source is bundled into a single-core optical fiber or a multi-core optical fiber for spatial multiplex transmission. It was decided to propagate by the method.
  • a light source such as an LED as a light source
  • the optical transmission system includes: a light source unit that outputs light; an optical transmission line that propagates the light through a plurality of cores of a multi-core optical fiber or a plurality of cores of a bundle optical fiber in which a plurality of single-core optical fibers are bundled; an optical system that causes the light output by the light source unit to enter the plurality of cores; with
  • the optical system is characterized by arbitrarily adjusting a coupling state in which the light enters the core.
  • the optical system is characterized in that, as the adjustment of the coupling state, the spot shape of the light is narrowed down to a size that includes all of the plurality of cores in the optical axis direction.
  • the light source section may be an ultraviolet light source section having a light emitting diode (LED) that outputs ultraviolet light as the light.
  • the optical system narrows the spot shape of the ultraviolet light output by the LED to a size that includes all of the plurality of cores in the optical axis direction, and the ultraviolet light is incident on the plurality of cores.
  • the present optical transmission system employs a light source such as an LED as the light source, so that the system cost can be reduced compared to an optical transmission system employing a laser as the light source. Also, this optical transmission system employs a multi-core optical fiber or a bundled optical fiber (a bundle of a plurality of single-core optical fibers) as an optical transmission line. Since the light source part is a light source such as an LED, it is not possible to narrow down the spot shape of the ultraviolet light to the diameter of a single core with an optical system. The use of the output power of the light source can be reduced by allowing the light to enter.
  • the present invention can provide an optical transmission system capable of reducing system cost and reducing waste of output power of the light source unit.
  • the optical transmission system further includes an irradiation unit that irradiates the light propagated through the cores onto the irradiation target areas.
  • an irradiation unit that irradiates the light propagated through the cores onto the irradiation target areas. If the light source unit side of the optical transmission line is one end, a light distribution unit (fan-out device) is arranged at the other end of the optical transmission line, and a P-MP configuration is adopted in which light is delivered and irradiated to a plurality of irradiation target areas. be able to.
  • the optical transmission system according to the present invention is characterized by further comprising a monitoring unit that monitors propagation of the light with respect to at least one of the cores.
  • the propagating light is other than visible light, it is difficult to visually confirm whether or not the light is propagating. Therefore, by installing a monitoring unit that can detect light for one of the cores, it is possible to determine whether this optical transmission system is in operation (state in which light is propagating) or inactive (state in which light is not propagating). can be easily grasped.
  • the cores monitored by the monitoring unit are preferably the cores arranged on the outer periphery in the cross section of the optical transmission line.
  • At least one of the power of the light output by the light source unit and the coupling state adjusted by the optical system so that the power of the light monitored by the monitoring unit becomes a desired value. further includes a control unit that performs feedback control on the
  • control unit By performing feedback control by the control unit, it is possible to supply light with the desired power to the irradiation target area.
  • control unit can perform the feedback control using at least one of the cores. Furthermore, it is preferable that the core used for the feedback control be the core arranged on the outer periphery in the cross section of the optical transmission line.
  • Feedback control may be performed by wire or wirelessly, but it may also be performed by optical communication using the core of the optical transmission line. In such a case, resources can be effectively used by utilizing the core in the outer peripheral portion of the optical transmission line that cannot be used in the irradiation target area due to the low optical power as described above.
  • the present invention can provide an optical transmission system that can reduce system costs and reduce wasteful output power of light sources.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an optical transmission line of an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. It is a figure explaining the cross-sectional structure of an optical fiber. It is a figure explaining a mode that it injects into the optical fiber of the optical transmission system which concerns on this invention.
  • 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an optical transmission system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the optical transmission system 301 of this embodiment.
  • the optical transmission system 301 is an ultraviolet light source unit 11a having a light emitting diode (LED) that outputs ultraviolet light; an optical transmission line 26 that propagates the ultraviolet light in a plurality of cores of a multi-core optical fiber or a plurality of cores of a bundle optical fiber in which a plurality of single-core optical fibers are bundled; An optical system 11c that narrows the beam diameter of the ultraviolet light output by the LED to the diameter of a circle that includes all the plurality of cores in the optical axis direction, and makes the ultraviolet light incident on the plurality of cores; Prepare.
  • LED light emitting diode
  • the ultraviolet light source unit 11a includes an LED, and outputs light in the ultraviolet region (ultraviolet light) that is effective for sterilization or the like.
  • the optical system 11c collects the ultraviolet light output from the ultraviolet light source section 11a and reduces the beam diameter.
  • the optical system 11c is a lens designed for wavelengths in the ultraviolet region. Note that the optical system 11c is not limited to constricting the circular beam diameter on the plane perpendicular to the optical axis to the diameter of a circle that includes all of the plurality of cores in the optical axis direction.
  • the optical system 11c directs the light in the direction of the optical axis. is also narrowed down to a size that includes all of the plurality of cores.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the structure of the optical transmission line 26.
  • the optical transmission line 26 is a bundle optical fiber obtained by bundling single-core optical fibers 51a as shown in FIG. 5A, or a multi-core optical fiber 51b having a plurality of cores 52 as shown in FIG. 5B.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a cross section of an optical fiber.
  • an optical fiber having a cross-sectional structure as shown in (1) to (5) in FIG. 6 can be used.
  • Solid Core Optical Fiber This optical fiber has one solid core 52 in the clad 60 having a higher refractive index than the clad 60 .
  • Full means "not hollow”.
  • the solid core can also be realized by forming an annular low refractive index region in the clad.
  • Hole-assisted optical fiber This optical fiber has a solid core 52 in the clad 60 and a plurality of holes 53 arranged around the core.
  • the medium of the holes 53 is air, and the refractive index of air is sufficiently smaller than that of quartz-based glass. Therefore, the hole-assisted optical fiber has a function of returning light leaking from the core 52 due to bending or the like back to the core 52, and is characterized by a small bending loss.
  • This optical fiber has a hole group 53a of a plurality of holes 53 in the clad 60, and has an effective refractive index lower than that of the host material (glass or the like). This structure is called a photonic crystal fiber.
  • This structure can take a structure in which a high-refractive-index core with a changed refractive index does not exist, and light can be confined using the region 52a surrounded by the holes 53 as an effective core region.
