具有纳米结构内芯和外芯区域的光漫射光纤的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35u.s.c.§119要求于2014年10月23日提交的美国临时申请序列号62/067,647的优先权权益，所述临时申请的内容被用作依据并且通过引用以其全部内容结合在此。

本公开总体上涉及光漫射光纤，并且具体地涉及一种具有纳米结构内芯和外芯区域的光漫射光纤。

背景技术：

某些类型的光漫射光纤被配置成用于当光沿光纤的长度向下传播时对光进行径向向外散射。这种光纤对于诸如特殊照明、光化学以及各种类型的电子设备和基于显示器的设备的许多应用特别有用。

光漫射光纤的一个问题在于，光散射根据从光源沿光纤向下的距离而降低了光的均匀性。为了沿光漫散光纤的长度获得均匀照明，需要在光纤的任两端使用两个光源(在光纤的一端使用反射器，或者使用足够短的光纤部分)。这些获得均匀照明的方法是昂贵的并增加了系统成本，并且具有其它缺点和限制。

技术实现要素：

本公开的方面是一种具有纳米结构芯的光漫射光纤。所述纳米结构芯具有纳米结构内芯区域，所述纳米结构内芯区域具有折射率n30并且由限定第一光散射量的第一空隙配置来限定。所述纳米结构芯还具有至少一个纳米结构外芯区域，所述至少一个纳米结构外芯区域包围所述中心纳米结构内芯区域并且具有折射率n50，并且由限定与所述第一光散射量不同的第二光散射量的第二空隙配置来限定。所述光漫射光纤还包括包层，所述包层包围所述纳米结构芯。

本公开的另一方面是一种光漫射光学系统，所述光漫射光学系统包括上述光漫射光纤以及光学地耦合至所述光漫射光纤的光源。

本发明的另一方面是一种光漫射光纤，所述光漫射光纤包括：纳米结构内芯区域，所述纳米结构内芯区域具有限定第一光散射量的第一空隙纳米结构形态；纳米结构外芯区域，所述纳米结构外芯区域包围所述内芯区域并且具有限定第二光散射量的第二空隙纳米结构形态；以及隔离区域，所述隔离区域布置在所述纳米结构内芯区域与外芯区域之间并且具有1μm≤δr≤10μm的环形宽度；以及包层区域，所述包层区域包围所述纳米结构外芯区域。

本公开的另一方面是一种光漫射光学系统，所述光漫射光学系统包括如上所述的光漫射光纤，其中，所述光漫射光纤具有弯曲配置，所述弯曲配置包括至少一个弯曲部并且还包括光学地耦合至所述光漫射光纤的光源。

本公开的另一方面是一种从具有外表面的光漫射光纤来提供照明的方法。所述方法包括：将光耦合至所述光漫射光纤的纳米结构芯中，其中，所述纳米结构芯具有：纳米结构内芯区域，所述纳米结构内芯区域具有第一光散射量；以及纳米结构外芯区域，所述纳米结构外芯区域包围所述纳米结构内芯区域并且具有与所述第一光散射量不同的第二光散射量；允许所述光沿所述纳米结构芯的长度向下传播并且从所述纳米结构芯散射作为离开所述光漫射光纤的所述外表面的散射光；以及弯曲所述光漫射光纤以使得将光从所述纳米结构内芯区域转移到所述纳米结构外芯区域，从而与未弯曲所述光漫散光纤相比增大了离开所述外表面的散射光的量。

附加特征和优点将在以下详细描述中予以阐明，并且将部分地从所述描述中对本领域技术人员而言变得容易明显或通过实践本文所描述的而被认知，包括以下详细说明书、权利要求书以及附图。

应理解的是，前面的总体描述和以下的详细描述都呈现了旨在提供用于理解权利要求书的本质和特性的概述或框架的实施例。所述附图被包括在内，以便进一步理解本公开，并结合在本说明书内，并构成本说明书的一部分。权利要求书被结合到本说明书中并构成本说明书的一部分。附图展示了各种实施例，并与说明书一起用于解释原理和操作。

附图说明

图1是本文公开的示例性光漫射光纤的侧视图，示出了在所述光纤中行进并从所述光纤散射(漫射)的光；

图2是沿着图1的线2-2被截取的截面图并且展示了光漫射光纤的示例配置，并且在两个特写插图(i1和i2)中示出了纳米结构内芯和外芯的不同空隙结构(即纳米结构形态)；

