側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ

专利摘要:
本発明は、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ、プリフォーム及びそれらを製造するための方法、並びに複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束、シート材料及びそれらの用途に関する。側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、コア（１）とクラッド（２）の間に、ファイバからの光のカップリング・アウトを確実にする複数の散乱中心（３）を含んでいる。側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、その中に散乱中心が埋め込まれており、且つファイバ延伸中にファイバ・コアの外部領域に適用されるインレイ・ロッドを含むプリフォームにより製造される。あるいはまた、少なくとも１つのインレイ管を使用することができる。
公开号:JP2011514551A
申请号:JP2010546237
申请日:2009-02-03
公开日:2011-05-06
发明作者:ヨッヘン アルケムペル；デートレフ ヴォルフ；アクセル クルト；ベルント シュルトハイス；インカ ヘンツェ；ベルント ホッペ；シモーネ；モニカ リッテル
申请人:ショット アクチエンゲゼルシャフトＳｃｈｏｔｔ ＡＧ；
IPC主号:G02B6-00

专利说明:

[0001] 本発明は、側面光放射（もしくは側面漏光）ステップ・インデックス型ファイバ、その製造方法及びそれらの応用に関する。]
背景技術

[0002] ステップ・インデックス型ファイバは、ファイバ軸線に沿ってファイバ・コアを囲むクラッドでコア内をガイド（案内）される光の全反射によってファイバ・コア内を光がガイドされる導光ファイバとして理解される。クラッドが光をガイドするファイバ・コアより低い屈折率を有しているときにはいつでも全反射が生じる。しかしながら、全反射の条件は、クラッドに当たる光の制限角度までのみ可能であり、その角度はコアとクラッドの屈折率の関数である。全反射がまだ生じる最も小さな角度である制限角度βＭｉｎは、ｓｉｎ（βＭｉｎ）＝ｎ２／ｎ１で計算することができ、ここで、βＭｉｎはファイバ軸線に垂直な平面から測定され、ｎ１はファイバ・コアの屈折率を表わし、ｎ２はクラッドの屈折率を表わす。]
[0003] 一般に、目標とされていることは、ファイバ内をできるだけよく光をガイドすることであり、即ち、ファイバ中へカップリング（結合もしくは入光）される間に、及びファイバ中での移送の間に、光はできるだけほとんど失われるべきではない。側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、光が故意にファイバ・コアから、且つファイバからカップリング・アウト（脱離もしくは漏れ）されるようなステップ・インデックス型ファイバである。一般に望まれるものは、均一なカップリング・アウトであり、理想的な場合には、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを均一に発光する帯又はラインとして現われるようにする。これは、特に照明エンジニアリングにおける多用途にとって興味をそそられる。]
[0004] 本発明の意味においては、側面光放射（もしくは側面漏光）は、作動中であるかどうか、即ち、光源が実際に接続され、また光がスイッチ・オンされているかどうかに拘らず、ファイバは側方に光を放射できることを意味する。]
[0005] 一般に知られているように、ファイバは、プリフォームあるいはファイバ・コアの材料の軟化温度まであるいはそれ以上の温度に少なくともファイバ・コアのプリフォームが加熱され、ファイバが引き延ばされるファイバ延伸プロセスによって製造される。ファイバ延伸プロセスの原理は、例えばドイツ特許ＤＥ １０３ ４４ ２０５ Ｂ４及びＤＥ １０３ ４４ ２０７ Ｂ３に詳細に記載されている。]
[0006] 側面光放射の効果を生じさせるための様々な方法が従来技術から知られている。公知の１つの方法は、ファイバ・コア内の光のカップリング・アウトを確実にすることである。]
[0007] 特開平９−２５８０２８号公報には、光が非円形コアによってカップリング・アウトされるべきような側面漏光ステップ・インデックス型ファイバが開示されている。カップリング・アウトは、光が全反射の制限角度βＭｉｎよりも小さな角度でファイバ・コアとクラッドの間の界面に当たるときに行われる。記載されている非円形のコアの断面形状、例えば、正方形、三角形又は星形は、そうでなければ全反射によってガイドされる光がカップリング・アウトできるコアの幾何学的な領域を生じる。しかしながら、そのようなコアの断面形状による側面光放射ファイバの製造は、この場合には光のカップリング・アウトは非常に非効率的であるという問題を伴う。光は実質的に非常に平坦な入射角でファイバ内をクラッドにガイドされ、また、記載されたコアの断面形状はファイバ軸線に沿って延在する。従って、βＭｉｎまで達しない領域はほとんどない。さらに、特開平９−２５８０２８号公報に開示されているコアの断面形状をガラス製のファイバに用いることは非常に複雑であり、何故ならば、ファイバ延伸のために要求されるような適切なプリフォームを製造することが非常に困難であるためである。それに加えて、まさにガラスファイバの場合には、非円形のファイバ・コア直径ではそのようなファイバの極限強度は非常に低下してしまう。恐らくこの理由のために、この公報にはポリマー製のファイバだけが開示されている。]
[0008] ファイバ・コアから光をカップリング・アウトするさらに他の方法は、米国特許第４，４６６，６９７号に記載されており、それによれば、光を反射又は散乱する粒子がファイバ・コア中に混合されている。ここでも、均一に側面光放射する特性を備えた比較的長いファイバを製造することは困難であり、何故ならば、完全に散乱する粒子は存在せずに、ほぼ全ての入射光を散乱する粒子だけが存在するため、コア中に添加された粒子による吸収のためにコア中の光のガイドは減少するためである。コア中に均一に分布された粒子の場合には、コア中をガイドされた光がそのような粒子に当たる可能性は非常に高いため、粒子の総数が少ない場合でさえ、吸収の可能性もまた非常に高い。従って、カップリング・アウト効果を評価決定することは非常に困難であり、そのために、少なくともガラスファイバを製造することを目的とする場合には、複製可能性は、少なくとも３ｍ以上の長さのファイバについては、ファイバ延伸において殆ど不可能に近い著しい複雑さの問題を生じ易くなる。]
[0009] 本明細書においてスケーラビリティ（評価決定可能性）は、ファイバの長さに亘る側面光放射効果の目標とする設定についてのキャパシティ（能力）と理解される。これは、ファイバ長さは異なる用途について非常に大きく変わり得るのに対し、目標は、ファイバ長さ全体に亘る光の放射について可能な最も均一な強さを達成することにあるため、必要となる。]
[0010] ファイバ・コアから光を直接カップリング・アウトする別の方法として、側面光放射特性はまた、ファイバの場合には、ファイバ・コアとクラッドの間の界面における、あるいはクラッド自体における作用によっても生じ得る。従って、コアとクラッドの間の界面の微結晶は、光がファイバからカップリング・アウトされ、従ってその光学伝導性を減少させるように散乱中心として供することができるので、コアガラスとクラッドガラスとの間の結晶化反応は望ましくないことが従来技術から知られている。この効果は、一般に光学導波路の場合には望ましくなく、また、ドイツ特許ＤＥ １０２ ４５ ９８７Ｂ３に記載されているように、ガラスファイバは、通常、コアとクラッドの間で結晶化が起こらないように目標とする方法で開発されている。しかしながら、側面光放射特性を生じるようにコアとクラッドの間の結晶化を目標として使用することは考えられることである。結晶化は、ファイバ延伸中、コアとクラッドが互いに溶融し、ファイバが再び冷めるときに生じる。しかしながら、実験においては、ファイバ延伸中に結晶化プロセスを設定しコントロールできることは困難であることが明らかとなった。従って、その側面光放射特性がコアとクラッドの間の界面における微結晶の存在に基づく側面光放射ガラスファイバの再生産可能で評価決定可能な製造は、これまで商業的に成功していない。]
[0011] コアとクラッドの間の界面における散乱中心に基づく側面光放射特性を生じさせるために、特許明細書ＬＶ １１６４４Ｂによれば、石英ガラスファイバについて、引き延ばされた石英ガラスファイバに散乱粒子を含有する被膜を適用することが提案されている。引き続き、石英ガラスファイバの周囲に外部保護クラッドを適用することができる。石英ガラスファイバで通例のように、散乱層及び外側クラッドの両方の被膜は、プラスチックから成る。これは、引き延ばされたファイバ・コアはさらにコーティング工程に付されねばならず、その間中、保護されていない、という欠点を有する。コアと被膜との間に付着した汚染粒子は、起こり得る破損及び／又は光の強いカップリング・アウトを伴う点につながる。いずれにしても、そのような石英ガラスファイバは、材料のために既に非常に高価であるが、この特許公報で要求されている複雑な作製方法はそれらをさらにより高価なものにする。]
[0012] 米国特許出願公開ＵＳ２００５／００７４２１６Ａ１には、両方ともプラスチック製の最初に透明な第１のクラッド及びその後の第２のクラッドを有し、同様に透明なプラスチック製のコアを有する側面光放射ファイバが開示されている。散乱粒子は、外側クラッドである第２のクラッドに埋め込まれている。この方法は４ｍｍ以上の非常に大きなファイバ直径を有するファイバについてのみ可能であり、何故ならば、ファイバ・コア内をガイドされた光は、コアと第１のクラッドの間の非常に大きな界面に必然的に存在する不均質によりカップリング・アウトされねばならないからである。埋め込まれた散乱粒子を有する第２のクラッドは、この場合、カップリング・アウトされた光を全立体角に亘って均質化するために供される。しかしながら、そのような大きなコア直径を有するファイバは柔軟性がなく、従って敷設が困難である。そのような形態は、硬質導光ロッド（硬質導光棒）としてガラスのみから製造することができ、完全に柔軟性がない。]
[0013] プラスチックを含んでいる前述した全ての解決策の重大な欠点は、さらに、前記したプラスチック製クラッドが全て可燃性であるということである。従って、そのようなファイバは一般に望ましくないに違いない。これとは別に、それらは、少なくともより厳格な防火規則があるエリア、例えば航空機キャビン内部では許可され得ない。]
[0014] ガラスファイバはそれだけでは可燃性ではない。しかしながら、側面光放射ガラスファイバは同様に既に知られている。側面光放射特性を有するガラスファイバを製造するための確立された方法は、すり合わせ又はサンドブラストにより粗化されるべきファイバ・コアのプリフォームを準備する。これらの処理過程は、ファイバ・コアの周面に、ファイバ・コア内へ突出して、ガイドされた光をカップリング・アウトするようにされた構造を生じる。ここでも、同様に、側面光放射を生ずるためのプロセスは、非効率的であり、さらにまた評価決定が困難である、ということが明らかとなった。さらに、特にガラスから成る場合のプリフォームの処理は、しばしば高価であり、また複雑である。さらに、ファイバ・コアへ突出する構造は、荷重ピークを生じ得、従って曲げ荷重の場合には亀裂を生じ得るファイバ・コアへの損傷例を成し、その結果、そのようなファイバは極限強さが低下してしまう。この理由のために、同様に、この技術は改良を必要とすると思われる。]
発明が解決しようとする課題

[0015] この背景に対して、本発明の目的は、経済的に製造することができ、容易に評価決定可能であるような効果を狙いとした効率的な方法で光を側方にカップリング・アウトでき、そしてさらに可燃性でない、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、そのような側面光放射ファイバの製造方法、並びにそのような側面光放射ファイバを含むファイバ束及びそれらの応用を提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0016] 上記目的及び／又は部分的な目的は、独立請求項によって達成される。好適な実施態様は、従属請求項に続いている。別の実施態様は、同様に本明細書中に指定して述べられている。]
[0017] 本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、屈折率ｎ１のガラスから作製された導光コアと、屈折率ｎ２のガラスから作製され、ファイバ軸線に沿ってコアを囲む透明及び／又は半透明のクラッドとを含んでおり、この場合、コアとクラッドの間には、実質的に同じ屈折率ｎ３を有するガラスから形成されていてその中に複数の散乱中心が埋め込まれている少なくとも１つの散乱領域が配設されており、このガラスの屈折率ｎ３はクラッドガラスの屈折率ｎ２とは実質的に異なる。
本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、柔軟であってもよく、あるいはまた硬質であってもよい。]
[0018] ファイバには通常のように、クラッドは、コアだけでなくさらにファイバ軸線に沿った単一もしくは複数の散乱領域の両方を完全に囲む。単一もしくは複数の散乱領域は、従って、クラッドによって保護された様式でファイバ・コアの表面上にある。]
[0019] 本発明の場合には、側面光放射の効果は、コア中をガイドされた光のコアとコア直径に対して薄いクラッドとの間の領域での散乱により生じる。このために、散乱が起こる散乱領域は、コアとクラッドとの間にこれら２つと直接接触して位置する。散乱の原因は、散乱領域に埋め込まれている複数の散乱中心である。本発明の趣意においては、散乱中心は、形状、材料及び／又はサイズに関係なく、ガイドされた光を散乱させることができる全ての粒子及び／又は材料凝集及び／又は不均質領域である。散乱中心は、古典的散乱、特にレイリー散乱及び／又はミー散乱によって、並びに互いの中でこれらのメカニズムの多重プロセスを含む回折及び／又は反射によって、それらの散乱作用を展開することができる。それらの機能は、個々にあるいは全体として衝突する光を単にそらすことである。]
[0020] 側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのカップリング・アウト挙動は、屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３の値の適切な選択によりそれぞれの要求に適合することができる。従って、ガラス製母材中に複数の散乱中心を埋め込むこともまた、本発明の趣旨において、経済的方法でコアにそれらを少しでも適用することができるようにするために必要である。クラッドガラスの屈折率ｎ２は、好ましくは、散乱中心が埋め込まれるガラスの屈折率と異なる。従って、屈折率ｎ３は、ｎ２とは実質的に異なる。]