  • photonic crystal fibers can reduce the effects of absorption and scattering losses due to additives in the core.
  • Optical characteristics that cannot be realized can be realized.
  • This optical fiber has a core region made of air. Light can be confined in the core region by forming a photonic bandgap structure with a plurality of holes in the cladding region or an anti-resonant structure with glass wires. This optical fiber has low nonlinear effects and is capable of delivering high power or high energy lasers.
  • Coupled Core Optical Fiber In this optical fiber, a plurality of solid cores 52 having a high refractive index are closely arranged in a clad 60 .
  • This optical fiber guides light by optical wave coupling between solid cores 52 . Since the light can be dispersed and sent by the number of cores, there is an advantage that high power can be used for efficient sterilization, etc., and the deterioration of the fiber due to ultraviolet light can be alleviated to extend the life.
  • Optical fibers having cross-sectional structures as shown in (6) to (10) in FIG. 6 can be used as the multi-core optical fiber 51b.
  • (6) Solid-core type multi-core optical fiber In this optical fiber, a plurality of solid cores 52 with a high refractive index are spaced apart in a clad 60 . This optical fiber guides light in such a manner that the optical wave coupling between the solid cores 52 is sufficiently small so that the effect of the optical wave coupling can be ignored. There is an advantage that each core can be treated as an independent waveguide.
  • Hole-Assisted Multi-Core Optical Fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of hole structures and core regions of (2) above are arranged in a clad 60 .
  • Hole structure type multi-core optical fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of the hole structures of (3) above are arranged in the clad 60 .
  • Hollow-core multi-core optical fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of the hole structures of (4) above are arranged in the clad 60 .
  • Coupling-core type multi-core optical fiber This optical fiber has a structure in which a plurality of coupling-core structures of (5) above are arranged in a clad 60 .
  • FIG. 7 is a diagram for explaining how ultraviolet light enters one end of the optical transmission path (16, 26) from the optical system 11c.
  • FIG. 7 shows one end of the optical transmission line (16, 26) viewed from the optical system 11c side.
  • the solid core 52 will be described as a representative.
  • reference Lc is a condensing region where the optical system 11c can condense ultraviolet light at one end of the optical transmission line (16, 26).
  • FIG. 7(A) explains the state of the optical transmission line 16 explained in FIG. Since the optical transmission line 16 is a single-core optical fiber, it has only one core. Here, since the LED that generates ultraviolet light has a large light-emitting surface, the optical system 11c cannot collect light up to the diameter of the core 52, but up to the diameter of the condensing region Lc. Therefore, much ultraviolet light cannot enter the core 52, and much of the ultraviolet light power generated by the LED is wasted. As described above, in the optical transmission line 16, it is difficult to efficiently enter the ultraviolet light into the core 52 having a small area.
  • FIG. 7(B) explains the state of the optical transmission line 26 explained in FIG. Since the optical transmission line 26 is a bundle optical fiber in which a plurality of single-core optical fibers 51a are bundled, the cores 52 are also plural.
  • the optical system 11c is adjusted so that the multiple cores 52 of the bundle optical fiber are included in the condensing area Lc.
  • the ultraviolet light that was wasted in FIG. 7(A) can also enter the core 52. Ultraviolet light can be efficiently incident on 52 .
  • FIG. 7(C) explains the state of the optical transmission line 26 explained in FIG. Since the optical transmission line 26 is the multi-core optical fiber 51b, the cores 52 are plural. In FIG. 7C, as an example, seven cores 52 are arranged in a hexagonal close-packed structure. Here, the optical system 11c is adjusted so that the multiple cores 52 of the multi-core optical fiber 51b are included in the condensing region Lc. In the case of a multi-core optical fiber as shown in FIG. 7(C), the ultraviolet light that was wasted in FIG. Ultraviolet light can be efficiently incident on 52 .
  • the optical transmission system 301 of this embodiment can reduce the system cost by using LEDs as the light source, and receives and transmits ultraviolet light with a beam diameter that cannot be stopped by the optical system with a plurality of cores, so that the output of the light source Waste of power can be reduced.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the optical transmission system 302 of this embodiment.
  • the optical transmission system 302 further includes an irradiation unit 13 that irradiates a plurality of irradiation target areas AR with the ultraviolet light propagated through the plurality of cores.
  • An optical distribution unit 12-9 is arranged at the other end of the optical transmission line 26.
  • the optical distribution unit 12-9 outputs the ultraviolet light transmitted through each core of the optical transmission line 26 to the line 14 connected to each output port.
  • the optical distribution section 12-9 is a section that separates the bundled single-core optical fibers into separate single core optical fibers.
  • a core optical fiber becomes the path 14 .
  • the optical distributor 12-9 is, for example, the fine-in/fan-out device disclosed in Reference 1.
  • a multi-core optical fiber is connected to the fan-in side of the fine-in/fan-out device, and a path 14 is connected to the fan-out side.
  • Path 14 propagates the ultraviolet light distributed by the light distribution section 12-9 to each irradiation section 13.
  • Path 14 is a single core optical fiber. Since it is an optical fiber, it can be installed in narrow places where conventional robots and devices cannot enter.
  • the irradiation unit 13 irradiates the ultraviolet light transmitted through the route 14 to a predetermined target location (irradiation target area AR) for sterilization or the like.
  • the irradiation unit 13 is composed of an optical system such as a lens designed for the wavelength of ultraviolet light.
  • the optical transmission system 302 includes the optical distribution unit 12-9, so that a P-MP system configuration with a common light source can be achieved, further reducing the system cost. can.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining problems when using a bundle optical fiber 36 in which a plurality of single-core optical fibers 51a are bundled as the optical transmission line 26 of the optical transmission system. An optical transmission system that transmits ultraviolet light as light will be described.
  • the optical transmission system dismantles the individual single core optical fibers 51a bundled in the bundle optical fiber 36 at the other end T2 (corresponding to the optical distribution section 12-9 in FIG. 8), It has a point-to-multipoint configuration that propagates the ultraviolet light to the irradiation target area.
  • the UV light used to inactivate the target area must be safe because of the short wavelengths that can cause damage to human skin and eyes.
  • the object is to provide a transmission system.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the optical transmission system 303 of this embodiment that achieves the above object.