图3a是根据图2的示例性光漫射光纤的相对折射率δ相对于半径r的曲线图；

图3b类似于图3a并且展示了示例相对折射率分布，其中，所述纳米结构芯的纳米结构形态延伸到所述包层中并构成所述包层的至少一部分；

图4a类似于图2并且展示了示例实施例，其中，所述纳米结构芯包括两个纳米结构外芯和两个隔离区域；

图4b是具有图4a的配置的示例光漫射光纤的示例相对折射率分布；

图5a和图5b分别与图4a和图4b类似并且展示了本文公开的光漫射光纤的示例实施例，其中，所述纳米结构芯不包括隔离区域；

图6a是利用本文公开的光漫射光纤的光漫射光学系统的实施例的示意图；

图6b与图6a类似并且展示了光漫射光学系统的实施例，其中，所述光漫射光纤具有包括多个(例如，三个)弯曲部的弯曲配置以促进从所述光漫射光纤的光发射；

图6c类似于图6b并且展示了光漫射光学系统的实施例，其中，所述光漫射光纤具有弯曲配置并且相对于设备的玻璃罩而可操作地布置；

图7a是根据沿着如图6b所示的直线(即非弯曲)配置(实线)的光漫射光纤和具有弯曲配置(虚线)的相同光漫射光纤的长度的局部坐标z’的归一化强度i(z’)的曲线图；

图7b是根据局部坐标z’的亮度b(z’)(任意单位)的示例曲线图，展示了可如何利用光漫射光纤中的弯曲部而在沿光纤长度的亮度分布中产生尖峰；以及

图7c类似于图7b并且展示了光漫射光纤的弯曲配置的示例，所述光漫射光纤具有在每个弯曲部处都有高亮度区段的低平均亮度。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的优选实施例，附图中展示了所述实施例的示例。在任何可能的情况下，相同的参考号用于指代相同的部件或部分。通过引用在一些附图中示出了笛卡尔坐标。

下面的讨论参考本文公开的光漫射光纤是“空隙”的光漫射光纤，所述“空隙”被随机安排并且对其尺寸进行随机调整，并且在本领域中还被称为“随机空气线”或“纳米结构”或“纳米尺寸的结构”。在美国专利号7,450,806和美国专利号8,591,087中描述了具有这种空隙的光纤的示例，这些专利通过引用结合在此。

同样在下面的讨论中，如本文所使用的术语“折射率分布”是光纤的折射率n与半径之间的关系。

此外，如本文所使用的术语“相对折射率”被定义为：

δ(r)％＝100×[n(r)²-n参考²)]/2n(r)²，

其中，除非另有说明，否则n(r)为半径r处的折射率。在一些实施例中，折射率可以被定义为阶跃折射率，即r<r0时，δ(r)％＝1％，并且r>r0时，δ(r)％＝0％，其中，1％>0％，并且其中r0是芯半径。除非另有说明，否则相对折射率百分比是在850nm处定义的。在一个方面，参考折射率n参考是在850nm处具有折射率为1.452498的石英玻璃。在另一方面，n参考为包层在850nm处的最大折射率。除非另外指明，否则如在本文中所使用的，相对折射率由δ表示并且其值以“％”为单位给出。否则在区域的折射率小于参考折射率n参考的情况下，相对折射率百分比为负并且被称为具有凹陷区域或凹陷折射率，并且最小相对折射率是在相对折射率最负的点处计算的，除非另外指明。在区域的折射率大于参考折射率n参考的情况下，相对折射率百分比为正并且所述区域可以说说是被提高或者具有正折射率。

如本文所使用的术语“上掺杂剂”是指相对于纯的未掺杂的sio2而升高玻璃的折射率的掺杂剂。如本文所使用的术语“下掺杂剂”是相对于纯的未掺杂的sio2具有降低玻璃的折射率的倾向的掺杂剂。上掺杂剂在伴随有不是上掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂时，可存在于具有负相对折射率的光纤区域中。同样地，不是上掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂可存在于具有正相对折射率的光纤区域中。下掺杂剂在伴随有不是下掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂时，可存在于具有正相对折射率的光纤区域中。同样地，不是下掺杂剂的一种或多种其他掺杂剂可存在于具有负相对折射率的光纤区域中。

示例配置

图1是示例性光漫射光纤10的侧视图，所述光漫射光纤具有输入端11、中心轴线或中心线12以及外表面14。光16被示出为在所述光漫射光纤内在z方向上行进并作为散射光16s从外表面14散射出来。光漫射光纤10具有长度l。