[0021] ファイバ軸線に沿って全体的にコアを囲む少なくとも１つの散乱領域がコアとクラッドの間に位置する場合、側面光放射の最大効果を達成することができる。このことは、ファイバ・コアの全周面に亘って散乱領域が延在することを意味する。この場合、その部分については、クラッドは、好ましくは、引き続いてコアと散乱領域から構成された構造全体を囲む。この実施態様においては、複数の散乱中心は、好ましくは散乱領域に均一に分布される。本発明の趣旨において、そのような散乱領域は、ファイバが延伸されているときに、複数の散乱中心が埋め込まれているガラス材料から成る多数のインレイ・ロッドの溶融により製造される。延伸方法及びインレイ・ロッドは、プリフォームの説明及び本発明の製造方法の説明と共により詳細に説明される。インレイ・ロッドの使用及びインレイ・ロッドの溶融により生じるコアの周囲を取り囲んだ散乱領域の形成により、散乱領域のために、ファイバ延伸のために使用されたプリフォームを製造するための管の使用を省くことは可能である。これは、従って散乱中心が埋め込まれているガラス管を延伸することによってこのプリフォームを製造する必要がないので有利である。それにも拘らず、埋め込まれた散乱中心を有するガラス管の使用は、本発明によってカバーされる別案として可能であるが、インレイ・ロッドを介した製造変形例よりもより高価になり得る。何故ならば、散乱中心は通常のガラス管用にもまた使用される管延伸プラントにおいて通常望ましくないということのため、複数の散乱粒子を有するこれらプリフォームの製造のためだけの管延伸プラントが必要となるためであり、また、それらの添加は、散乱中心として散在した粒子の例では全プラントを汚染するであろうからである。本発明の側面光放射ファイバは、そのような管状のプリフォームを省くことにより特に経済的な方法で製造することができる。]
[0022] さらに好適な実施態様によれば、コアとクラッドとの間に、ファイバ軸線に沿ってサブ領域でコアの全周を囲む少なくとも１つの散乱領域が配設される。]
[0023] このことは、言いかえれば、環状にコアを囲む母材ガラスの部品においてのみ複数の散乱中心が埋め込まれていることを意味する。複数の散乱中心が存在する領域と、散乱中心を有していない領域との間の間隔が充分に大きければ、目標とするように、多数の領域で放射作用を示し、他の領域で示さない側面光放射ファイバを製造することが可能である。そのようなファイバは、適切なデザイン効果を達成するために有利であり、でなければ最初に側面光放射効果のない領域を通して側面光放射が起こるべき位置ヘできるだけ僅かな損失で光を導くために有利であり得る。これにより、ファイバへカップリングされるべき光源と照明位置を分けることが可能となる。このタイプのファイバは、その軸線に沿ったサブ領域においてのみ複数の散乱中心が埋め込まれているインレイ・ロッド又はガラス管が使用される場合に製造することができる。しかしながら、ファイバ延伸中、好ましくは、コア直径と散乱領域の厚さの合計量は、埋め込まれた散乱中心のない領域でも、埋め込まれた複数の散乱粒子を有する領域でも、ファイバ長さ全体に亘って実質的に同じままであるように、散乱中心がドープされていないインレイ・ロッド及び／又はガラス管の領域も、ファイバ・コアに融着する。]
[0024] 特に好ましい実施態様においては、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、コアとクラッドとの間に、ファイバ軸線に沿ったコア周囲のサブ領域上に延在する少なくとも１つの個々の散乱領域を有している。このことは、この場合、少なくとも１つの散乱領域がファイバ軸線あるいはファイバ軸線のサブ領域に沿って延在するが、ファイバを全体的に囲むものではないことを意味する。このような散乱領域は、ファイバ延伸中、インレイ・ロッドが互いに全く融着しないか、あるいは不完全に融着するときに製造することができる。このような個々の散乱領域の製造は、用いたインレイ・ロッドの数及び／又は直径、従って容積により設定することができる。さらにこの実施態様においては、コアの周面上にファイバ軸線に沿って延在し、さもなければ散乱中心が埋め込まれる材料によって占められてもいない少なくとも１つの領域が存在する。しかしながら、当然のことながら、前述した実施態様に関して述べたように、ファイバ軸線に沿って延在する１つ又は複数の個々の散乱領域は、この場合、本発明のファイバはその全長に亘っては側面光放射効果を示さず、例えば、側面光放射を伴う領域と側面光放射を伴わない領域とが交互に継続するように、散乱中心が埋め込まれていないファイバ軸線に沿った領域を有することも可能である。]
[0025] 側面光放射ステップ・インデックス型ファイバからの光のカップリング・アウトは、ファイバ軸線に沿って実質的に延在する個々の散乱領域の数によって好適に評価決定することができる。一般に望まれることは、光は効率的にファイバから側方にカップリング・アウトされることであるため、特に好適な本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、コアとクラッドの間に、ファイバ軸線に沿ったコア周囲のサブ領域上にそれぞれ延在する多数の個々の散乱領域を有している。個々の散乱領域の数は、好ましくは１〜５０、特に好ましくは１〜１０である。]
[0026] 好適には、複数の散乱中心として、ガラス中に複数の散乱粒子を埋め込むことも、あるいはそれらが埋め込まれるガラスの複数の不均質領域によって散乱中心を形成することも可能である。]
[0027] 散乱中心として散乱粒子を用いる場合には、その溶融温度が、それらが埋め込まれるガラスの溶融温度よりも高い散乱粒子を使用することが好ましい。この場合、少なくとも散乱粒子の散乱特性は製造プロセス中に変わらないので、散乱粒子の選択性は促進され、それに応じて原料として購入することができる。]
[0028] 散乱粒子は、好ましくは１０ｎｍ〜５０００ｎｍ、特に好ましくは１００ｎｍ〜１２００ｎｍの直径を有する。非球状散乱粒子については、それらの最大の大きさ（長さ）が本発明の意味における直径として理解される。]
[0029] 散乱粒子は様々の材料から選定することができる。それらは、好ましくは、ＳｉＯ２及び／又はＢａＯ及び／又はＭｇＯ及び／又はＢＮ及び／又はＡｌＮ及び／又はＳｉＮ及び／又はＺｒＯ２及び／又はＹ２Ｏ３及び／又はＡｌ２Ｏ３及び／又はＴｉＯ２及び／又はＲｕ及び／又はＯｓ及び／又はＲｈ及び／又はＩｒ及び／又はＡｇ及び／又はＡｕ及び／又はＰｄ及び／又はＰｔ及び／又はダイヤモンド状炭素及び／又はガラスセラミック粒子から実質的に成る。種々の材料、化合物から構成された散乱粒子の混合物及び／又はこれら散乱粒子の集成物、あるいは互いに融着又は焼結されたものも、同様に、上に列挙した酸化物及び窒化物の金属成分と同様に、本発明によって考えられ、またカバーされる。]
[0030] 散乱粒子が散乱中心として使用される場合、ｎ３は好ましくはコアガラスのｎ１とほぼ同じ値を有する。ｎ１とは実質的に異なる散乱粒子が埋め込まれる母材材料の屈折率ｎ３は、母材材料自体がコア中の光案内に影響を及ぼすという効果を生じるであろう。例えばｎ３がｎ１より実質的に小さければ、コア中をガイドされた光は、散乱中心によってではなく母材材料によって反射されるであろうし、従って、散乱は散乱中心ではほとんど起こらなくなってしまう。そのようなファイバは、ほんの僅かの光を側方にカップリング・アウトするであろう。これと対照的に、母材材料の屈折率ｎ３がｎ１より実質的に高ければ、コア中をガイドされた光は外部へ非常に速く達するであろうし、ファイバは、非常に短いファイバ長さのみが可能であるように、非常に短い長さに亘ってその全ての光の強さを失うであろう。対照的に、散乱領域の母材材料の屈折率ｎ３が、コアの屈折率ｎ１に実質的に等しければ、コア中をガイドされた光は母材材料によって実質的に殆ど干渉されず、従って、コア中をガイドされた光は、母材材料によって妨害されずに散乱粒子に当たることができる。側面光放射の効率的な評価決定は、従って散乱領域の散乱粒子の濃度の選択によって可能である。]
[0031] 固有パラメーターとしての散乱粒子の散乱特性に依存することに加えて、光が散乱領域からカップリング・アウトし、従ってファイバからカップリング・アウトする効率もまた、散乱領域自体における散乱粒子の濃度の関数である。]
[0032] 本発明の一つの実施態様によれば、従って、散乱中心は散乱粒子により形成され、散乱領域における散乱粒子の濃度は１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ、好ましくは２０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍであると規定される。]
[0033] ｐｐｍでの濃度規定は、この場合、散乱粒子が埋め込まれるガラス成分の質量当たりの部数に関連する散乱粒子の割合に関する。]
[0034] 散乱領域の母材ガラスの複数の不均質領域が散乱中心として供される場合、複数の不均質領域が好ましくはそれらが埋め込まれるガラスのガラス成分の相分離及び／又は偏析により形成される本発明の別の実施態様となる。]
[0035] 不均質領域によって形成された散乱中心は、好ましくは１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に好ましくは１００ｎｍ〜８００ｎｍの直径を有する。]
[0036] これらの散乱中心は、特に好ましくは球状である。非球状の散乱中心については、それらの最大大きさが、本発明の意味における直径として理解される。]
[0037] 散乱中心として不均質領域が埋め込まれるガラスは、好ましくは、Ａｓ及びＰｂを含有するケイ酸塩ガラスから成ることができる。この場合、散乱中心は周囲のガラス母材に比べてＰｂ及び／又はＡｓの高い含有量を有することが好ましい。]
[0038] あるいはまた、散乱中心として不均質領域が埋め込まれるガラスは、フッ素を含有するＣａ−Ｚｎケイ酸塩ガラスから成ることができる。その場合、散乱中心は、好ましくは周囲のガラス母材と比べてフッ素の高い含有量を有する。]
[0039] 散乱中心が埋め込まれるガラスの屈折率ｎ３は、好ましくはクラッドガラスの屈折率ｎ２よりも高く、即ち、好ましくはｎ３＞ｎ２の条件が満たされる。]
[0040] さらに、散乱中心が埋め込まれるガラスの屈折率ｎ３は、コアガラスの屈折率ｎ１と少なくとも等しいかそれ以上であることが特に好ましく、即ち、ｎ３＞ｎ１の条件も満たされることが特に好ましい。]
[0041] 散乱粒子の場合のように、固有パラメーターとしての不均質領域それ自体の散乱特性に依存することに加えて、散乱中心としての不均質領域の場合においても、光がファイバからカップリング・アウトされる効率は、それらを囲むガラス中の不均質領域の濃度の関数である。散乱領域における不均質領域の濃度が１％〜８０％の間で効率的なカップリング・アウトを可能にすることが確証され、好適な範囲は１０％〜５０％である。
ここで、％で与えられた濃度は、不均質領域が埋め込まれるガラス成分の重量パーセントに関連する不均質領域の割合に関する。]
[0042] 総合的に考えて、側面光放射効果が好適に設定され、それにより特定評価されるパラメーターは、ファイバ軸線に沿った個々の散乱領域の数、使用された散乱中心の散乱特性及びその濃度、並びに屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３の選択である。これらのパラメーターを適切に組み合わせることによって、人間の目に主として均質に見える、非常に異なる長さの側面光放射ファイバを製造することが可能であり、それにより、様々の用途がまさに最初に可能となる。]
[0043] しかしながら、側面光放射の効率及び均質性に加えて、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、さらに機械的な荷重にもできるだけよく耐えなければならない。ファイバが過度に機械的に敏感な場合、ファイバを役立たなくし得るファイバ破損を生じ易くなる。特に、本発明のファイバは破損を生じずに繰り返し曲げ可能でなければならない。ファイバの極限強さを評価する１つの基準は、いわゆるループ・テストである。この場合、締め付けられるループはファイバから形成される。ファイバが破損するループの直径が小さければ小さいほど、破断に対する耐性はより大きくなる。]
[0044] 適切な極限強さは、予め張力をかけられたファイバによって生じさせることができる。本発明のファイバについては、このことは、コアガラスの熱膨張係数が好ましくはクラッドガラスの熱膨張係数よりも大きいことを意味する。逆に、このことは、クラッドガラスは好ましくはコアガラスよりもより小さな熱膨張係数及びより高いガラス転移温度Ｔｇを有することを意味する。クラッドガラスはコアガラスに対してより高ガラス転移温度を有するということから、ファイバの延伸中に、クラッドガラスはコアガラスよりもより速く冷え、従ってガラスファイバを機械的に安定させる応力をガラスファイバ中に生じる。そのようなプレストレスドファイバは、一般に、プレストレスがかけられていないファイバよりも実質的により破断耐性である。勿論、上記熱プレストレスに加えて、応力を生じさせる他の方法も可能である。例えば、製造プロセス中あるいはその後に、ファイバを化学的にプレストレスすることもできる。この場合、応力を生じさせる原因であるイオンは、好ましくは公知の化学プレストレスするプロセスによってクラッドへ導入されるであろう。]
[0045] 好適な本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバにおいては、コアの直径は好ましくは１０μｍ〜３００μｍであり、少なくとも１つの散乱領域は１００ｎｍ〜３μｍの厚さを有し、クラッドは５００ｎｍ〜１５μｍの厚さを有する。これは、散乱粒子あるいは不均質が散乱中心として使用されるかどうかに関係なく、当てはまる。]
[0046] 側面光放射ステップ・インデックス型ファイバが、その直径がおよそ０．５ｍｍ以上であるように引き延ばされる場合、それは柔軟ではなく堅い。それは、そこで導光ロッドを表わし、また単一コア・ロッドとも名付けられる。]
[0047] 勿論、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、ほとんどの場合、個々のファイバとしては使用されないが、ファイバ束において、他の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバと一緒に、あるいは側面光放射の効果がない他の導光ファイバと一緒に使用され、従ってこれも同様に本発明によってカバーされる。]
[0048] その一部については、そのようなファイバ束は、好ましくは、ほとんどの場合プラスチックから成る保護外側クラッドによって囲繞される。上記クラッドは、公知の方法でファイバ束のまわりに押出成形することができる。複数のファイバ束あるいは複数の個々のファイバをプラスチック製クラッド内にチューブ状に配設することも同様に可能である。そのような複数のファイバはまた、束として及び／又は保護クラッドを有する束として、一種のケーブル・チャンネル内に個々に挿入することもでき、例えば、上記ケーブル・チャンネルは射出成形部材から製造することができ、またその上にカバーが圧締めされた矩形断面を含むことができる。プラスチックは、好ましくは、少なくともサブ領域において透明及び／又は半透明である。]
[0049] 同じ直径を有している個々のファイバと比較して、ファイバ束は、はるかにより柔軟で、より小さな曲げ半径で配置できるという利点を有する。前述した側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束は、同様に本発明によってカバーされる。]