  • the optical transmission system 303 is provided with a monitoring unit 40 in addition to the optical transmission system 302 of FIG.
  • the irradiation units 13 are provided at the ends of all the paths 14, but the optical transmission system 303 has at least one direction 14 (single-core optical fiber 51a disassembled at the other end T2). becomes the monitoring unit 40 instead of the irradiating unit 13 .
  • the monitoring unit 40 detects whether or not ultraviolet light has propagated through the single-core optical fiber 51a, or measures the illuminance and power of the propagated ultraviolet light. That is, when the monitoring unit 40 detects the ultraviolet light, it can be determined that the ultraviolet light is propagated to the other single-core optical fiber 51a and the ultraviolet light L2 is output from the irradiation unit 13.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the optical transmission system 303 of this embodiment that achieves the above object.
  • the optical transmission system 303 is provided with
  • the single-core optical fiber 51a monitored by the monitoring unit 40 is preferably the single-core optical fiber 51a arranged on the outer circumference of the bundle optical fiber 36 in cross section.
  • the large-power ultraviolet light propagated through the single core optical fiber 51a near the center is irradiated.
  • the monitoring unit 40 is caused to monitor low-power ultraviolet light propagating through the single-core optical fiber 51a near the outer periphery.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the optical transmission system 304 of this embodiment. 10, the optical transmission system 304 adjusts the power of the ultraviolet light L1 output from the light source unit 11a and the optical system 11c so that the power of the light monitored by the monitoring unit 40 becomes a desired value. It further comprises a control unit 15 that performs feedback control on at least one of the coupling states.
  • the optical transmission system 304 also uses the power deviation when the ultraviolet light from the light source section 11a, which is an LED, is coupled at one end T1 of the bundle optical fiber 36, and the large power propagated through the single core optical fiber 51a near the center. is used to inactivate the irradiation target area, and the monitoring unit 40 monitors the low-power ultraviolet light propagated through the single-core optical fiber 51a near the outer periphery.
  • the ultraviolet light coupled to the single core optical fiber 51a having a small power can be used to grasp the propagation state of the ultraviolet light without wasting it, and the safety can be ensured. This eliminates the need to install a new device to ensure compatibility, thus reducing system costs.
  • the optical transmission system 304 feeds back monitoring information (whether or not ultraviolet light is propagated, or the power and illuminance of the ultraviolet light) from the monitoring unit 40 to the control unit 15 .
  • Communication from the monitoring unit 40 to the control unit 15 may be wired or wireless.
  • the control unit 15 can perform the following controls on the ultraviolet light source unit 11a based on the monitoring information. (1) When the power of the ultraviolet light is greater than the desired value, an instruction is issued to suppress or stop the output of the ultraviolet light L1. (2) If the power of the ultraviolet light is smaller than the desired value, issue an instruction to increase the output of the ultraviolet light L1.
  • the control unit 15 can also perform the following controls on the optical system 11c based on the monitoring information.
  • (1) When the power of the ultraviolet light is larger than the desired value, the size of the spot shape of the ultraviolet light L1 is increased (the illuminance at one end T1 decreases, and the power of the ultraviolet light coupled to the single core optical fiber 51a decreases. ), shift the optical axis between the ultraviolet light L1 and the bundle optical fiber 36, or block it with a shutter or a filter.
  • the size of the spot shape of the ultraviolet light L1 is reduced (the illuminance at one end T1 increases, and the power of the ultraviolet light coupled to the single core optical fiber 51a increases. ), to align the optical axes of the ultraviolet light L1 and the bundle optical fiber 36, or to open a shutter or a filter.
  • the optical transmission system 304 can ensure the safety of the entire system.
  • the optical transmission system 304 can vary the power of the ultraviolet light to the irradiation target area, the irradiation time can be shortened according to the conditions of the irradiation target area, and the waste of the ultraviolet light power can be reduced.
  • the power consumption of the ultraviolet light source section 11a can be reduced.
  • the optical transmission system 304 enables cost reduction during system design and operation.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the optical transmission system 305 of this embodiment.
  • the control unit 15 performs the feedback control using at least one of the plurality of single core optical fibers 51a of the bundle optical fiber 36 with respect to the optical transmission system 304 of FIG. is different.
  • the single-core optical fiber 51a used for the feedback control is preferably arranged on the outer circumference of the bundle optical fiber 36 in cross section.
  • the single core optical fibers 51a included in the bundle optical fiber 36 those that are not used for transmitting ultraviolet light or monitoring the monitoring unit 40 are used for communication, and the monitoring unit 40 and the control unit 15 are connected. Connected.
  • one or a plurality of monitoring units 40 may be provided, one or a plurality of single-core optical fibers 51a for communication may be provided.
  • the single-core optical fiber 51a for ultraviolet light monitoring and the single-core optical fiber 51a for communication may be installed and operated together like a tape line. This eliminates the need to separately prepare a communication line (optical fiber cable or other wireless communication means) for feedback to the control unit 15, so that the cost of the entire system can be reduced.
  • the single core optical fiber 51a for propagating the ultraviolet light, monitoring the ultraviolet light, and communicating can be taped, thereby further reducing system operation management. Cost reduction is also possible.
  • the ultraviolet light source section 11a is not limited to the LED, and may be a light source (for example, an incandescent lamp or a discharge lamp) having the following optical characteristics. ⁇ There are variations in wavelength, amplitude, or phase. ⁇ Light scatters. ⁇ Spontaneous release. Moreover, although the above-described embodiments are described with an example in which the optical transmission system includes an ultraviolet light source unit, the present invention is not limited to ultraviolet light.
  • the light L1 from the light source section may be infrared light or visible light.
  • spot shape is a concept including the "beam diameter”.