图2是沿着图1中的线2-2而截取的示例光漫射光纤10的截面图。光漫射光纤10具有内芯区段(“芯”)20和外包层100，在一个实施例中，所述外包层由低折射率聚合物制成。外包层100具有半径rcl。

芯20在特写插图in-0中示出并且具有半径r20。芯20包括：中心或内芯区域(“内芯”)30，所述中心或内芯区域(“内芯”)具有半径r30；可选隔离区域40，所述可选隔离区域包围所述中心芯区域并且具有半径r40；以及环形外芯区域(“外芯”)50，所述环形外芯区域(“外芯”)包围所述中间环形芯区域并且具有半径r50。

内芯30具有折射率n30并且包括由限定第一散射量的随机安排且对其尺寸进行随机调整的空隙24(特写插图in-1)限定的第一纳米结构形态32。外芯50具有折射率n50并且包括由限定与所述第一散射量不同的第二散射量的随机安排且对其尺寸进行随机调整的空隙54(特写插图in-2)限定的第二纳米结构形态52。

隔离区域40具有折射率n40>n30、n50，并且基本上无空隙，例如是实心的。在示例中，隔离区域40由未掺杂的二氧化硅或掺杂的二氧化硅制成，其中，所述掺杂剂用于增加折射率n40以建立条件n40>n30，n50(即，n40>n30和/或n40>n50)。

由于芯20包括空隙，因此其在下文中被称为“纳米结构芯”20。同样，内芯30在下文中被称为“纳米结构内芯”30，并且外芯50在下文中被称为“纳米结构外芯”50。如下面所讨论的，纳米结构芯20可包括纳米结构芯20以及一个或多个纳米结构外芯50，并且在以下所讨论的一些实例中，这些区域被称为纳米结构芯20的“纳米结构区域”。

在示例中，空隙24和54的截面尺寸(例如，直径)可以为从约10nm至约10μm，并且长度可以从约1μm至约50μm而发生变化。在一些实施例中，空隙24和54的截面尺寸为约10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。在一些实施例中，空隙24和54的长度为约1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、5mm、10mm、50mm、100mm、500mm、1m、5m、10m、20m或50m。

图3a是根据图2的示例光漫射光纤10的相对折射率δ(％)相对于半径r的曲线图，并且如在此公开的展示了所述光纤的示例相对折射率分布。纳米结构内芯30具有相对折射率δ30，隔离区域40具有相对折射率δ40，纳米结构外芯50具有相对折射率δ50，并且包层100具有在示例分布中等于零的相对折射率δcl。在一个实施例中，纳米结构内芯30和纳米结构外芯50是纯二氧化硅或者是掺杂有氟的二氧化硅，而隔离区域40掺杂有上掺杂剂以使相对折射率δ40在从0.5％至1％的范围内。可以使用诸如geo2、p2o5、al2o3或其它已知上掺杂剂的掺杂剂来执行对隔离区域40的上掺杂。在另一实施例中，隔离区域40基本上由二氧化硅组成，其中纳米结构内芯30和纳米结构外芯50由二氧化硅区域组成。

在一些实施例中，纳米结构内芯30和外芯50具有在从0.1至0.6的范围内的相应数值孔径(nas)，其大致对应于许多光源(如二极管激光器)的输出nas。

图3b类似于图3a并且展示了示例折射率分布，其中，外芯50的纳米结构形态延伸到包层中并且构成包层100的至少一部分。在图3b中所示的示例中，r50＝rcl并且n40＝n50，即，外芯50的纳米结构形态一直向外延伸到光漫射光纤10的边缘，并且因此也限定了包层100，即，所述包层也是纳米结构的。在组合了图3a和图3b的折射率分布的示例中，图3a的包层100包括外芯50的纳米结构形态，但是折射率n40>n50。

在一些情况下，氟掺杂可与所述纳米结构组合使用以降低内芯30和外芯50之一或两者的相对折射率。

如上面所讨论的，隔离区域40用于将纳米结构内芯30与纳米结构外芯50分离或隔离，并且具有环形宽度δr＝r40-r30。在示例中，环形宽度δr在0μm≤δr≤10μm或1μm≤δr≤10μm的范围内。δr＝0的情况是针对内芯30与外芯50之间没有隔离区域40的实施例。当采用隔离区域40时，对其尺寸进行调整以允许当光漫射光纤10(如通过弯曲或其它方式)被扰动时对纳米结构内芯30与纳米结构外芯50之间的光16进行光学耦合。