[0050] また、ファイバ束は本発明の意味において必ずしも柔軟である必要はなく；ファイバ束は、後の成形、例えば曲げ及び／又はプレスによってその最終形状にされる堅いファイバ・ロッドとして設計することも同様に可能である。ファイバ・ロッド内部の複数のファイバは、好ましくは１０μｍ〜３００μｍの直径を有する。前述した導光ロッドとは異なり、ファイバ・ロッドは多数の個々のファイバを含んでおり、従ってまた多重コアロッドとも呼ばれる。さらに、ファイバ・ロッド自体を、好ましくは、導光ファイバ及び／又は本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを保護するために、及び／又はファイバ・ロッドの表面品質を高めるために、クラッドガラス及び／又はプラスチック製クラッドにより囲むことができる。側面光放射の効果を可視化すめために、ファイバ・ロッドのまわりのクラッドガラス及び／又はプラスチック製クラッドは、少なくともサブ領域において、好ましくは透明及び／又は半透明である。]
[0051] 本発明によって同様にカバーされるフレキシブルファイバ束（柔軟なファイバ束）は、多数のガラスファイバと、ファイバ束軸線に沿ってこの多数のガラスファイバを完全に囲む外側クラッドを含み、ガラスファイバは多数の前述した本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含み、外側クラッドは、ファイバ束軸線に沿って少なくともサブ領域において透明及び／又は半透明である。個々のファイバによって側方に放射された光もファイバ束を離れることができ、それにより観察者に見えるようになるためには、外側クラッドの透明性及び／又は半透明性は必要である。透明な外側クラッドの代わりに半透明の外側クラッドが使用される場合、個々のファイバの側方に放射する光を均質化することが可能である。勿論、このことは、前記導光ロッドにも当てはまる。]
[0052] 本発明のファイバ束は、代表的には、１００〜１００００の個々のファイバを有することができ、その数はファイバ束の直径及び個々のファイバの直径によって決定され、代表的には０．８〜０．９の充填ファクターが考慮される。]
[0053] ファイバ束の耐火性についての非常に高い要求を保証するために、ファイバ束の外側クラッドは、好ましくは、耐燃性のプラスチック及び／又はガラスファイバの薄い織物から成る。しかしながら、外側クラッドを、多数のガラスファイバを１つ又は多数のガラスファイバと共に巻きつけることにより製造することも同様に可能である。さらに、もはや別個のクラッドを必要としない一種のロープ及び／又は糸となるように、束の個々のファイバを互いに紡績することも可能である。]
[0054] 本発明は、効率的な側面光放射を有する側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを提供することを可能にし、そしてその場合には、側面光放射の効果も要求に従って非常に有効に評価特定でき、カップリング・アウトされた光の量はファイバ長さに亘って有効に設定することができるという結果となる。]
[0055] それにより、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを他の光学導波路及び／又は他の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ及び／又は紡織ファイバと一緒に結合してシートを形成することも可能である。本発明の適用の好適な形態は、このように多数の本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むシートである。]
[0056] 本発明の意味においては、シートは、その厚さに対して大きな面積を有している物である。このようにして、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバに基づいて、表面上に均質に分布されたように光を放射することができる平坦な発光シートを製造することが可能である。そのようなシートは、好ましくは、シートが作動しているときに、即ち光がシートの側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ中にカップリングされるときに、見る人がそれを均質な発光表面として受け取るように形成される。]
[0057] 好適な実施態様においては、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバはそのようなシートに実質的に互いに平行に配列される。しかしながら、勿論、放射特性に従って、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバをシートの内部に他のやり方で配列することも同様に可能である。]
[0058] 支持要素と側面光放射ステップ・インデックス型ファイバとから構成される複合要素を形成するように、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバが支持要素上に固定されたシートとすることが好ましい。支持要素は、好ましくは、同様に平坦であるが、あらゆる所望の形状及びチャンバーも有することができる。支持要素は、シートを安定させるのに寄与することができる。]
[0059] あるいはまた、シートは、支持要素と側面光放射ステップ・インデックス型ファイバとから構成される複合要素を形成するように、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバが支持要素に埋め込まれる場合に好ましい。]
[0060] この複合要素は、透明なプラスチックが好ましくは導光ファイバ及び／又は側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのカプセル化をなす射出成形プロセスにより製造することができる。このためには、熱可塑性物質、例えばポリカーボネート、ＰＶＣ、熱可塑性エラストマー、又は珪素樹脂を使用し得る。]
[0061] しかしながら、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを縫成及び／又は織成により支持要素に固定することが好ましい。同様に、ステップ・インデックス型ファイバを互いに及び／又は支持要素に縫い付けることも可能である。縫糸としては、織編用糸及び再びガラスファイバのいずれも使用することができる。]
[0062] シートはまた、例えば接着、ラミネート（適切な場合には箔と一緒に）及び／又は他の適切な方法によって本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを適当な支持要素に結合することにより好適に得ることもできる。]
[0063] その上に及び／又はその中に側面光放射ステップ・インデックス型ファイバが固定されている本発明のシートの支持要素については、ステップ・インデックス型ファイバによって放射することができる光が支持要素を透過することができるように透明及び／又は半透明であることが特に好ましい。支持要素は、色彩効果を得るために着色することができる。]
[0064] シートをさらに安定させるために、さらに好適な実施態様によれば、支持要素と側面光放射ステップ・インデックス型ファイバとから構成された複合要素はさらに安定化要素に結合される。]
[0065] 側面光放射ステップ・インデックス型ファイバが支持要素の表面と安定化要素の表面との間に位置するように、安定化要素を配置することが特に好ましい。従って、安定化要素はステップ・インデックス型ファイバを保護することにも寄与することができる。それは、好ましくは箔又は硬質プレートの形態においてカバー層として背部に配置され、支持要素は好ましくは透明及び／又は半透明である。]
[0066] 光収率を増大するために、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバに面する支持要素の及び／又は安定化要素の側面は、好ましくは、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバによって放射された光を反射することができるように設計される。このことは、ステップ・インデックス型ファイバに面する支持要素又は安定化要素の側面は白く着色でき、又は反射するように設計されていることを意味する。例えば、アルミニウム箔が安定化要素として使用される場合、これは特に容易に達成することができる。この場合、支持要素は、好ましくは、例えばプレキシガラス（Plexiglas）のような透明及び／又は半透明のプラスチックから成る。勿論、複合要素にさらに他の安定化要素を結合することも可能である。]
[0067] 光をカップリングさせるために、複数の導光ファイバは、複数の光学導波路を束ねることによって組み合わせることができ、複数の光学導波路はフェルール及び／又は接着テープによって組み合わされ、一般に接着され、それらの端面は光が最適にカップリングできるように研磨され、磨かれる。放射面のルミネセンスを増大させるために、複数の導光ファイバも、両端で光がカップリングできるように両端で組み合わせることができる。]
[0068] 本発明のシートを作動させるために、光は、導光ファイバへ、従って側面光放射ステップ・インデックス型ファイバへカップリングすることができる。光源としては、最適の光収率のために、光が導光ファイバに特有の受入れ角度内で照射されるように、補助の光学素子によって光を集中させる点状光源を使用することが好ましい。特にＬＥＤ、とりわけ白色光ＬＥＤあるいはＲＧＢ ＬＥＤは、それらのコンパクトな設計及び比較的高い光収率のために、光をカップリングするために提案される。]
[0069] 本発明のシートへ光を導き得るようにするために、前述したようなシートは、好ましくは光源として少なくとも１つのＬＥＤの接続のための手段を有している。]
[0070] 前述したようなシートは、ステップ・インデックス型ファイバの両端で光を端面へカップリングすることができるように、少なくとも１つのＬＥＤをシートの両端に接続するための手段を有していることが特に好ましい。]
[0071] 本発明の側面光放射ファイバにおける散乱領域の製造は厳しい問題を構成するので、製造方法に使用されるプリフォームは同様に本発明の本質的な部分であり、本発明によりカバーされる。用語「プリフォーム（予備形成品）」は、ファイバ延伸の技術分野における当業者にとって周知である。それは、ファイバが引き延ばされる構造を含む。側面光放射特性のないガラスファイバを製造するために使用される従来のプリフォームは、一般に、ガラス製のコア・ロッドと、その周りに同軸的に配置されたガラス製の外被管を含む。コア・ロッドは、金型へガラスを注入することにより製造することができる。例えば、大部分は、例えば研磨又は火炎磨きによる再加工の必要がある。外被管は、管延伸により得ることができる。ガラス管を製造する方法は充分に周知である。プリフォームがファイバを形成するために引き延ばされるとき、外被管はコア・ロッドと融着し、ファイバ・コアはコア・ロッドから形成され、クラッドは外被管から形成される。ファイバは、プリフォームより何倍も小さい直径を有しており、このようにして、単一のプリフォームから何キロメートルものファイバを引き延ばすことが可能である。]
[0072] 側面光放射ステップインデックス型ファイバを製造するためのプリフォームの実施態様は、屈折率ｎ１を有するガラスから作製されたコア・ロッド、及び屈折率ｎ２を有するガラスから作製された外被管を含み、外被管はコア・ロッド軸線に沿ってコア・ロッドを囲繞しており、ここで、コア・ロッドと外被管の間には、実質的にコア・ロッド軸線に平行するように、実質的に屈折率ｎ３を有しているガラスから作製され、散乱中心が埋め込まれている少なくとも１つのインレイ・ロッドあるいはさもなければインレイ管が配置される。ｎ２とｎ３がは互いに異なることが好ましい。]
[0073] 散乱領域は、ファイバ延伸中に、インレイ・ロッドあるいはインレイ管から形成される。前述したように、散乱中心は、散乱粒子により、あるいは不均質領域により形成することができる。]
[0074] 本発明のプリフォームは、好ましくは、コア・ロッドと外被管の間に、コア・ロッド軸線と実質的に平行に配置された１〜１００のインレイ・ロッドを有する。これらは、１〜５０、１〜２０、１〜１０、さらには１〜５のインレイ・ロッドであることが特に好ましい。]
[0075] インレイ・ロッドから生じる散乱領域がファイバ延伸中に互いに融着されない場合、インレイ・ロッドの数は、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのコア上の個々別々の散乱領域の数に相当する。しかしながら、既に述べたように、個々の散乱領域の数がプリフォーム中のインレイ・ロッドの数に必ずしも相当する必要がないように、部分的な融着あるいは完全な融着が可能である。]
[0076] 複数のインレイ・ロッドは、互いから実質的に同じ間隔で配置することができる。しかしながら、プリフォーム中のインレイ・ロッドの正確な位置決めは前述したファイバ束のその後の外観にとって必ずしも不可欠ではなく、何故ならば、不正確な位置決めに起因する不均質性は、ファイバ束内に存在する側面光放射ファイバの多さのために互いに相殺するからである。]
[0077] プリフォームのために直径が０．２ｍｍ〜２ｍｍ、特に好ましくは０．３ｍｍのインレイ・ロッドを使用することが好ましい。このことは、インレイ・ロッドのガラスに埋め込まれている散乱中心のタイプと無関係に当てはまる。]
[0078] インレイ・ロッド又はインレイ管中の散乱中心の直径は、好ましくは１０ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に好ましくは１００ｎｍ〜１２００ｎｍでよい。]
[0079] 散乱中心としてインレイ・ロッド又はインレイ管の材料中に埋め込まれる散乱粒子を使用する場合、これらは好ましくはＳｉＯ２及び／又はＳｉＮ及び／又はＢａＯ及び／又はＭｇＯ及び／又はＺｎＯ及び／又はＡｌ２Ｏ３及び／又はＡｌＮ及び／又はＴｉＯ２及び／又はＺｒＯ２及び／又はＹ２Ｏ３及び／又はこれらの酸化物の金属単体及び／又はＢＮ及び／又はＢ２Ｏ３及び／又はＲｕ及び／又はＯｓ及び／又はＲｈ及び／又はＩｒ及び／又はＡｇ及び／又はＡｕ及び／又はＰｄ及び／又はＰｔ及び／又はダイヤモンド状炭素及び／又はガラスセラミック粒子を含む。]
[0080] 少なくとも１つのインレイ・ロッドあるいはインレイ管中の散乱粒子の濃度は、好ましくは１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ、特に好ましくは２０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍである。]
[0081] インレイ・ロッド又はインレイ管のガラスの不均質領域が散乱中心として使用される場合、少なくとも１つのインレイ・ロッド又はインレイ管中の不均質領域の濃度は、好ましくは１％〜８０％、特に好ましくは１０％〜５０％（容量％で）である。]
[0082] インレイ・ロッド又はインレイ管の不均質領域は、好ましくは相分離及び／又はそれらが埋め込まれるガラスのガラス成分の偏析によって形成される。すなわち、これらは、例えば、屈折率ｎ３を有するベース・ガラスのガラス成分の一部から形成された屈折率ｎ４を有する小滴状の複数の偏析ゾーンを屈折率ｎ３を有するガラス中に形成することが可能である。]
[0083] これらの屈折率ｎ４を有する偏析ゾーンは、従って屈折率ｎ３を有するガラス以外の他の組成を有しており、従って、他の物性、例えば別の屈折率及び／又は別の膨張係数さえ有することもできる。散乱中心として不均質領域が埋め込まれるインレイ・ロッド又はインレイ管のガラスは、好ましくはＡｓ−Ｐｂ含有ケイ酸塩ガラスから成る。そのようなガラスは、ＰｂとＡｓを含有するケイ酸塩ガラスである。この場合、不均質領域は、インレイ・ロッド又はインレイ管の周囲のガラス母材と比べて増大したＰｂ及び／又はＡｓ含有量を有することができる。]