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Abstract

本発明は、システムコストを低減でき、且つ光源の出力パワーの無駄を低減できる光伝送システムを提供することを目的とする。　本発明に係る光伝送システムは、紫外光を出力する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する紫外光源部１１ａと、マルチコア光ファイバの複数のコア又は複数の単一コア光ファイバを束ねたバンドル光ファイバの複数のコアで前記紫外光を伝搬する光伝送路２６と、前記ＬＥＤが出力した前記紫外光のスポット形状を、光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる大きさまで絞り、前記紫外光を前記複数のコアに入射する光学系１１ｃと、を備える。

Description

光伝送システム
　本開示は、１つの光源から複数の照射対象域へ光を伝搬するＰ－ＭＰ（Ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ）構成の光伝送システムに関する。
　感染症予防などの目的から、紫外光を用いた殺菌やウィルスの不活化を行うシステムの需要が高まっている。当該システムには、大きく３つのカテゴリの製品がある。なお、本明細書では、「殺菌等」と記載する場合、殺菌とウィルスの不活化を意味するものとする。
（Ｉ）移動型殺菌ロボット
　非特許文献１の製品は、紫外光を照射する自律移動型のロボットである。当該ロボットは、病室などの建物内の部屋の中を移動しながら紫外光を照射することで、人手を介さず、自動で広い範囲の殺菌等を実現できる。
（ＩＩ）据え置き型空気清浄機
　非特許文献２の製品は、天井や室内の所定の場所に設置され、室内の空気を循環しながら殺菌等する装置である。当該装置は、直接紫外光を照射せず、人体への影響がないため、安全性の高い殺菌等が可能である。
（ＩＩＩ）ポータブル型殺菌装置
　非特許文献３の製品は、紫外光源を搭載したポータブル型の装置である。ユーザが当該装置を所望のエリアに持って行って紫外光を照射できる。このため、当該装置は様々な場所で使用可能である。
カンタム・ウシカタ株式会社ウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋａｎｔｕｍ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｓａｋｋｉｎ＿ｒｏｂｏｔ／ｓａｋｋｉｎｎ＿ｒｏｂｏｔ／ＵＶＤ＿ｒｏｂｏｔ） 岩崎電気株式会社ウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｗａｓａｋｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｏｐｔｉｃｓ／ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ／ａｉｒ／ａｉｒ０３．ｈｔｍｌ） フナコシ株式会社ウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｆｕｎａｋｏｓｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／６８１８２）
　しかし、非特許文献に記載される装置には次のような課題がある。
（１）経済性
　非特許文献１の製品は、高出力の紫外光を照射するため、装置が大掛かりとなり高価となる。このため、非特許文献１の製品には経済的なシステムの実現が困難という課題がある。
（２）汎用性
　非特許文献１の製品は、紫外光照射箇所がロボットが移動／進入できる場所に限定されるため、細かい場所や奥まった場所などへの紫外光の照射が困難である。
　非特許文献２の製品は、循環させた室内の空気を殺菌等するため、殺菌等をしたい場所に直接紫外光を照射することができない。
　非特許文献３の製品は、例えば、細い管路や人が入られないエリアについては紫外光を照射することができない。
　このように、非特許文献の製品には、任意の場所に紫外光を照射できるという汎用性に課題がある。
（３）操作性
　非特許文献３の製品は、可搬性であり様々な場所で紫外光の照射が可能である。しかし、対象箇所で十分な殺菌等の効果が得られるためには、ユーザにスキルや知識を要求しており、操作性に課題がある。
　これらの課題に対して、図１のような光ファイバを用いた紫外光照射システム３００が考えられる。この紫外光照射システムは、細くて曲げやすい光ファイバを用いて光源部１１から紫外光を伝送し、光ファイバ１４の先端から出力される紫外光をピンポイントで殺菌等したい照射対象域ＡＲへ照射する。光ファイバ１４の先端の照射部１３を移動させるだけで任意の場所に紫外光を照射できるため上記課題（２）の汎用性を解消できる。また、紫外光光源の移動や設定が不要でユーザにスキルや知識を求めないため、上記課題（３）の操作性も解消できる。さらに、光スプリッタのような光分配部１２を光伝送路１６に設け、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ）のようなＰ－ＭＰ（Ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ）のシステム構成とすることで、単一の光源をシェアすることで複数の箇所を殺菌等できる。このため、上記課題（１）の経済性も解消できる。
　一方、紫外光照射システムとしてのＰ－ＭＰ構成の実現には図２や図３のような課題がある。光伝送路１６は、通常、単一コア光ファイバである。単一コア光ファイバは、断面におけるコア面積が小さい。
　図２は、光源部１１がレーザである場合を説明する図である。レーザの出力ビームは、光学系１１ｃで容易に絞ることができ、光伝送路１６の光ファイバの狭い面積のコアに紫外光を効率よく入射できる。しかし、レーザは価格が高く、システムコストを低減することが困難という課題がある。
　図３は、光源部１１が発光ダイオード（ＬＥＤ）である場合を説明する図である。ＬＥＤはレーザに比べて価格が安く、システムコストを低減することが可能である。しかし、ＬＥＤは発光面が大きいため、光学系１１ｃを用いても出力光を十分に絞れず、光伝送路１６の光ファイバの狭い面積のコアに紫外光を効率よく入射することが困難である。一方、光ファイバのコア面積を大きくすると、許容曲げ半径も大きくなり、光ファイバ敷設時の取り回しの自由度が制限される。つまり、光源部１１にＬＥＤを使用した場合、光ファイバ敷設時の取り回しの自由度を考慮すると光ファイバのコア面積を大きくできず、光源の出力パワーを有効活用することが困難（無駄が多い）という課題がある。
　上述した課題は紫外光に限らず赤外光や可視光であっても同様である。