[0084] あるいはまた、散乱中心としての不均質領域が埋め込まれるインレイ・ロッド又はインレイ管のガラスは、好ましくはフッ素を含有しているＣａ−Ｚｎケイ酸塩ガラスから成る。そのとき、不均質領域は、インレイ・ロッド又はインレイ管の周囲のガラス母材と比べて増大したフッ素含有量を有することができる。]
[0085] 本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを製造するために、少なくとも１つの前述したプリフォームは、まず最初に中間品として製造される。このために、屈折率ｎ１を有するガラスから作製されたコア・ロッドが提供され、屈折率ｎ３を有するガラスから作製された少なくとも１つのインレイ・ロッドが、コア・ロッド軸線と平行なようにコア・ロッドのまわりに配置される。前述した散乱中心は、インレイ・ロッド及び／又は複数のインレイ・ロッドのガラスに埋め込まれる。屈折率ｎ３は、好ましくはｎ２と異なる。コア・ロッドとインレイ・ロッドのまわりには、屈折率ｎ２を有するガラスから作製された外被管が、コア・ロッド及びインレイ・ロッド及び／又は複数のインレイ・ロッドが外被管内に位置するように配置されている。しかしながら、コア・ロッドと外被管の間の隙間にコア・ロッドとインレイ・ロッドを配置するに先立って又はその後に１つ又は複数のインレイ・ロッドを配置することも可能である。このようにして得られたプリフォームは、引き続いて加熱装置に固定され、その中で加熱され、当業者に公知の方法でガラスファイバを形成するために引き延ばされる。]
[0086] インレイ・ロッド及び／又は複数のインレイ・ロッドの代わりに、１つ又はそれ以上の同心的に配置されたインレイ管で進めることは等しく可能である。]
[0087] ファイバ延伸中、コアとそれぞれのインレイ・ロッド又はそれぞれのインレイ管は、コアとインレイ・ロッド又はインレイ管の間の界面で融着する。この場合、インレイ・ロッドも変形され、即ち、それがプリフォームにおいて円形の直径を有する場合、好ましくはファイバの延伸後にコアの周面上に平坦で僅かに反った領域を形成する。散乱中心がこの領域に埋め込まれている場合、ファイバ軸線に沿って延在する散乱領域がこのようにして生じる。散乱中心は、このようにしてコア周面の特定の領域上にそのまま分布される。多数のインレイ・ロッドが互いに融着する場合、散乱領域がファイバのコアの全周囲、即ちその全周面を囲むようにすることができる。]
[0088] ファイバが引き延ばされる温度は延伸温度と呼ばれ、外被管を組成するガラスの軟化温度以上である。加熱装置内での加熱中にコア・ロッド内で到達する温度がコア・ロッドのガラスの軟化温度以上であるように、外被管のガラスよりも低い軟化温度を有するガラスをコアのために使用することが通常である。しかしながら、コア・ロッドの軟化温度を外被管の軟化温度以上にし得る加熱方法も知られている。延伸温度は、好ましくはまたプリフォームにおいて使用される最高融点のガラスの軟化温度以上にある。延伸温度を設定することによって、延伸速度との相互作用によって所望の太さのファイバを得ることができるように、ガラスの粘性はファイバの延伸中に影響を受ける。]
[0089] 前述したように、散乱中心として複数の散乱粒子が埋め込まれているインレイ・ロッド及び／又インレイ管は、好ましくはコア・ロッドと同じ屈折率を有する。これは、コア・ロッド及びインレイ・ロッド及び／又はインレイ管のために同じガラスを使用することにより最も単に達成することができる。コア・ロッド及びインレイ・ロッド及び／又はインレイ管の屈折率の偏り、従ってガラスの製造中の変化を通して起こり得るファイバ・コア及び散乱領域の母材ガラスの屈折率の偏りは、勿論、同様に本発明によってカバーされる。]
[0090] ファイバ軸線に沿って延在するが完全にはコア周面を囲繞しない前記個々別々の散乱領域を得るために、本発明の方法においては、プリフォームが延伸されるときに少なくとも１つのインレイ・ロッドがコア・ロッドと融着することが意図される。１つを越えるインレイ・ロッドが使用される場合、これらは互いに完全に融着できないように配置される。しかしながら、複数のインレイ・ロッドを、それらのうちのいくつかは互いに融着するが、他のものは融着しないように配置することも可能である。このようにして、ファイバ軸線に沿って異なる幅の個々別々の散乱領域を生じさせることができる。]
[0091] しかしながら、目的のためにはファイバ軸線に沿ってコアの全周囲を囲む散乱領域を生じさせることも可能である。そのとき、散乱領域はそのまま全コア周面を占める。これは、多数のインレイ・ロッドが使用され、プリフォームが引き延ばされるときにコア・ロッドと共に且つ互いに融着するようにプリフォーム内に配置されるときに、本発明の方法によって達成される。この場合、散乱領域の厚さはインレイ・ロッドの数及び直径によつて設定することができる。しかしながら、これは、個々のインレイ・ロッドが溶融中にコア周面を囲むに充分な容積を有しているときにも可能である。]
[0092] ファイバがプリフォームから引き延ばされているときにプリフォームに負圧をかけること、即ち、プリフォームを囲む媒体の圧力より低い圧力をプリフォームの空隙中に生じるさせることが好ましい。これは、延伸プロセス中に、外被管又はクラッドのコア・ロッド又はファイバ・コア及び／又はインレイ・ロッド及び／又はインレイ管への適用をサポートし、従って１つ又は複数の散乱領域を提供する。ファイバの延伸中に、方法のこの側面は、散乱領域及び／又はコアへのクラッドの適用をサポートし、それにより引き延ばされたファイバ中の望ましくない空隙を回避するのに寄与する。]
[0093] 本発明の方法の好適な改善においては、外被管のために、その熱膨張係数が使用されたコアガラスの熱膨張係数よりも低いガラスが使用される。コアガラスは、コア・ロッド、従ってファイバ・コアを組成するガラスである。前述したように、この結果、クラッドは、得られるファイバが増大した極限強さを有するように、ファイバ・コア及び／又は１つ又は複数の散乱領域に応力を及ぼす。]
[0094] 本発明の方法は、特に好ましくは多重ファイバ延伸プラントにおいて適用される。多重ファイバ延伸プラントにおいては、ファイバの適切な数が、複数のプリフォームから同時に引き延ばされる。このようにして効率的にファイバ束を製造することが可能である。例えば、多重ファイバ延伸プラントは、ドイツ特許ＤＥ １０３ ４４ ２０５ Ｂ４及びＤＥ １０３ ４４ ２０７ Ｂ３に詳細に記載されている。実質的には、この場合、多数のプリフォームが多重ファイバ延伸プラントの加熱装置内に互いに隣りあわせで配置され、複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束が得られるように、多数の側面光放射ステップ・ファイバが多重ファイバ延伸プラントにおいて同時に引き延ばされる。]
[0095] このようにして得られたファイバ束は、さらに処理することもでき、あるいは側面光放射特性を備えた、あるいはその特性を備えていないさらに他の複数のファイバ束と共により大きなファイバ束を形成するためにさらに処理することもできる。ファイバ束を保護するために、本発明の方法の特に好適な改善によれば、少なくともサブ領域において透明及び／又は半透明のプラスチックから構成された外側クラッドがファイバ束のまわりに押出成形される。使用されるプラスチックは、好ましくは防炎性である。]
[0096] あるいはまた、ファイバ束は、少なくともサブ領域において透明及び／又は半透明の不燃性の外側クラッドをファイバ束のまわりに形成するガラスファイバで囲むことができる。これは、他のガラスファイバで包むことにより、あるいはガラスファイバの布で折り重なることにより行なうことができる。]
[0097] 本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、好ましくは、前述したように外部の透明及び／又は半透明のクラッドによって囲繞されるファイバ束において、複数の他の光学導波路及び／又は他の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバと一緒に使用される。]
[0098] 堅いファイバ束を製造するためには、プリフォームは、フレキシブルファイバ束の場合のように代表的には５０μｍ〜１５０μｍの直径を有するファイバを形成するようには引き延ばされず、およそ０．５ｍｍ〜１ｍｍの直径を有する堅い側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを形成するように引き延ばされる。その後、これらの堅い個々のファイバのおよそ２００〜１００００は、その直径がおよそ１０ｍｍ〜６０ｍｍとなり得るようにクラッド管内に密に充填され、およそ０．５ｍｍ〜２０ｍｍの直径を有する堅いファイバ束を形成するために引き延ばされる。このファイバ束は、実質的にフレキシブルファイバ束と同じ側面光放射特性を有する。このは、とりわけ、正確に直線的な照明のために代表的にはおよそ２ｍの長さまで使用される可能性を生じる。二次元又は三次元の目的物は、直線的なファイバ・ロッドから熱成形、例えば曲げ及び／又はプレスによって製造することができる。これらは全て、以下に挙げられた照明解決策、あるいはさもなければ書体などであり得る。さらに、平坦なファイバ・ロッド又は一般に非円形の堅いファイバ・ロッドもしくはプレートを製造することも可能である。堅い個々のファイバから及びフレキシブルファイバから構成されるファイバ束は、いずれも本発明の目的にとって用語「ファイバ束」によりカバーされる。]
[0099] 本発明のファイバ束は、建築物における内部空間及び／又は正面を目立たせて照明するために使用することができる。この場合、ファイバ束を内部空間の構成部分の輪郭、例えば通路、支持要素、建物の輪郭などに沿って取り付け、それらを適当な光源に接続することが好ましい。かくして、側面光放射ファイバを備えたファイバ束によって建物又は建物部分の輪郭を調節し、線形光源を付与することが可能である。]
[0100] 本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束を、乗り物、特に自動車、航空機、船舶及び／又は列車の内部空間を目立たせて照明する目的で使用することが特に好ましい。この場合、ファイバ束はあらゆる所望のポイントに取り付けることができ、あるいはこれらの内部空間の輪郭に配置することができる。光がファイバ束へカップリングされると、好ましくはこれらの輪郭に沿って発光帯あるいは発光ラインとして現われる。ファイバ束は防炎性の材料だけを含んでいるように形成することができるので、それ自体、非常に厳しい防火安全規制を満たすことができる。これにより、全ての種類の乗り物における使用に特に適したものとなる。自動車内での本発明のファイバ束の好適な取り付け位置は、例えば、ドア内部の内張りとすることができ、このようにしてドア開閉具、肘掛け、内張り材料の移行部などにおけるくぼみの輪郭を強調することが可能である。航空機と船舶の場合には、窓帯、手荷物コンパートメントなどに沿って取り付けを行うことができ；同様に、座席又は座席に配置された内張り及び／又はテーブル要素の輪郭照明も可能である。本発明のファイバ束は、航空機及び船舶内において脱出路をマークするために有利に使用することができる。]
[0101] 同様に、家具、特に腰かけ家具、乗り物座席、デザインインテリア及び／又はキッチンの一部として本発明のファイバ束を使用することが好ましい。ファイバ束が例えば肘掛け椅子、ソファー、シートなどのような腰かけ家具の継ぎ目に組み込まれる場合、ファイバ束が取り付けられたときに、家具のこれらの部分の輪郭は発光帯として強調することができる。棚、戸棚に一体化することによって、特定の光結果でデザインインテリア全体をこのようにしてファッション化することが可能である。]
[0102] 特に、自動車構造においては、ヘッドライトも特別の照明装置によりメーカーの反復認識価値を生じるためにますます使用されている。従って、幾つかの自動車ヘッドライトは、低い光線を取り囲む駐車灯リングを有し、光のスイッチが入れられたときに殆ど均質的に発光するリングとして現われる。他のメーカーは、例えば、それらのヘッドライト中に細長いＬＥＤを使用している。本発明のファイバ束は、好ましくは、ヘッドライト、特に全てのタイプの乗り物のヘッドライト、特に好ましくは自動車のヘッドライトにおいて使用される。本発明のファイバ束により、ヘッドライトにおいてあらゆる所望の好ましくは均質的に発光する構造も生じさせることが可能になる。様々な理由のために、ＬＥＤもまた自動車ヘッドライトにますます適用されている。ストリップ状に配置されたＬＥＤとは対照的に、本発明の使用は、照明を作り出すのに僅かのＬＥＤで充分であるという利点を有する。さらに、ＬＥＤから構成されたストリップとは対照的に、個々の光の点は目に見えず、これはまたデザイン上の理由のためにも好ましいと言える。また、１つ又はそれ以上のＬＥＤを本発明のファイバ束の端面へカップリングすることができる。本発明の使用の範囲に含まれるのは、位置光としてのヘッドライトの内部の機能であり、これはまた例えば駐車灯として及び／又は昼間走行灯としての適用を含む。]
[0103] 本発明のファイバ束のさらに好適な使用は、乗り物、特に自動車、航空機、船舶及び／又は列車の輪郭照明である。適切な乗り物については、この輪郭照明は、場合によっては、所定の位置明かりを置き換え又は補足でき、従って道路の安全性に寄与することができる。]
[0104] また、空中浮揚の乗り物、例えば航空機、ヘリコプター、飛行船などのための滑走路を照明する目的での本発明のファイバ束の使用も好ましい。現在まで、滑走路は、一列に配置された多数の白熱灯で照明されている。これらは制限された耐用年数を有しており、そのために、空港の経営においてはそのような列における破損した白熱灯を交換し続けることが絶え間なく必要である。本発明のファイバ束を滑走路に沿って及び／又はさらにそれらの中間に配置すると、暗闇及び／又は視界が悪い状態での滑走路の位置を標識する線形の発光構造が生じる。光源は、滑走路の直接近くに位置することさえ必要のない僅かの中心点でファイバ束へ光をカップリングすることができる。本発明のファイバ束は、可能な限りメンテナンスの必要がなく、そのため、この滑走路の照明のメンテナンスは用いられる少数の光源に制限される。例えば、このようにして空港の離着陸滑走路をマークすることが可能であり、さらにまた航空母艦、ヘリコプターの発着領域及び他の空中浮揚の乗り物の離着陸滑走路をマークすることが可能である。]
[0105] 本発明によってカバーされる前述したシートの好適な適用は、ディスプレイのバックグラウンド照明である。ディスプレイは、あらゆる種類の装置を指示し得るが、好ましくはフラット・スクリーン、例えばコンピューター・モニター、フラット・スクリーン・テレビジョンセット、移動電話のディスプレイ及びＰＤＡ（パーソナル・ディジタル・アシスタント：形態情報端末）である。現在まで、バックグラウンド照明を必要とする大きなフォーマットのディスプレイは、ディスプレイの端にあるいはさもなければディスプレイのディスプレイ面の背後に配設された蛍光灯により照明されている。目標はディスプレイ面をできるだけ均質に照らすことであり、そのために、蛍光灯及びディスプレイ面の間に、蛍光灯により放射された光を均質化する拡散プレートが通常配置されている。例えば蛍光灯がディスプレイの端に配設されていれば、光は拡散プレートへ例えば横方向にもカップリングすることができる。しかしながら、その場合、拡散プレートは光学導波路として作用する。比較的小さなディスプレイについて、例えば移動電話及び／又はＰＤＡディスプレイについては、光は、通常、ＬＥＤから拡散プレートへ横方向にカップリングされる。最近、ＬＥＤ照明は、蛍光灯で照明するよりもよりコスト効率であるため、比較的大きなディスプレイにより頻繁に適用されている。ＬＥＤ使用における問題は、それにより充分に均質的に照明された光輝面を満足させ得るべきことである。本発明の側面光放射ファイバ束はその矯正を提供することができる。拡散プレートの背後への要求あるいはさもなければ拡散プレートなしかどうかに依存して、それらがディスプレイ面の背後の適当な構造中に配置されると、ＬＥＤは、側面光放射特性を備えた１つ又は複数のファイバ束がディスプレイのバックグラウンド照明を保証するように、ファイバ束の端面へ光をカップリングすることができる。さらに、ファイバ束の配置が横方向に放射された光の強度プロファイルと調和すれば、それによりコスト効率良くディスプレイのための大面積の均質なバックグラウンド照明を得ることもできる。]
[0106] 前記した用途は全て、そのようなシートの助けによって同様に可能である。特に、そのようなシートを、腰かけ家具の着座領域の一部としてだけでなく、織物について公知の衣類及び全ての適用の一部としてデザインすることも可能である。
本発明を、添付図面を参照してさらに以下に説明する。]
図面の簡単な説明

[0107] 従来技術の側面光放射しないステップ・インデックス型ファイバのファイバ軸線に沿った縦断面を示す。
従来技術の側面光放射しないステップ・インデックス型ファイバの横断面を示す。
コアの全周囲を囲む散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのファイバ軸線に沿った縦断面を示す。
コアの全周囲を囲む散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの横断面を示す。
ファイバ軸線に沿ったサブ領域においてコアの全周囲を囲む散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのファイバ軸線に沿った縦断面を示す。
ファイバ軸線に沿ったサブ領域においてコアの全周囲を囲む散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの横断面を示す。
ファイバ軸線に沿ったコア周囲のサブ領域上に延在する個々別々の散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのファイバ軸線に沿った縦断面を示す。
ファイバ軸線に沿ったコア周囲のサブ領域上に延在する個々別々の散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの横断面を示す。
ファイバ軸線に沿ったサブ領域上のコア周囲のサブ領域上にそれぞれ延在する個々別々の散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのファイバ軸線に沿った縦断面を示す。
ファイバ軸線に沿ったサブ領域上のコア周囲のサブ領域上にそれぞれ延在する個々別々の散乱領域を有する本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの横断面を示す。
散乱中心が埋め込まれているインレイ・ロッドを含む、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの製造のためのプリフォームを示す。
側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束を示す。
散乱中心が埋め込まれているインレイ管を含む、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの製造のためのプリフォームを示す。
多重ファイバ延伸プラントの概略を示す。
本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバが支持要素と安定化要素の間に固定されている場合のシートを通してファイバ軸線を横切る断面を示す。
本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバが支持要素に埋め込まれている場合の別のシートを通してファイバ軸線を横切る断面を示す。
本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバがファイバ束として支持要素上に固定され、その構造がハウジング内に閉じ込められている場合のシートを通してファイバ軸線を横切る断面を示す。
光源を接続するための手段を有するシートを示す。
ディスプレイのバックグラウンド照明用の本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを有するシート状要素を含むディスプレイの概略断面を示す。
図１１に対応するが、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの両端面に光源を接続のための手段を有するシートを示す。
側面光放射特性を有するファイバ束を適用した航空機内部を示す。
側面光放射特性を有するファイバ束を備えた自動車ヘッドライトを示す。
側面光放射特性を有するファイバ束を備えたさらに別の自動車ヘッドライトを示す。
照明により頂端を目立たせた建物を示す。
発光滑走路のマークを有する空港の滑走路を示す。
Ｐｂ含有ガラス中の球状散乱粒子のＳＥＭ／ＥＤＸ写真を示す。
Ｐｂ含有ガラスの不均一サイズ分布を有する球状散乱粒子のＳＥＭ／ＥＤＸ写真を示す。
散乱中心が埋め込まれたＰｔ粒子によって生じた側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束の写真を示す。
相分離及び／又は偏析によって散乱中心が生じた側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束の写真を示す。
ファイバ長さの関数として本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの輝度分布の測定曲線を示す。
ファイバ長さの関数として本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの輝度分布の測定曲線を示す。
堅い形態の本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含む堅いファイバ・ロッドの横断面を示す。] 図１１
[0108] 図面は全て概略であり、それらの要素の直径は一定の比例に応じておらず、また、全ての要素の互いに対する相対的な寸法比率は実際の対象物において図面から外れることができる。]
[0109] 図１ａは、従来技術のステップ・インデックス型ファイバのファイバ軸線（Ａ）に沿った縦断面を示している。このステップ・インデックス型ファイバは、屈折率ｎ１を有するコア（１）から成る。上記コアの全周囲は、屈折率ｎ２を有するクラッド（２）によって囲繞されている。入射光（４）は、より小さな屈折率ｎ２のために全反射がクラッド（２）で生じるので、コア（１）内をガイドされる。しかしながら、全反射の条件は、クラッドに当たる光の制限角度まででのみ可能であり、その角度はコアとクラッドの屈折率の値に依存する。制限角度βＭｉｎは、ｓｉｎ（βＭｉｎ）＝ｎ２／ｎ１により計算することができ、βＭｉｎはファイバ軸線に垂直な平面から測定される。] 図１ａ
[0110] ファイバ・コアとそれを囲むクラッドの屈折率は、同様に、ファイバ軸線（Ａ）から測定されて、ファイバの端面に当たってファイバへカップリングすることができる光の最大角度について表示する受入角度αＭａｘにとって決定的である。ファイバの開口数ＮＡは、ファイバが傾斜した入射光をカップリングする能力の尺度として使用することができる。それは、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎ（αＭａｘ）＝（ｎ１２−ｎ２２）１／２として計算され、ｎは光がファイバへカップリングされる前に横断する媒体の屈折率を表わす。]
[0111] 図１ｂは、図１ａのファイバの横断面、即ちファイバ軸線（Ａ）を横切る断面を示している。図１ａ及び１ｂに図示されているファイバは、散乱領域を含んでいないので側面光放射特性を有していない。] 図１ａ 図１ｂ
[0112] 図２ａは、ファイバ軸線（Ａ）に沿った縦断面で本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを示している。このファイバは、偏析及び／又は相分離により生じた散乱粒子が散乱中心として埋め込まれているガラスで作製された領域（３）を有しており、それはファイバのコア（１）とクラッド（２）との間に位置し、コア（１）の全周囲を囲繞している。ファイバへカップリングされた光（４）は、角度βＭｉｎを超えてさえも、この領域（３）における散乱中心によって、ファイバから外側へ、即ち半径方向にカップリング・アウトされる。散乱中心（３）の存在なしでは、全反射の条件がさもなければ満たされるであろうし、ファイバは実質的にコア（１）内で光をガイドするであろう。光（４）をカップリング・アウトする原因は、領域（３）に埋め込まれた散乱中心上の光（４）の散乱である。その母材に散乱中心が埋め込まれているこの領域（３）の材料は、好ましくはコア（１）の材料と同じ屈折率ｎ１を有するため、光（４）の大部分は母材材料による妨害もなく散乱粒子に達することができる。散乱中心との個々の又は複数の相互作用を通して、光はその当初の入射角から散乱中心によって偏向でき、クラッド（２）への衝突角度が低減してβＭｉｎより小さいという効果になり、光はファイバからカップリング・アウトすることができる。クラッド（２）上への入射角がβＭｉｎより大きければ、衝突及び／又は散乱中心との相互作用に依存して、領域（３）中へのあるいはコア（１）中への逆反射（再帰反射）が起こる。] 図２ａ
[0113] 領域（３）を通る過程において、光（４）がランダムにあらゆる散乱中心に当たらなければ、それはクラッド（２）に当たり、あたかも埋め込まれた散乱中心を有する領域が存在しないかのように挙動する。このことは、この場合、光が領域（３）を透過する角度、従って光がクラッド（２）に衝突する角度はβＭｉｎより大きく、光はクラッド（２）によって領域（３）中へ再び再帰反射（逆反射）される、ということを意味する。前述した場合におけるように、その一部については再帰反射された光は散乱中心に再び当たり、その結果として、最終的にファイバからの光束のカップリング・アウトにつながり得るビーム路が生じることができるか、あるいはコア（１）中をガイドされる。]
[0114] この典型的な実施態様では、領域（３）がコアの全周囲を囲むということは、図２ａによるファイバの横断面を示す図２からよく見てとれる。] 図２ａ
[0115] 図３ａにおいては、埋め込まれた散乱中心を有する領域（３）は、ファイバ軸線（Ａ）に沿って延在し、図３ｂにおけるような断面に従ってコア（１）の全周囲を囲む散乱中心を埋め込んだ交互に現れる領域を有し、散乱中心が埋め込ていないファイバ軸線（Ａ）に沿った領域と交互するように形成されている。コア（１）中をガイドされた光（４）が埋め込まれた散乱中心を有する領域（３）に当たると、光（４）は前述したメカニズムに従って特定の可能性で半径方向にカップリング・アウトできる。しかしながら、コア（１）中をガイドされた光（５）が埋め込まれた散乱中心のない領域に当たれば、その大部分は妨害されずにこれらの領域を通過する。何故ならば、好ましいように、それらはコア（１）と同じ屈折率ｎ１を有しており、クラッド（２）での全反射によってファイバ中をガイドされ得るためである。カップリング・アウトされた光の量は、埋め込まれた散乱中心を有する散乱領域（３）と埋め込まれた散乱中心を有しない領域との間の間隔の目標設定により設定することができる。しかしながら、既に述べたように、他のパラメーターもまたカップリング・アウト効率の要因となる。] 図３ａ 図３ｂ
[0116] 図４ａは、相分離及び／又は偏析によって生じた散乱中心が埋め込まれているガラスで作製され、ファイバ軸線（Ａ）に沿って、しかしコア周囲の部分的な領域上のみに延在する個々別々の領域（３）を有しているファイバ軸線（Ａ）に沿った本発明のステップ・インデックス型ファイバの縦断面を示している。これも、特に図４ｂによる横断面を参照することによって見てとることができる。換言すれば、この場合、コア周面の部分的な領域だけ、散乱中心が存在する領域（３）によって被覆されている。この場合、従って、光をカップリング・アウトする機能を有する個々の領域を有する。既に述べたように、これらの個々の領域は、コア・ロッドとのインレイ・ロッドの融着によって製造され、インレイ・ロッドは散乱中心が埋め込まれているガラスから成る。散乱中心は、相分離及び／又はガラス自体の偏析によって生成されることが特に好ましい。しかしながら、埋め込まれた散乱粒子を使用することは同様に可能である。図４ｂに図示されている形状は、純粋に概略的なものであると理解されるべきである。埋め込まれた散乱中心を有する個々の領域（３）は、所望の任意の方法で形成することができる。実質的に、融着プロセスは、この個々の領域（３）の実際の形状を決定する。図２ａを参照して説明したように、光（４）は、埋め込まれた散乱中心を有する個々の領域（３）を通してファイバから半径方向にカップリング・アウトすることができる。] 図２ａ 図４ａ 図４ｂ
[0117] 図３ａによる実施態様と同様にして、図４ａに従って散乱中心を埋め込んだ個々の領域（３）が存在する場合、個々の領域（３）にファイバ軸線（Ａ）に沿ったそれらの範囲の複数のセグメント上のみに散乱中心を設けることも可能である。そのようなファイバのファイバ軸線（Ａ）に沿った縦断面は、図５ａに図示され、図５ｂに横断面が図示されている。] 図３ａ 図４ａ 図５ａ 図５ｂ
[0118] 図６ａは、コアの全周囲を囲む散乱中心を埋め込んだ領域を有し、あるいは、コア周囲のサブ領域上でのみコアを囲繞し、ファイバ軸線（Ａ）に沿って延在し、散乱中心を埋め込んだ個々別々の領域を有する、本発明の側面光放射側インデックス型ファイバを製造するのに適したプリフォーム（１０）を示している。従って、それは、本発明の側面光放射ファイバの一次製品として必要であり、従ってまた本発明のファイバ束のためにも必要である。プリフォーム（１０）は、コア・ロッド（１１）を含んでおり、その周りにインレイ・ロッド（１３）が配置されている。コア・ロッド（１１）とインレイ・ロッド（１３）は外被管（１２）によって囲まれている。ほとんどの場合、コア・ロッド（１１）と外被管（１２）は互いに同軸的に整列され、即ち、コア・ロッド（１１）と外被管（１２）の軸線は互いに実質的に一致して置かれ、また、少なくとも１つのインレイ・ロッド（１３）がコア・ロッド（１１）と外被管（１２）の間に位置する。１つ又は複数のインレイ・ロッド（１３）の軸線は、一般にコア・ロッド（１１）と外被管（１２）の軸線と平行するように整列される。] 図６ａ
[0119] コア・ロッドは、屈折率ｎ１を有するガラスから成り、外被管は屈折率ｎ２を有するガラスから成る。インレイ・ロッドは、散乱中心が埋め込まれている屈折率ｎ３を有するガラスから成る。インレイ・ロッド（１３）のガラスの屈折率ｎ３は、クラッドの屈折率ｎ２より大きいことが好ましい。インレイ・ロッド（１３）のガラスの屈折率ｎ３は、コアの屈折率ｎ１より全く同じ大きさかあるいはより大きいことが特に好ましい。何故ならば、コア中をガイドされた光は、このようにして効率的に散乱中心が存在する領域へ透過することができ、それにより、光は高い効率でファイバから側方にカップリング・アウトできるためである。この場合、ｎ１≦ｎ３＞ｎ２を保持するように２つの条件が互いにリンクされることが特に非常に好ましく、その場合には、そこでｎ１＞ｎ２を保持することが特に好ましい。]