　そこで、本発明は、前記課題を解決するために、システムコストを低減でき、且つ光源の出力パワーの無駄を低減できる光伝送システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る光伝送システムは、ＬＥＤのような光源を光源部とし、光源部からの光を、束ねた単一コア光ファイバ又はマルチコア光ファイバ等の空間多重伝送方式で伝搬することとした。
　具体的には、本発明に係る光伝送システムは、
　光を出力する光源部と、
　マルチコア光ファイバの複数のコア又は複数の単一コア光ファイバを束ねたバンドル光ファイバの複数のコアで前記光を伝搬する光伝送路と、
　前記光源部が出力した前記光を前記複数のコアに入射する光学系と、
を備え、
　前記光学系は、前記光が前記コアに入射する結合状態を任意に調整することを特徴とする。
　そして、前記光学系は、前記結合状態の調整として、前記光のスポット形状を、光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる大きさまで絞ることを特徴とする。
　ここで、光源部が前記光として紫外光を出力する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する紫外光源部であってもよい。また、前記光学系が、前記ＬＥＤが出力した前記紫外光のスポット形状を、光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる大きさまで絞り、前記紫外光を前記複数のコアに入射する構成であってもよい。
　本光伝送システムは、光源部にＬＥＤのような光源を採用することで、光源部にレーザを採用する光伝送システムに比べてシステムコストを低減することができる。
　また、本光伝送システムは、光伝送路にマルチコア光ファイバ又はバンドル光ファイバ（複数の単一コア光ファイバを束ねたもの）を採用する。光源部がＬＥＤのような光源であるため、光学系で紫外光のスポット形状を単一コアの径まで絞ることができないが、絞り切れなかった光を集光領域内に配置した複数のコアに入射させることで光源部の出力パワーの無駄を低減できる。
　従って、本発明は、システムコストを低減でき、且つ光源部の出力パワーの無駄を低減できる光伝送システムを提供することができる。
　本発明に係る光伝送システムは、前記複数のコアで伝搬された前記光を複数の照射対象域にそれぞれ照射する照射部をさらに備える。
　光伝送路の光源部側を一端とすると、光伝送路の他端に光分配部（ファンアウトデバイス）を配置し、複数の照射対象域に光をデリバリして照射するＰ－ＭＰ構成とすることができる。
　本発明に係る光伝送システムは、前記コアの少なくとも１つに対して前記光の伝搬を監視する監視部をさらに備えることを特徴とする。
　伝搬する光が可視光以外の場合、目視で光が伝搬されているのか否かを確認することが困難である。そこで、いずれかのコアに対して光を検知できる監視部を設置することで、本光伝送システムが稼働中（光を伝搬している状態）か休止中（光を伝搬していない状態）かを容易に把握することができる。
　前記監視部が監視する前記コアは、前記光伝送路の断面において外周に配置された前記コアであることが好ましい。
　前記光学系で前記結合状態を調整したとしても、光伝送路の全てのコアで均一なパワーとすることは困難であり、通常、パワー偏差が生じている。例えば、光伝送路の断面において、中心付近のコアには大きなパワーの光が伝搬するが、外周部のコアには小さなパワーの光が伝搬する。この外周部のコアを伝搬した光はパワーが小さく、光の照射先（照射対象域）で使用できない場合もある（例えば、光が紫外光の場合、パワーが小さすぎて照射対象域の不活化が不十分となる。）。
　このため、照射対象域で使用できない、外周部のコアを伝搬する光で監視を行えば、無駄に伝搬されていた光を有効に利用することができる。
　本発明に係る光伝送システムは、前記監視部が監視した前記光のパワーが所望値となるように前記光源部が出力する前記光のパワー及び前記光学系が調整する前記結合状態の少なくとも１つにフィードバック制御を行う制御部をさらに備える。
　制御部がフィードバック制御を行うことで、照射対象域が所望するパワーの光を供給することができる。
　ここで、前記制御部は、前記コアの少なくとも１つを利用して前記フィードバック制御を行うことができる。さらに、前記フィードバック制御に利用される前記コアは、前記光伝送路の断面において外周に配置された前記コアであることが好ましい。
　フィードバック制御は有線や無線で行ってもよいが、光伝送路のコアを利用した光通信で行ってもよい。その場合、前述のように光のパワーが小さく照射対象域で使用できない光伝送路の外周部のコアを光通信に利用すれば、資源を有効に利用することができる。
　なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
　本発明は、システムコストを低減でき、且つ光源の出力パワーの無駄を低減できる光伝送システムを提供することができる。
本発明の課題を説明する図である。 本発明の課題を説明する図である。 本発明の課題を説明する図である。 本発明に係る光伝送システムを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムの光伝送路を説明する図である。 光ファイバの断面構造を説明する図である。 本発明に係る光伝送システムの光ファイバへ入射する様子を説明する図である。 本発明に係る光伝送システムを説明する図である。 本発明に係る課題を説明する図である。 本発明に係る光伝送システムを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムを説明する図である。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。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。また、本実施形態では光源部が紫外光を出力する場合を説明するが、光源部が赤外光や可視光を出力する場合も同様である。
（実施形態１）
　図４は、本実施形態の光伝送システム３０１を説明する図である。光伝送システム３０１は、
　紫外光を出力する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する紫外光源部１１ａと、
　マルチコア光ファイバの複数のコア又は複数の単一コア光ファイバを束ねたバンドル光ファイバの複数のコアで前記紫外光を伝搬する光伝送路２６と、
　前記ＬＥＤが出力した前記紫外光のビーム径を、光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる円の直径まで絞り、前記紫外光を前記複数のコアに入射する光学系１１ｃと、
を備える。
　紫外光源部１１ａは、ＬＥＤを備えており、当該ＬＥＤで殺菌等に有効である紫外領域の光（紫外光）を出力する。光学系１１ｃは、紫外光源部１１ａが出力した紫外光を集光し、ビーム径を小さくする。例えば、光学系１１ｃは紫外領域の波長に対して設計されたレンズである。
　なお、光学系１１ｃは、光軸に対して垂直な面における形が円状のビーム径を、光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる円の直径まで絞ることに限らない。光学系１１ｃは、紫外光源部１１ａが出射する光の、光軸に対して垂直な面における形が円以外（例えば、楕円状、多角形状）のスポット形状である場合、当該光を光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる大きさまで絞ることも行う。
　図５は、光伝送路２６の構造を説明する図である。光伝送路２６は、図５（Ａ）のように単一コア光ファイバ５１ａを束ねたバンドル光ファイバ、又は図５（Ｂ）のように複数のコア５２を有するマルチコア光ファイバ５１ｂである。
　図６は、光ファイバの断面を説明する図である。前述した単一コア光ファイバ５１ａとして図６の（１）～（５）のような断面構造の光ファイバを用いることができる。
（１）充実コア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中にクラッド６０より高屈折率である１つの充実コア５２を有する。「充実」とは「空洞ではない」という意味である。尚、充実コアは、クラッド内に円環状の低屈折率領域を形成することでも実現できる。
（２）空孔アシスト光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に充実コア５２とその外周に配置された複数の空孔５３を有する。空孔５３の媒質は空気であり、空気の屈折率は石英系ガラスに比べ十分小さい。このため、空孔アシスト光ファイバは、曲げなどでコア５２から漏れた光を再びコア５２に戻す機能があり、曲げ損失が小さいという特徴がある。
（３）空孔構造光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に複数の空孔５３の空孔群５３ａを有し、ホスト材料(ガラス等)よりも実効的に屈折率が低い。本構造は、フォトニック結晶ファイバと呼ばれる。本構造には、屈折率を変化させた高屈折率コアが存在しない構造をとることができ、空孔５３に取り囲まれた領域５２ａを実効的なコア領域として、光を閉じ込めることができる。充実コアを有する光ファイバに比べ、フォトニック結晶ファイバは、コアの添加剤による吸収や散乱損失の影響を低減することができるとともに、曲げ損失の低減や非線形効果の制御等、充実型光ファイバでは実現し得ない光学特性を実現できる。
（４）中空コア光ファイバ
　この光ファイバは、コア領域が空気で形成される。クラッド領域に複数の空孔によるフォトニックバンドギャップ構造もしくはガラス細線によるアンチレゾナント構造をとることによって光をコア領域に閉じ込めることができる。この光ファイバは、非線形効果が小さく、高出力または高エネルギーレーザ供給が可能である。
（５）結合コア型光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に複数の高屈折率である充実コア５２が近接して配置される。この光ファイバは、充実コア５２間で光波結合で光を導波する。
　コア数分だけ光を分散して送れるので、その分ハイパワー化して効率的な殺菌等ができる、また、紫外光によるファイバ劣化を緩和し長寿命化できるというメリットがある。
　また、前述したマルチコア光ファイバ５１ｂとして図６の（６）～（１０）のような断面構造の光ファイバを用いることができる。
（６）充実コア型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に複数の高屈折率である充実コア５２が離れて配置される。
　この光ファイバは、充実コア５２間で光波結合を十分小さくして光波結合の影響が無視できる状態で光を導波する。
　各コアを独立な導波路として扱えるというメリットがある。
（７）空孔アシスト型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（２）の空孔構造およびコア領域が複数配置された構造である。
（８）空孔構造型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（３）の空孔構造が複数配置された構造である。
（９）中空コア型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（４）の空孔構造が複数配置された構造である。
（１０）結合コア型マルチコア光ファイバ
　この光ファイバは、クラッド６０の中に上記（５）の結合コア構造が複数配置された構造である。
　図７は、光学系１１ｃから光伝送路（１６、２６）の一端へ紫外光が入射する様子を説明する図である。図７は、光学系１１ｃ側から光伝送路（１６、２６）の一端を見ている。図６で説明したようにコアの構造は様々であるが、ここでは代表として充実コア５２で説明する。図７で、符号Ｌｃは、光伝送路（１６、２６）の一端において光学系１１ｃが紫外光を集光できる集光領域である。
　図７（Ａ）は、図３で説明した光伝送路１６の状態を説明している。光伝送路１６は単一コア光ファイバなので、コアは１つのみである。ここで、紫外光を発生させるＬＥＤは発光面が大きいため、光学系１１ｃはコア５２の径まで集光できず、集光領域Ｌｃの径までとなる。このため、コア５２に入射できない紫外光が多く、ＬＥＤが発生させた紫外光パワーの多くは無駄となる。このように、光伝送路１６では狭い面積のコア５２に紫外光を効率よく入射することが困難である。
　図７（Ｂ）は、図４で説明した光伝送路２６の状態を説明している。光伝送路２６は複数の単一コア光ファイバ５１ａを束ねたバンドル光ファイバなので、コア５２も複数である。図７（Ｂ）では例として７本の単一コア光ファイバ５１ａを六方最密構造状に束ねており、コア数が７つである。ここで、集光領域Ｌｃの中にバンドル光ファイバの複数のコア５２が含まれるように光学系１１ｃを調整する。図７（Ｂ）のようにバンドル光ファイバであれば、図７（Ａ）では無駄となっていた紫外光もコア５２に入射することができ、図７（Ａ）の光伝送路１６よりコア５２に紫外光を効率よく入射することができる。
　図７（Ｃ）は、図４で説明した光伝送路２６の状態を説明している。光伝送路２６はマルチコア光ファイバ５１ｂなので、コア５２が複数である。図７（Ｃ）では例として７つのコア５２を六方最密構造状に配置されている。ここで、集光領域Ｌｃの中にマルチコア光ファイバ５１ｂの複数のコア５２が含まれるように光学系１１ｃを調整する。図７（Ｃ）のようにマルチコア光ファイバであれば、図７（Ａ）では無駄となっていた紫外光もコア５２に入射することができ、図７（Ａ）の光伝送路１６よりコア５２に紫外光を効率よく入射することができる。
　本実施形態の光伝送システム３０１は、光源をＬＥＤとすることでシステムコストを低減でき、且つ光学系で絞り切れないビーム径の紫外光を複数のコアで受光して伝送することで光源の出力パワーの無駄を低減できる。
（実施形態２）