[0120] 機械的な応力下でファイバを得るために、外被管（１２）のガラスは、前記したように、好ましくはその熱膨張がコア・ロッド（１１）のガラスのそれより小さいように選択される。]
[0121] プリフォーム（１０）が引き延ばされると、コア・ロッド（１１）はファイバ・コア（１）になり、外被管（１２）はクラッド（２）になる。ファイバ延伸中、埋め込まれた散乱中心を有するインレイ・ロッド（１３）はコア・ロッド（１１）及び外被管（１２）と融着し、散乱中心が埋め込まれている領域（３）になる。このプロセスにおいて、インレイ・ロッド（１３）を互いに融着させることも同様に可能である。相応して強い融着が起これば、及び／又はインレイ・ロッド（１３）の適切な数がプリフォーム（１０）中で得られていれば、ファイバ延伸中に、インレイ・ロッド（１３）は、埋め込まれた散乱中心を有し、図２ａ〜３ｂに従ってファイバ・コア（１）の全周囲を囲む領域（３）を形成することができる。インレイ・ロッド（１３）の互いの融着が不完全であれば、図４ａ〜５ｂに従って埋め込まれた散乱中心を有する個々別々の領域（３）が得られる。] 図２ａ 図２ｂ 図３ａ 図３ｂ 図４ａ 図４ｂ 図５ａ 図５ｂ
[0122] 図６ｂには、多数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）を含むファイバ束（２３）が例示されている。本形態においては、それは、機械的な負荷に対して束を保護し、前記したように、プラスチック及び／又はガラスファイバから成ることができる外側クラッド（２４）によって囲まれている。] 図６ｂ
[0123] 図６ｃは、好ましくは相分離及び／又は偏析によって生じた散乱中心が埋め込まれているガラスで作製されたインレイ管（１３１）を含む側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを製造するための、同様に本発明によってカバーされるプリフォーム（１０）を示している。同様に散乱粒子を散乱中心として埋め込むことが可能である。プリフォーム（１０）は、同様にコア・ロッド（１１）を含み、その周りにインレイ管（１３１）が配置されている。コア・ロッド（１１）とインレイ管（１３１）は、それらの部分のために外被管（１２）によって囲まれている。ほとんどの場合、コア・ロッド（１１）、インレイ管（１３１）及び外被管（１２）は、互いに同軸的に整列され、即ち、コア・ロッド（１１）、インレイ管（１３１）及び外被管（１２）の軸線は互いに実質的に一致して置かれており、また、インレイ管（１３１）はコア・ロッド（１１）と外被管（１２）との間に位置する。] 図６ｃ
[0124] コア・ロッド（１１）は屈折率ｎ１を有するガラスから成り、外被管（１２）は屈折率ｎ２を有するガラスから成る。インレイ管（１３１）は、散乱中心が埋め込まれている屈折率ｎ３を有するガラスから成る。屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３は、図６ａを参照して説明した関係を満たすことが好ましい。] 図６ａ
[0125] 図７は、多重ファイバ延伸プラントにおける多数のプリフォーム（１０）からのファイバ（２２）の同時ファイバ引き延ばしを示している。プリフォーム（１０）は加熱装置（２０）内へ導入される。少なくともプリフォーム（１０）の下部領域は延伸温度に至らされる。加熱装置（２０）は、通常、多数の加熱ブッシュを含み、各プリフォーム（１０）は一つの加熱ブッシュに割り当てられる。プリフォーム（１０）の加熱手段は、通常、加熱ブッシュに含まれる。図面によれば、多数のファイバは（２２）は同時に引き延ばされ、偏向ローラー（２１）によって偏向され、巻取スプールに巻き取られる。巻取スプール上に位置するのは、この場合、外側クラッドによって囲まれないファイバ束（２３）である。ファイバ束中のファイバの数は、同時に引き延ばされたファイバ（２２）の数に相当する。] 図７
[0126] 図８は、本発明に係るシートの設計原理を、ファイバ束軸線（Ａ）を横切る断面として示している。個々の複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）は、ここでは、透明な支持要素（７１）の上に単層として接合され、かくしてそれにより固定される。複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）により放射された光（４）は、支持要素（７１）を透過し、そこからあらゆる可能な空間方角へ好適に放射される。ステップ・インデックス型ファイバに面していない支持要素（７１）の表面は、従って、好ましくは均質的に発光する放射面として作用する。安定化要素（７２）は、複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの背面側に接続され、それによってこれらは支持要素（７１）及び安定化要素（７２）と一緒にサンドイッチ構造を形成する。例えば、接合により簡単に固定することができるアルミホイルを安定化要素（７２）として使用することができる。] 図８
[0127] 図９は、透明なプラスチックが主に平行に整列されている複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）上に押出成形され、このようにして支持要素（７１）を形成する場合の一変形例を例示している。これは、射出成形プロセスとして、あるいは準エンドレス様式の押出プロセスとして部分ごとに行うことができる。複数のステップ・インデックス型ファイバにより放射された光（４）は、この場合、好ましくはシートの両表面により放射することができる。しかしながら、同様に、その強さは増大するけれども光を１つの方角へのみ放射することができるように、シートの一つの表面に反射層を設けることは可能である。] 図９
[0128] 図１０においては、複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、少なくとも互いに離間したその中に多数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）が含まれているファイバ束（２３）の構成部材として存在する。ここで、この実施例においては、複数のファイバ束（２３）は、反射性カバー層を備えた支持要素（７１）に固定される。全配置は好ましくは封入される。複数のファイバ束（２３）により放射された光（４）は、この場合、封入材（７５）を透過する。後者は透明なプラスチックから成ることができる。しかしながら、シートの気密カプセル化を可能にするような他の材料も同様に可能である。勿論、この封入解決の場合のファイバ束（２３）の代わりに、複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）も支持要素（７１）に固定されることが可能である。] 図１０
[0129] 図１１は、複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）及び／又は複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含む複数のファイバ束（２３）が主に平行に整列されている場合のシートを示している。この場合、ステップ・インデックス型ファイバ（２２）及び／又はファイバ束（２３）は、互いに固定することができ及び／又は支持要素（７１）及び／又は安定化要素（７２）（図示せず）に接続することができる。光源（８１）は、本発明の複数のステップ・インデックス型ファイバ（２２）及び／又は複数のファイバ束（２３）の端面へカップリングすることができる。このために、複数のステップ・インデックス型ファイバ（２２）及び／又は複数のファイバ束（２３）は、水平な配置がカップリング・イン面（８２）に変換されるように光学導波路束（８３）により組み合わされる。複数のステップ・インデックス型ファイバ（２２）の端面は、好ましくはカップリング・イン面（８２）においてできるだけしっかりと組み合わされる。光が、光源（８１）からカップリング・イン面（８２）を介して複数のステップ・インデックス型ファイバ（２２）及び／又は複数のファイバ束（２３）の中へ、従ってシートの中へカップリングされれば、平行に配置された複数のステップ・インデックス型ファイバ（２２）及び／又は複数のファイバ束（２３）を通して側方へカップリング・アウトでき、そのエリアにより放射できる。] 図１１
[0130] 図１３によれば、シートはまた、光がファイバ束（２３）及び／又は複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）へ両方の端面からカップリングできるように、２つのカップリング・イン面（８１、８２）を有することができる。しかしながら、複数のファイバ束（２３）及び／又は複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）の配置のタイプに依存して、より多くの数のカップリング・イン面（８１、８２）も可能である。] 図１３
[0131] 図１２は、ディスプレイのバックグラウンド照明用の本発明のシート状要素を含むディスプレイの概略断面を例示している。この場合、ディスプレイ装置（９１）は、互いに平行に配置され、また互いに離間され、それぞれ多数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）を有している多数の光学導波路束（２３）によって背面照明される。ファイバ束（２３）は、好ましくはファイバ束（２３）に面する側が銀色にされた支持要素（７２）上に固定されている。ディスプレイ装置（９１）は、例えば、２枚の分極プレートとその間に液晶を有するＴＦＴ装置でありえる。ファイバ束（２３）により放射された光（４）はＴＦＴ装置を透過する。この適用例においては、光源（８１）としてＬＥＤを使用することが特に好ましい。] 図１２
[0132] 航空機の内部、例えば旅客機のキャビンは、図１４に例示されている。本発明の複数の側面光放射ファイバを含む複数のファイバ束は、航空機キャビン内での多種多様な用途に使用することができる。ファイバ束の外側クラッドが防炎性の材料から形成されているときは、そうでなければガラスを含んでいるファイバ束は、旅客機の許可に責任を負う当局の許可規則及び適用され得る製造業者要件を満たす。図１４においては、複数の側面光放射ファイバ束は、時折広いバンドとして図示されているが、この図示は本当の寸法である必要はない。通常は、ファイバ束は、発光ラインとして現われる細いファイバ紐として使用される。] 図１４
[0133] そのような発光バンドは、航空機キャビンの窓に沿って及び／又はそのまわりに、手荷物保管のコンパートメントに沿って及び／又はそのまわりに、あるいは内部パーティションに沿って及び／又はそのまわりに、輪郭照明（３０）として取り付けることができる。一般に、輪郭照明の全ての形状が航空機キャビンの内部で可能である。側面光放射ファイバ束は、航空機内部の通路（３１）をマークするために航空機キャビンの床に取り付けることができる。この通路標識（３１）は、非常口への通路を標識するために特に有利である。同様に、座席（３３）用の輪郭照明として側面光放射ファイバ束を使用することが可能である。色に関連する雰囲気は、着色された及び／又は調整可能なＲＧＢ光源により光をカップリング・インすることによって、日中の時間又は飛行期間に応じて得ることができる。装飾的な結果に加えて、これらの適用は、乗客のために睡眠段階をサポートするために設定されるキャビン内での夜間条件を設定するために周囲の光を小さくできるが、乗客が彼らの着席場所を見つけることをまだ可能にするという利点を有する。特に睡眠段階を含む長距離フライトの乗客にとって旅行をよりストレス・フリーとしえることが認められた。同じことは、光に関連する雰囲気が、例えば乗客のバイオリズムの関数として設定される異なるフライト段階において、異なって着色された光に関連する雰囲気について当てはまる。従って、航空機キャビンの内部において色によって設定することができる適切な夜間機器及び光に関連する雰囲気にさらに高い価値がおかれる。]
[0134] 複数の側面光放射導光ファイバがシートの形態で使用されれば、例えば、紡織繊維でそれらを織成することによって、それらは座席カバーの織布に一体化することができる。そこで、輪郭照明を実行するだけでなく、座席（３２）の表面部分などの区域の発光様式でのファッション化にもファイバを使用することが可能である。]
[0135] 図１５ａは、側面光放射ファイバ束が照明の仕事を引き受ける自動車ヘッドライト（４０）を示している。この実施例においては、それらはリング（４１）としてすれ違いビーム（４２）及び／又は走行ビーム（４２）を囲む。複数の側面光放射ファイバ束は、このように駐車灯及び／又は昼間走行灯としてヘッドライト（４０）の内部で使用することができる。] 図１５ａ
[0136] 図１５ｂは、同様に主ヘッドライト（４２）の下のストランドとして側面光放射ファイバ束（４５）が配置されている自動車ヘッドライト（４０）を例示している。この実施例においても、装飾的機能の他に駐車及び／又は昼間走行灯としての仕事を実行することが可能である。] 図１５ｂ
[0137] 自動車ヘッドライト（４０）内での本発明のファイバ束（４１、４５）の適用は、ファイバ束（４１、４５）が少なくとも主にガラスから成るので有利であり、かくして侵略性物質の作用によって増幅し得る熱及び屋外暴露に耐性がある。ガラス製の本発明のファイバ束は、プラスチック製の側面光放射ファイバ束よりも屋外暴露及び熱負荷に対する感受性がそれほどない。さらに、プラスチック製ファイバ束へカップリングできるよりも非常に高いパワーをガラス製ファイバ束へカップリングすることができる。]
[0138] 同様に、特にＬＥＤは、白熱灯あるいはガス放電ランプと比べて小さいそれらの放射面は大容積の光学システムなしで効率的なカップリング・インを可能にするので、側面光放射ファイバ束へのカップリングに特に良く適している。それにより、自動車ヘッドライトにおけるコスト、重量及びスペースを節約することが可能である。バンド形状で配置されたＬＥＤの取り付けとの対照によって、自動車ヘッドライト（４０）における側面光放射ファイバ束（４１、４５）の使用は、個々の発光点の審美的に魅力がない印象が発生しないように光が均質に放射され、他の交通ユーザは多数の発光点によりいらいらされず、発光効果は殆ど角度に依存せず、またＬＥＤの数は減少し、それによりヘッドライトを使用するときにエネルギーを節約でき、そしてこれは引き続いて乗り物の燃料消費及び従ってそのＣＯ２放出を低下できる、という利点を有する。]
[0139] 図１６は、建物（５０）の部分の輪郭照明（５１）を示している。本実施例において、建物は、そこに取り付けられた側面光放射ファイバ束により見る人に発光して見えるクーポラ状の屋根の輪郭外形の高層ビルである。] 図１６
[0140] 図１７は、側面光放射特性を有する本発明のファイバ束の航空機（６０）のための滑走路標識としての適用を例示している。側部の標識（６１）及び中心のストリップ（６２）の両方は、前述したように、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバによって有利に実行される。] 図１７
[0141] 図１８は、インレイ・ロッド（１３）及び／又はインレイ管（１３１）のために好適に使用することができるガラスのＳＥＭ／ＥＤＸ写真を示している。当業者に一般に知られているように、ＳＥＭは走査型電子顕微鏡の略語を表わす。その機能的な原理は、そこでは対象物を走査するために細い電子線を使用することに基づいている。このプロセスにおいては、対象物から出現する電子又は後方散乱させられた電子、あるいはそのほかに他の信号が同時に検知される。記録された電流は、割り当てられたピクセルの強さの値を決定する。ＥＤＸは、エネルギー分散型Ｘ線分析法を表わし、これは同様に当業者に周知である。この方法は、特にμｍ範囲の表面上の化学分析に適している。] 図１８