　図８は、本実施形態の光伝送システム３０２を説明する図である。光伝送システム３０２は、図４の光伝送システム３０１に対し、前記複数のコアで伝搬された前記紫外光を複数の照射対象域ＡＲにそれぞれ照射する照射部１３をさらに備える。
　光伝送路２６の他端には光分配部１２－９が配置される。光分配部１２－９は、光伝送路２６の各コアで伝送された紫外光を各出力ポートに接続された方路１４に出力する。具体的には、光伝送路２６がバンドル光ファイバであれば、光分配部１２－９は、束ねられている単一コア光ファイバをそれぞれに解体している部分であり、解体された単一コア光ファイバが方路１４となる。
　また、光伝送路２６がマルチコア光ファイバであれば、光分配部１２－９は、例えば、参考文献１に開示されるファインイン／ファンアウトデバイスである。ファインイン／ファンアウトデバイスのファンイン側にマルチコア光ファイバが接続され、ファンアウト側に方路１４が接続される。
（参考文献１）フジクラ技報第１２７号「マルチコア光ファイバ用ファンイン／ファンアウトデバイス」（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｆｕｊｉｋｕｒａ．ｃｏ．ｊｐ／ｒｄ／ｇｉｈｏｕ／ｂａｃｋｎｕｍｂｅｒ／ｐａｇｅｓ／＿＿ｉｃｓＦｉｌｅｓ／ａｆｉｅｌｄｆｉｌｅ／２０１５／０２／２４／１２７＿Ｒ３．ｐｄｆ）、２０１４年、Ｖｏｌ．２
　方路１４は、光分配部１２－９で分配された紫外光をそれぞれの照射部１３まで伝搬する。方路１４は単一コア光ファイバである。光ファイバなので従来技術のロボットや装置が入り込めない細かい場所などにも敷設することができる。図６の（１）から（５）の構造の単一コア光ファイバを方路１４とすることができる。
　照射部１３は、方路１４で伝送された紫外光を、殺菌等を行う所定の対象箇所（照射対象域ＡＲ）に照射する。照射部１３は、紫外光の波長に対して設計されたレンズなどの光学系で構成されている。
　光伝送システム３０２は、実施形態１の光伝送システム３０１に対して、光分配部１２－９を備えるため、光源を共通化したＰ－ＭＰのシステム構成とすることができ、さらにシステムコストを低減できる。
（実施形態３）
　図９は、光伝送システムの光伝送路２６として複数の単一コア光ファイバ５１ａを束ねたバンドル光ファイバ３６を利用した時の課題を説明する図である。
　光として紫外光を伝送する光伝送システムで説明する。
（１）当該光伝送システムは、バンドル光ファイバ３６にバンドル化されていた個々の単一コア光ファイバ５１ａを他端Ｔ２（図８の光分配部１２－９に相当する）で解体し、各照射対象域へ紫外光を伝搬するＰｏｉｎｔ　ｔｏ　ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ構成とする。照射対象域を不活化するのに利用する紫外光は、人間の皮膚や目に障害を起こす可能性のある短い波長のため、安全性を確保しなければならない。人間は視覚で紫外光を確認できず、解体された単一コア光ファイバ５１ａに紫外光が伝搬されているのかを確認すること、すなわち安全性の確保が困難という課題があった。これにより安全性の担保ができないだけでなく、安全性を担保する装置を別途用意しなければならず低コスト化が困難という課題もあった。
（２）また、紫外光が結合するバンドル光ファイバ３６の一端Ｔ１においてパワー偏差が生じる。具体的には、バンドル光ファイバ３６の断面において、中心付近の単一コア光ファイバ５１ａには大きなパワーの紫外光が伝搬し、外周部の単一コア光ファイバ５１ａには小さなパワーの紫外光が伝搬する。このため、中心付近の単一コア光ファイバ５１ａの利用用途に対して、外周部の単一コア光ファイバ５１ａの利用用途が限られ、設計によっては伝搬した紫外光を使わないなど資源が無駄になるという課題がある。また使わない紫外光があっても紫外光源部１１ａの消費電力を低減することは困難であり、結果光伝送システムの低コスト化が困難という課題もある。
　そこで、本実施形態は、上記課題を解決するためになされたもので、紫外光を伝搬する場合であっても安全性を確保でき、且つ資源の無駄を省き低コスト化を図ることができる光伝送システムを提供することを目的とする。
　図１０は、上記目的を達成する本実施形態の光伝送システム３０３を説明する図である。光伝送システム３０３は、図８の光伝送システム３０２に対し、監視部４０をさらに備えることとした。光伝送システム３０２では、全ての方路１４の末端に照射部１３が備わるが、光伝送システム３０３は、少なくとも１つの方路１４（他端Ｔ２で解体された単一コア光ファイバ５１ａ）の末端が照射部１３でなく、監視部４０となる。監視部４０は、単一コア光ファイバ５１ａに紫外光が伝搬してきているか否かを検出する、あるいは伝搬してきた紫外光の照度やパワーを測定する。つまり、監視部４０が紫外光を検出すれば、他の単一コア光ファイバ５１ａにも紫外光が伝搬しており、照射部１３から紫外光Ｌ２が出力されていると判断できる。
　監視部４０が監視する単一コア光ファイバ５１ａは、バンドル光ファイバ３６の断面において外周に配置された単一コア光ファイバ５１ａであることが好ましい。ＬＥＤである光源部１１ａからの紫外光がバンドル光ファイバ３６の一端Ｔ１において結合する時のパワー偏差を利用し、中心部寄りの単一コア光ファイバ５１ａを伝搬した大パワーの紫外光を照射対象域の不活化に利用し、外周部寄りの単一コア光ファイバ５１ａを伝搬した小パワーの紫外光を監視部４０に監視させる。このような構成とすることで、パワーが小さい単一コア光ファイバ５１ａに結合した紫外光を無駄にすることなく紫外光の伝搬状況を把握することに使用して安全性を担保でき、且つ安全性を担保する新たな装置を設置する必要がなくシステムコストの低減を図ることができる。
（実施形態４）
　図１１は、本実施形態の光伝送システム３０４を説明する図である。光伝送システム３０４は、図１０の光伝送システム３０３に対し、監視部４０が監視した前記光のパワーが所望値となるように光源部１１ａが出力する紫外光Ｌ１のパワー及び光学系１１ｃが調整する前記結合状態の少なくとも１つにフィードバック制御を行う制御部１５をさらに備える。
　光伝送システム３０４も、ＬＥＤである光源部１１ａからの紫外光がバンドル光ファイバ３６の一端Ｔ１において結合する時のパワー偏差を利用し、中心部寄りの単一コア光ファイバ５１ａを伝搬した大パワーの紫外光を照射対象域の不活化に利用し、外周部寄りの単一コア光ファイバ５１ａを伝搬した小パワーの紫外光を監視部４０に監視させる。このような構成とすることで、パワーが小さい単一コア光ファイバ５１ａに結合した紫外光を無駄にすることなく紫外光の伝搬状況を把握することに使用して安全性を担保でき、且つ安全性を担保する新たな装置を設置する必要がなくシステムコストの低減を図ることができる。
　更に、光伝送システム３０４は、監視部４０での監視情報（紫外光が伝搬してきているか否か、あるいは紫外光のパワーや照度）を制御部１５にフィードバックする。監視部４０から制御部１５への通信は、有線でも無線でもよい。制御部１５は、監視情報に基づいて紫外光源部１１ａに次の制御を行うことができる。
（１）紫外光のパワーが所望値より大きい場合、紫外光Ｌ１の出力を抑制、または中止する命令を行う。
（２）紫外光のパワーが所望値より小さい場合、紫外光Ｌ１の出力を増大する命令を行う。
　また、制御部１５は、監視情報に基づいて光学系１１ｃに次の制御を行うこともできる。
（１）紫外光のパワーが所望値より大きい場合、紫外光Ｌ１のスポット形状の大きさを大きくする（一端Ｔ１での照度が下がり、単一コア光ファイバ５１ａに結合する紫外光のパワーが下がる）、紫外光Ｌ１とバンドル光ファイバ３６との光軸をずらす、またはシャッターやフィルタなどで遮断する命令を行う。
（２）紫外光のパワーが所望値より小さい場合、紫外光Ｌ１のスポット形状の大きさを小さくする（一端Ｔ１での照度が上がり、単一コア光ファイバ５１ａに結合する紫外光のパワーが上がる）、紫外光Ｌ１とバンドル光ファイバ３６との光軸を一致させる、またはシャッターやフィルタなどを開放する命令を行う。
　光伝送システム３０４は、制御部１５を備えることで、システム全体の安全性を担保することができる。また、光伝送システム３０４は、照射対象域への紫外光のパワーを可変できるので、照射対象域の状況に合わせて照射時間を短時間化することができ、紫外光パワーの無駄を低減して紫外光源部１１ａを省電力化することができる。つまり、光伝送システム３０４は、システム設計および運用時の低コスト化が可能である。
（実施形態５）
　図１２は、本実施形態の光伝送システム３０５を説明する図である。光伝送システム３０５は、図１１の光伝送システム３０４に対し、制御部１５が、バンドル光ファイバ３６の複数の単一コア光ファイバ５１ａの内の少なくとも１つを利用して前記フィードバック制御を行うことが異なる。ここで、前記フィードバック制御に利用される単一コア光ファイバ５１ａは、バンドル光ファイバ３６の断面において外周に配置されたものであることが好ましい。
　光伝送システム３０５は、バンドル光ファイバ３６に含まれる単一コア光ファイバ５１ａの内、紫外光の伝搬や監視部４０の監視に使用しないものを通信用とし、監視部４０と制御部１５とを接続している。ここで、監視部４０は１つでも複数でも良いので、通信用の単一コア光ファイバ５１ａも１つでも複数でも良い。
　また、他端Ｔ２から監視部４０までにおいて、紫外光監視用の単一コア光ファイバ５１ａと通信用の単一コア光ファイバ５１ａをテープ線のようにまとめて設置して運用しても良い。こうすることで、制御部１５へのフィードバック用の通信線（光ファイバケーブルやその他無線等の通信手段）を別途用意することがないため、システム全体を低コスト化することができる。また、照射対象域と監視部４０を同一箇所に設置すれば、紫外光伝搬用、紫外光監視用、及び通信用の単一コア光ファイバ５１ａをテープ化することで、さらにシステム運用管理の低コスト化も可能である。
（他の実施形態）
　上述した実施形態は、紫外光源部１１ａがＬＥＤである場合を説明した。しかし、本発明は、紫外光源部１１ａがＬＥＤに限らず次のような光学特性を持つ光源（例えば、白熱ランプ、または放電ランプ）であってもよい。
・波長、振幅、又は位相にばらつきがある。
・光が散乱する。
・自然放出である。
　また、上述した実施形態は、光伝送システムが紫外光源部を備える例で説明しているが、本発明は、紫外光に限定されない。光源部からの光Ｌ１が赤外光や可視光であってもよい。
　なお、本明細書で記載される「スポット形状」は「ビーム径」を含む概念である。
１１：光源部
１１ａ：紫外光源部
１１ｃ：光学系
１２、１２－９：光分配部
１３：照射部
１４：方路
１５：制御部
１６、２６：光伝送路
４０：監視部
５１ａ：単一コア光ファイバ
５１ｂ：マルチコア光ファイバ
５２：コア
５２ａ：領域
５３：空孔
５３ａ：空孔群
５３ｃ：空孔
６０：クラッド
３００～３０５：光伝送システム

Claims (10)

  1. 　光を出力する光源部と、
    　マルチコア光ファイバの複数のコア又は複数の単一コア光ファイバを束ねたバンドル光ファイバの複数のコアで前記光を伝搬する光伝送路と、
    　前記光源部が出力した前記光を前記複数のコアに入射する光学系と、
    を備える光伝送システムであって、
    　前記光学系は、前記光が前記コアに入射する結合状態を任意に調整することを特徴とする光伝送システム。
  2. 　前記光学系は、前記結合状態の調整として、前記光のスポット形状を、光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる大きさまで絞ることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
  3. 　前記複数のコアで伝搬された前記光を複数の照射対象域にそれぞれ照射する照射部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送システム。
  4. 　前記コアの少なくとも１つに対して前記光の伝搬を監視する監視部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
  5. 　前記監視部が監視する前記コアは、前記光伝送路の断面において外周に配置された前記コアであることを特徴とする請求項４に記載の光伝送システム。
  6. 　前記監視部が監視した前記光のパワーが所望値となるように前記光源部が出力する前記光のパワー及び前記光学系が調整する前記結合状態の少なくとも１つにフィードバック制御を行う制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光伝送システム。
  7. 　前記制御部は、前記コアの少なくとも１つを利用して前記フィードバック制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の光伝送システム。
  8. 　前記フィードバック制御に利用される前記コアは、前記光伝送路の断面において外周に配置された前記コアであることを特徴とする請求項７に記載の光伝送システム。
  9. 　紫外光を出力する発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する紫外光源部と、
    　マルチコア光ファイバの複数のコア又は複数のシングルコア光ファイバを束ねたバンドル光ファイバの複数のコアで前記紫外光を伝搬する光伝送路と、
    　前記ＬＥＤが出力した前記紫外光のビーム径を、光軸方向において前記複数のコアが全て含まれる円の直径まで絞り、前記紫外光を前記複数のコアに入射する光学系と、
    を備える紫外光照射システム。
  10. 　前記複数のコアで伝搬された前記紫外光を複数の照射対象域にそれぞれ照射する照射部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の紫外光照射システム。
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