[0142] 図１８に示されているイメージ全体は、ガラス・サンプルのおよそ７μｍの広さの領域を示している。本例の場合、Ｎａ−Ａｌ−Ｋ−Ａｓ−Ｐｂケイ酸塩ガラス、従ってＰｂ含有ガラスがこの方法で検査された。円形の光スポットは、ガラスに埋め込まれている散乱中心を示し、ここではほぼ同じサイズ分布を有し、実際には球状である。それらの直径はおよそ１００ｎｍ〜６００ｎｍである。ＥＤＸスペクトルの評価結果は、品質の点では、球状の散乱中心はそれらを囲むＮａ−Ａｌ−Ｋ−Ａｓ−Ｐｂケイ酸塩ガラスと同じ組成を有するが、相当に高いＡｓ及びＰｂの含有量を示した。従って、散乱中心は偏析生成物であると考えられる。これらは、ファイバ延伸前にガラス中に既にあり、それがなぜこのガラスが乳白色に見えるかの理由である。] 図１８
[0143] 図１９は、同様に別のＮａ−Ａｌ−Ｋ−Ａｓ−Ｐｂケイ酸塩ガラスのＳＥＭ／ＥＤＸ写真を図１８と同じスケールで例示している。ここでの著しい特徴は、混ざっている２つの異なるサイズ・クラスの散乱中心の存在である。ここでも同様に、これらの散乱粒子がＡｓ及びＰｂの高い含有量を有しているというＥＤＸスペクトルに基づいて、それらは、それらを囲むガラス母材の偏析生成物として形成されると考えられる。] 図１８ 図１９
[0144] 図２０は、その散乱中心が散乱中心として埋め込まれたＰｔ粒子によって生じている側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束の写真を示している。図２０に見られるように、そのようなファイバは、図示のファイバ束長さに亘って非常に均一な輝度プロファイルで効率的な側方カップリング・アウトを示すが、また光が個々に強く発光する点を示す。これらの光が強く発光する点は、用途に依存して望むことができ、あるいは望まないことができる。] 図２０
[0145] 図２１は、その散乱中心が前記したように相分離及び／又は偏析によって生成した本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）を含む本発明のファイバ束（２３）の写真を例示している。図２０と比較した著しい特徴は、図示の本発明のファイバ束がファイバ束長さに亘って非常に均一な輝度プロファイルを有し、さらに、非常に均一に発光する、即ち光が個々に明るく発光する点は見られないということであり、そのためにファイバ束（２３）は均一に発光するストリップとして現われる。] 図２０ 図２１
[0146] 図２２は、ファイバの端面からの距離に対してプロットした、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（９０、９１、９２）の側方放射の測定した輝度を示している。曲線（９２）は、散乱中心が偏析及び／又は相分離によってではなくＰｔ粒子を添加することにより生じた場合の本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを表わす。距離の関数としての輝度の測定は、側面光放射ファイバの輝度分布プロファイルを与える。殆どの用途については、できるだけ大きな距離に亘ってできるだけ強い輝度を持つことが望ましい。図２２における輝度の値は任意の単位で特定される。曲線（９０）は、直径３００μｍの３つのインレイ・ロッドを備えたプリフォームから引き延ばされた本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの輝度分布プロファイルを示し、上記インレイ・ロッドは相分離及び／又は偏析から得られた不均質領域が散乱中心として埋め込まれているガラスから成る。これと反対に、曲線（９１）は、プリフォームは曲線（９０）と同じインレイ・ロッドから成るが、２つのインレイ・ロッドだけが使用された場合の本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを示す。認められ得るように、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（９０、９１）の輝度、従ってそのカップリング・アウト効率は著しく異なる。比較的多くの数のインレイ・ロッドはより強いカップリング・アウトをもたらし、輝度プロファイルは光源からの距離に伴って、しかしまた入力強さに関連して、より急速に低減する。カップリング効率は、従って、インレイ・ロッドの数により簡単に評価決定することができる。] 図２２
[0147] 曲線（９２）について測定された側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、３０のインレイ・ロッドを有するプリフォームから製造されたものであり、インレイ・ロッド中の散乱中心は１５０ｎｍ〜４５０ｎｍの直径サイズ分布を有するＰｔ粒子によって表わされる。相分離及び／又は偏析によって生じた散乱中心を有する曲線（９０）及び（９１）を、Ｐｔ粒子によって表される散乱中心を有する曲線（９２）と比較すれば、曲線（９０）及び（９１）の基礎となっているインレイ・ロッドの助けによって、曲線（９０）の場合には、曲線（９２）の基礎となっているインレイ・ロッドの使用を通してよりも、より少ない材料及び実質的により低コストでより高いカップリング・アウト効率を得ることが可能であることがわかる。しかしながら、曲線（９２）についての強さの相対的な低下は、曲線（９０）及び（９１）についてのものよりも実質的に少ない。]
[0148] 従って、カップリング・アウトの効率は、それぞれの要求に従って、インレイ・ロッドの数の選択により、従ってファイバ中の散乱中心の量を介して、また散乱中心自体の選択を介して、いずれによっても設定できることがわかる。特に、１つのプリフォームに異なる散乱中心を有している異なるインレイ・ロッドを混合することや、例えば、Ｐｔ粒子で作製されている散乱中心と、相分離及び／又は偏析によって形成される散乱中心を含んでいるインレイ・ロッドを使用することも可能である。]
[0149] 図２２の場合のように、図２３は引き続いて本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（９５）の側方放射の測定された輝度を、ファイバの端面からの距離に対してプロットしているが、図２２におけるのと異なり、両端でのカップリング・インを行っている。図２３における輝度の値は、同様に任意の単位で特定される。曲線（９５）は、曲線（９０）に関して述べたのと同じ側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを表わし、また、曲線（９６）は、曲線（９２）に関して述べたような側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを表わす。図２２と図２３の比較で容易に認識されるように、両端からのカップリング・インは、ファイバの中間部分において強さを正確に増大させ、そのために、両端からのカップリング・インが多くの応用のために好ましい。] 図２２ 図２３
[0150] 曲線（９５）は曲線（９６）より高い強さを絶えず示しているが、曲線（９６）における輝度低下はより強く表わされている。勿論、側面光放射効果を評価特定するための前述した可能性は、両端でのカップリング・インの場合にも可能である。]
[0151] 図２４は、堅い形態の多数の本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）を含む堅いファイバ・ロッド（２２０）の横断面と、本発明の堅い側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの概略拡大横断面を示している。ファイバ・ロッド（２２０）は、ガラス製のクラッド（１２０）によって囲まれており、その内部には、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）が配置されている。あるいはまた、クラッド（１２０）もプラスチックから作製することができる。既に述べたように、それは好ましくは少なくともサブ領域において、光がこれらの領域のファイバ・ロッド（２２０）からカップリング・アウトでき、また観察者によって知覚することができるように透明及び／又は半透明である。個々の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）は、互いにそれらの接触面で融着することができる。同じことは、クラッド（１２０）を有する個々の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）の接触面にも当てはまる。クラッド（１２０）は、主として、複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）を一緒に保持し及び／又は外部影響に対して保護する目的に供される。特に、クラッド（１２０）は、個々の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）間の隙間に粒子や他の物質が入り込み得るのを防ぐことができる。さらに、クラッド（１２０）のおかげで、ファイバ・ロッド（２２０）は実質的に滑らかな表面を有しており、これはいくつかの要求には有利である。] 図２４
[0152] さらに、図２４には、個々の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）の概略断面が拡大して図示されている。これは、実質的に図４ｂに図示されている断面に相当する。側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）は、クラッド（２）によって囲繞されているコア（１）から成る。図面においてこの２つの間に位置するのは２つの散乱領域（３）である。これらは、図中、点状様式で示されているが、それらはコア（１）と融着される２つのインレイ・ロッド（１３）によって製造されたことを象徴化するように意図されたものである。同様に、散乱領域（３）についても、それらがコア周面に沿ってコア（１）を囲むように、互いに融着させることができる。] 図２４ 図４ｂ
[0153] 本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの好適な実施態様を製造するために、前述した方法に従ってファイバを形成するために、火炎磨きされた表面を有するコア・ロッド（１１）はインレイ・ロッド（１３）及び外被管と一緒に引き延ばされた。コア・ロッドは、３０ｍｍの直径を有していた。外被管（１２）は、３５ｍｍの外径及び３３．５ｍｍの内径を有していた。コア・ロッド（１１）は一端部で融着された外被管（１２）中へ詰められ、またコア・ロッド（１１）と同じ組成を有するガラス製の１〜１００のインレイ・ロッド（１３）はそれらの間の隙間に配置されたが、溶融物に１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの濃度範囲でナノレベルの微細ジルコニウム粒子あるいは微細貴金属粒子が添加された。インレイ・ロッドの直径は０．１ｍｍ〜２ｍｍであった。このように製造されたプリフォーム（１０）の閉鎖端部は、プリフォームの開口端部においてコア・ロッド（１１）と外被管（１２）の間に低圧を印加することにより、公知の延伸プラントの加熱装置（２０）へ移動され、延伸温度まで加熱された。延伸温度は、代表的には８００℃〜１１００℃であった。プリフォーム（１０）の端部の軟化後、ファイバを形成するために、プリフォームは加熱装置（２０）から下方へ引き延ばされ、それによって先細になった。このプロセスは、インレイ・ロッド（１３）を、それらが変形され、最終的にファイバ（２２）のコア（１）とクラッド（２）との間に散乱領域（３）を形成するように非常に柔らかくした。加熱装置（２０）内へのプリフォーム（１０）の供給により連続的なファイバ延伸プロセスを可能にし、５μｍ〜３００μｍの直径及び数キロメーターの長さを有する側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを得た。]
[0154] 本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバの別の好適な実施態様を製造するために、火炎磨きされた表面を有するコア・ロッド（１１）は、前述した方法に従って、インレイ・ロッド（１３）及び外被管と一緒にファイバを形成するために引き延ばされた。コア・ロッドは、３０ｍｍの直径を有していた。外被管（１２）は、３５ｍｍの外径及び３３．５ｍｍの内径を有していた。コア・ロッド（１１）は一端部で融着された外被管（１２）中へ詰められ、それらの間にある隙間にＡｓ−Ｐｂ含有ケイ酸塩ガラス製の１〜３０のインレイ・ロッド（１３）が配置され、上記ガラスには、Ｐｂの高い含有量を含み、且つ相分離及び／又は偏析によって生成された散乱中心が埋め込まれていた。このようなガラスは、着色ガラスとして様々なメーカーから市販されているので得ることができる。数ミリメートルの直径を有している利用可能なガラス棒は、前述したように、およそ１００μｍ〜１ｍｍの代表的な太さに製造するために引き延ばされた。]
[0155] 着色ガラスで作製された０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの直径を有する１〜２０のインレイ・ロッド（１３）を有するプリフォーム（１０）は、実質的に外被ガラスによって囲繞された堅い側面光放射ステップ・インデックス型ファイバから成る前述した導光ロッドを製造するために、１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜１０ｍｍの太さに引き延ばされる。着色ガラスに埋め込まれた散乱中心は、着色ガラスの不均質性によって生じ、始めから着色ガラスに含まれている。このように得られた側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、その直径のために堅い。]
[0156] 上記導光ロッドの場合には、インレイ・ロッド（１３）は周囲に分布されたように配置することができ、あるいは一方側に集中されたように配置することができ、それにより、その放射特性の点では側面光放射の効果をアレンジすることができる。]
[0157] 着色ガラスに埋め込まれた散乱中心は、着色ガラスの不均質性によって生じ、始めからの着色ガラスに含まれている。このように得られた側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、その直径のために堅い。]
[0158] 代表的には０．５ｍｍ〜１ｍｍの直径を有する５００〜２０００、好ましくは８００〜１２００の個々の堅い側面光放射ステップインデックス型ファイバ（２２）及び１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜１０ｍｍの太さの外被管から成るプリフォームは、多数の堅い側面光放射ステップインデックス型ファイバ（２２）を含む前記堅いファイバ・ロッド（２２０）を製造するために引き延ばされた。個々の堅い側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）は、前述したように、コア・ロッド（１１）、インレイ・ロッド（１３）及び外被管（１２）を含むプリフォーム（１０）から引き延ばされることにより製造された。従って、堅いファイバ・ロッド（２２０）の製造は、そのまま、予め製造された側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ（２２）の再延伸プロセスである。]
[0159] さらなるプロセス工程においては、前記導光ロッド及び前記ファイバ・ロッド（２２０）は両方とも、例えば、それらの断面形状寸法を変更し及び／又はそれらの形状を要求に適合させるために、熱間成形プロセスによって２次元及びさらに３次元に曲げ及び／又はプレスすることができる。]
[0160] 以下に与えられた組成を有するガラスは、コア・ロッド（１１）及び従ってコア（１）のための材料として有利に使用することができる。
酸化物基準のモル％で以下の成分を含有し、１．６５〜１．７５の屈折率ｎ１を有するコアガラス変形例１：
ＳｉＯ２ ２５〜４５、 Ｔａ２Ｏ５ ０．１〜６、
Ｂ２Ｏ３ １３〜２５、 ＺｒＯ２ ０．１〜８、
ＣａＯ ０〜１６、 ＺｎＯ ０．１〜８、
ＳｒＯ ０〜８、 ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ＞３３、
ＢａＯ １７〜３５、 Ａｌ２Ｏ３ ０〜５、
Ｌａ２Ｏ３ ２〜１２。]
[0161] 酸化物基準のモル％で以下の成分を含有し、１．６５〜１．７５の屈折率ｎ１を有するコアガラス変形例２：
ＳｉＯ２ ５４．５〜６５、
ＺｎＯ １８．５〜３０、
アルカリ金属酸化物の合計 ８〜２０、
Ｌａ２Ｏ３ ０〜３、
ＺｒＯ２ ２〜５、
ＨｆＯ２ ０．０２〜５、
ＺｒＯ２＋ＨｆＯ２ ２．０２〜５、
ＢａＯ ０．４〜６、
ＳｒＯ ０〜６、
ＭｇＯ ０〜２、
ＣａＯ ０〜２、
アルカリ土類金属酸化物の合計 ０．４〜６、
Ｌｉ２Ｏ ０．５〜３、但しアルカリ金属酸化物の合計の２５モル％以下、
ＳｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＨｆＯ２ ＞５８．５、
比率ＺｎＯ：アルカリ土類金属酸化物の合計 ＞３．５：１。]
[0162] 酸化物基準のモル％で以下の成分を含有し、１．５８〜１．６５の屈折率ｎ１を有するコアガラス変形例３：
ＳｉＯ２ ５０〜６０、 Ｎｂ２Ｏ５ ０〜４、
Ｂ２Ｏ３ ０〜１５、 Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５ ０〜４、
ＢａＯ １０〜３５、 Ｎａ２Ｏ ４．５〜１０、
ＳｒＯ ０〜１８、 Ｋ２Ｏ ０．１〜１、
Ｓｒ＋Ｂａ １０〜３５、 Ｒｂ２Ｏ ０〜１．５、
ＺｎＯ ０〜１５、 Ｃｓ２Ｏ ０〜１．５、
Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｚｎ １０〜４０、 Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ ０〜１．５、
Ｂ２Ｏ３＋ＺｎＯ ５〜３５、アルカリ土類金属酸化物の合計 ４．８〜１１、
Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜１．９、 ＭｇＯ ０〜６、
ＺｒＯ２ ０〜４、 ＣａＯ ０〜＜５、
Ｌａ２Ｏ３ ０〜４、
Ｙ２Ｏ３ ０〜４。]
[0163] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有し、屈折率を有するコアガラス変形例４：
ＳｉＯ２ ４２〜５３、
ＺｎＯ ３０〜３８、
Ｎａ２Ｏ ＜１４、
Ｋ２Ｏ ＜１２、
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ≧２、
ＢａＯ ＜０．９。]
[0164] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有し、屈折率を有するコアガラス変形例５：
ＳｉＯ２ ３０〜４５、
Ｂ２Ｏ３ ＜１２、
ＺｎＯ ＜１０、
ＢａＯ ２５〜４０、
Ｎａ２Ｏ ＜１０、
Ｋ２Ｏ ＜２、
Ａｌ２Ｏ３ ＜１、
Ｌａ２Ｏ３ ＜１０。]
[0165] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有するクラッドガラス変形例１：
ＳｉＯ２ ７０〜７８、 ＭｇＯ ０〜１、
Ａｌ２Ｏ３ ０〜１０、 ＣａＯ ０〜２、
Ｂ２Ｏ３ ５〜１４、 ＳｒＯ ０〜１、
Ｎａ２Ｏ ０〜１０、 ＢａＯ ０〜１、
Ｋ２Ｏ ０〜１０、 Ｆ ０〜１、
そして実質的にＬｉ２Ｏを含有しない。]
[0166] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有するクラッドガラス変形例２：
ＳｉＯ２ ６３〜７５、 ＭｇＯ ０〜５、
Ａｌ２Ｏ３ １〜７、 ＣａＯ １〜９、
Ｂ２Ｏ３ ０〜３、 ＢａＯ ０〜５、
Ｎａ２Ｏ ８〜２０、 Ｆ ０〜１、
Ｋ２Ｏ ０〜６、
そして実質的にＬｉ２Ｏを含有しない。]
[0167] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有するクラッドガラス変形例３：
ＳｉＯ２ ７５〜８５、
Ａｌ２Ｏ３ １〜５、
Ｂ２Ｏ３ １０〜１４、
Ｎａ２Ｏ ２〜８、
Ｋ２Ｏ ０〜１、
そして実質的にＬｉ２Ｏ及びＭｇＯを含有しない。]
[0168] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有するクラッドガラス変形例４：
ＳｉＯ２ ６２〜７０、
Ｂ２Ｏ３ ＞１５、
Ｌｉ２Ｏ ＞０．１、
Ｎａ２Ｏ ０〜１０、
Ｋ２Ｏ ０〜１０、
ＭｇＯ ０〜５、
ＣａＯ ０〜５、
ＳｒＯ ０〜５、
ＢａＯ ０〜５、
ＺｎＯ ０〜５、
Ｆ ０〜１。]
[0169] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有するクラッドガラス変形例５：
ＳｉＯ２ ６０〜７２、
Ｂ２Ｏ３ ＜２０、
Ａｌ２Ｏ３ ＜１０、
Ｎａ２Ｏ ＜１８、
Ｋ２Ｏ ＜１５、
Ｌｉ２Ｏ ＜５、
Ｆ ≦１。]
[0170] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有するクラッドガラス変形例６：
ＳｉＯ２ ７２〜７８、
Ｂ２Ｏ３ ５〜１５、
Ａｌ２Ｏ３ ５〜１０、
Ｎａ２Ｏ ＜１０、
Ｋ２Ｏ ＜１０、
Ｌｉ２Ｏ ＜５、
Ｆ ≦１。]
[0171] 酸化物基準の質量％で以下の成分を含有するクラッドガラス変形例７：
ＳｉＯ２ ７０〜８０、
Ｂ２Ｏ３ ＜５、
Ａｌ２Ｏ３ ＜１０、
Ｌａ２Ｏ３ ＜２、
Ｎａ２Ｏ ＜１０、
Ｋ２Ｏ ＜１０、
ＺｒＯ２ ＜２。]
[0172] 前述したように、本発明の意味するところでは、コアガラスのために使用される全てのガラスは、インレイ・ロッド（１３）のガラスのためにも使用することができ、従って、特に散乱粒子が散乱中心として使用される場合、複数の散乱粒子はガラス中に埋め込まれるということにより、散乱領域（３）の製造のための母材ガラスとして供される。]
[0173] このようにして得られたガラスファイバは、顕著な極限強度を有している。行なわれたループ・テストによれば、１０４０℃の延伸温度で前記したガラスから引き延ばされた側面光放射ステップ型ファイバについてのループ・テストにおいて以下の値が得られた。]
[0174] ]
[0175] この場合、散乱粒子は、主としてＰｔから成る。Ｎ１は、プリフォームにおいて使用されたインレイ・ロッドの数を表わしており、ここでＦＦは散乱粒子の直径と同義である形状因子を表わす。ＦＦ＝１５０〜４５０は、従って、１５０ｎｍ〜４５０ｎｍの直径を有する粒度分布での散乱粒子の存在を表わしている。従って、ＦＦ＝５００〜１２００は、５００ｎｍ〜１２００ｎｍの直径を有する粒度分布での散乱粒子の存在を表わしている。２５のループ・テストが、Ｎ１とＦＦの各組合せについてそれぞれ行なわれた。ｄＭｉｎは、ファイバが破損するループのｍｍでの最小直径を特定し、ｄＭａｘはファイバ破損が観察されるべきであったループのｍｍでの最大直径である。ｄＳｔｒｅｎｇｔｈは、ｍｍで、それぞれ２５のループ・テストの個々の結果の算術平均である。]
[0176] 表１から、ｄＳｔｒｅｎｇｔｈの減少のための散乱粒子の直径の増大は、極限強度におけるわずかな改良に結びつくように思われる。しかしながら、インレイ・ロッドの数の増大は極限強度をわずかに縮小するように思われる。しかしながら、ｄＳｔｒｅｎｇｔｈ＝１．２５ｍｍの値を有している本発明の散乱領域のないガラスファイバと比べて、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバはまだ非常に良い極限強度を保証することが実証されている。従来技術から知られているような、非円形のコア直径を有する側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、ループ・テストにおいて著しく初期において破損する。]
実施例

[0177] 従来技術から知られている側面光放射ステップ・インデックス型ファイバと比べて、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、さらに、光をより効率的に側面にカップリング・アウトし、関連する用途のためにインレイ・ロッド（１３）を使用することにより側面光放射の効果を非常によく評価特定することができ、また、本発明の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバはそれらを構成する材料のために耐火性である、という利点を有する。従って、それらは、より厳格な防火規則を備えたエリアで使用することができる。これらは、特に、プラスチック製ファイバには閉ざされていた用途の分野である。本発明の複数の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを含むファイバ束は、本発明の方法によって機械により経済的に製造することができる。]

权利要求:

請求項1
屈折率ｎ１のガラスから作製された導光コア（１）と、屈折率ｎ２のガラスから作製され、ファイバ軸線（Ａ）に沿ってコアを囲む透明及び／又は半透明のクラッド（２）とを含んでおり、コアとクラッドの間には、実質的に屈折率ｎ３を有するガラスから形成されていてその中に複数の散乱粒子が埋め込まれている少なくとも１つの散乱領域（３）が配設されており、ここでｎ３はｎ２と実質的に異なっていることを特徴とする側面光放射ステップインデックス型ファイバ。
請求項2
コア（１）とクラッド（２）の間に、ファイバ軸線（Ａ）に沿ってコアの全周を囲む少なくとも１つの散乱領域（３）が配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項3
コア（１）とクラッド（２）の間に、ファイバ軸線（Ａ）に沿ってコア周囲のサブ領域上に延在する少なくとも１つの個々の散乱領域（３）が配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項4
コア（１）とクラッド（２）の間に、ファイバ軸線（Ａ）に沿って複数のサブ領域上のコア周囲のサブ領域にそれぞれ延在する多数の個々の散乱領域（３）が配設されていることを特徴とする、請求項３に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項5
散乱中心は散乱粒子により形成されており、散乱粒子は、好ましくはＳｉＯ２及び／又はＳｉＮ及び／又はＢａＯ及び／又はＭｇＯ及び／又はＺｎＯ及び／又はＡｌ２Ｏ３及び／又はＡｌＮ及び／又はＴｉＯ２及び／又はＺｒＯ２及び／又はＹ２Ｏ３及び／又はこれらの酸化物の金属単独及び／又はＢＮ及び／又はＢ２Ｏ３及び／又はＲｕ及び／又はＯｓ及び／又はＲｈ及び／又はＩｒ及び／又はＡｇ及び／又はＡｕ及び／又はＰｄ及び／又はＰｔ及び／又はダイヤモンド状炭素及び／又はガラスセラミック粒子を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項6
散乱中心は、それらが埋め込まれているガラスの不均質領域により形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項7
不均質領域は、それらが埋め込まれているガラスのガラス成分の相分離及び／又は偏析により形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項8
散乱中心が埋め込まれているガラスは、Ａｓ−Ｐｂ含有ケイ酸塩ガラスであり、不均質領域は、それらが散乱中心として埋め込まれているガラス母材と比べてＰｂ及び／又はＡｓの含有量が増大していることを特徴とする、請求項６〜７のいずれか一項に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項9
導光コア（１）の直径が０．４ｍｍを超え、また、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバは、堅い導光ロッドとして設計されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ。
請求項10
以下の−屈折率ｎ１のガラスから作製されたコア・ロッド（１１）を準備し、−屈折率ｎ２のガラスから作製された外被管（１２）を、コア・ロッド（１１）が外被管（１２）の中にあるように配置してプリフォーム（１０）を得、−プリフォーム（１０）を加熱し、−プリフォーム（１０）を引き延ばしてガラスファイバ（２２）又は導光ロッドを形成する各方法工程を含み、さらに、プリフォーム（１０）を得るために、屈折率ｎ３のガラスから作製された少なくとも１つのインレイ・ロッド（１３）が、外被管（１２）とコア・ロッド（１１）の間に、コア・ロッドの軸線に実質的に平行であるように配置され、複数の散乱中心がインレイ・ロッド（１３）のガラス中に埋め込まれていることを特徴とする、側面光放射ステップ・インデックス型ファイバを製造する方法。
請求項11
プリフォーム（１０）が延伸されている間、ファイバ・コア（１）の周囲の少なくとも一部上にファイバ軸線（Ａ）に沿って延在する個々の散乱領域を形成するように、少なくとも１つのインレイ・ロッド（１３）がコア・ロッド（１１）と融着することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
請求項12
プリフォーム（１０）は、ファイバ軸線（Ａ）に沿ってファイバ・コア（１）の全周を囲む少なくとも１つの散乱領域（３）を形成するように、プリフォーム（１０）が延伸されているときにコア・ロッド（１１）と及び互いに融着する多数のインレイ・ロッド（１３）を含むことを特徴とする、請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の方法。。
請求項13
他の光学導波路及び／又は請求項１〜９のいずれか一項に記載の他の側面光放射ステップ・インデックス型ファイバと共に、請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの側面光放射ステップ・インデックス型ファイバのファイバ束における使用。
請求項14
堅いファイバ・ロッドとしての請求項１３に記載の使用。
請求項15
その周りに少なくとも複数のサブ領域において透明及び／又は半透明のプラスチックが好ましくは押出成形され、及び／又はチューブ状に置かれ、又は透明及び／又は半透明のプラスチック型材に緩く挿入されているフレキシブルファイバ束における請求項１３に記載の使用。
請求項16
シートにおける請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の使用。
請求項17
乗り物の輪郭照明用及び／又は乗り物、特に自動車、航空機、船舶及び／又は列車の内部の内張り（３０）の一部としての請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の使用。