具有多个纳米结构外芯的纳米结构芯

图4a类似于图2并且展示了光漫射光纤10的纳米结构芯20的示例配置，其中，所述纳米结构芯20包括两个纳米结构外芯50a和50b以及两个隔离区域40a和40b。在图4b的曲线图中示出了用于光漫射光纤10的此配置的示例相对折射率分布。两个纳米结构外芯50a和50b具有对应的相对折射率δ50a和δ50b，而两个隔离区域40a和40b具有相对折射率δ40a和δ40b。

本领域技术人员将认识到，在不会不利地影响设计的情况下可改变各个相对折射率，例如，δ40b可大于δ40a，并且δ50b可大于δn50a等。光漫散光纤10的一般实施例具有纳米结构内芯30、至少一个纳米结构外芯50(例如，50a、50b，……)以及无、一个或多个隔离区域40(例如，40a、40b，……)。在具有n个纳米结构外芯50的示例中，还具有n个隔离区域40。在另一示例中，具有少于n个的隔离区域。

在图4a和图4b的光漫射光纤10的实施例中，隔离区域40a和40b具有对应的环形宽度δra和δrb(其不需要相同)，并且在示例实施例中，1μm≤δra≤10μm并且1μm≤δrb≤10μm。

无隔离区域的纳米结构芯

图5a和图5b分别类似于图4a和图4b，并且展示了光漫射光纤10的示例实施例，其中，纳米结构芯20不包括隔离区域40，从而使得纳米结构外芯50立即包围纳米结构内芯30并与所述纳米结构内芯紧密接触。当光漫射光纤10被扰动(例如，弯曲、触摸、挠曲等)时，此配置提供对所述两个区域之间的光16的强耦合。

再次参考图2所展示的示例性光漫射光纤10，纳米结构内芯30和纳米结构外芯50中的光散射量由其中的对应纳米结构形态32和52来限定，所述纳米结构形态进而由对应的空隙参数来限定，如空隙率(空隙相对于整个横截面积的％面积)、空隙直径、空隙长度、空隙密度(即每单位横截面积的空隙数)等。例如，在图2中，纳米结构内芯30的纳米结构32在插图in-1中被示意性地示出为具有与插图in-2中所示的纳米结构外芯50的纳米结构52相比更大的平均空隙尺寸和更小的空隙密度。

在示例中，纳米结构芯20的纳米结构区域中的每个纳米结构区域中的散射损耗在从250nm至2000nm的波长范围内基本上是光谱均匀的并且在另一示例中在可见波长或“白光”光谱范围(例如，标称为从380nm至750nm)内基本上是光谱均匀的。

制造所述光漫射光纤

可使用常规的光纤制作工艺来制造具有其纳米结构芯20的光漫射光纤10。可以使用常规的烟炱沉积工艺(如外汽相沉积(ovd)工艺或汽相轴向沉积(vad)工艺)，其中二氧化硅和掺杂二氧化硅颗粒在火焰中热原生成并被沉积为烟炱。在ovd的情况下，通过沿着圆柱形靶的轴线横穿充满烟炱的火焰而将所述颗粒沉积在圆柱形靶杆的外部来逐层形成二氧化硅烟炱预制件。随后用干燥剂(例如氯)来处理这种多孔烟炱预制件以除去水和金属杂质，并且然后在从1100℃至1500℃的温度范围内将其固结或烧结成玻璃坯。

表面能驱动的粘稠流动烧结是烧结的主要机理，这导致烟炱孔隙的致密化和闭合，从而形成了固结的玻璃预制件。在烧结的最后阶段期间，随着开孔闭合，固结中使用的气体可以被俘获。

为了制成具有纳米结构内芯30和外芯50的光漫射光纤10，可以在固结条件下处理光纤预制件，这对于使固结的玻璃坯中俘获大量体积分数的气体是有效的，从而导致在固结的玻璃光纤预制件中形成非周期性分布的空隙。具体地，通过使用渗透性相对较低的气体(例如，氮气、氪气、二氧化硫等)和/或相对较高的烧结速率，可以在固结过程中在固结的玻璃中俘获孔或空隙。可通过增加烧结温度和/或增加烟炱预制件通过固结炉的烧结区的温度升高速率来增大烧结速率。这些空隙通常是离散的并且具有由二氧化硅包围的隔离球体形状。因此，每个空隙沿着所述光学预制件的长度的轴向或径向位置中是非连续的。当所述光纤预制件被拉入光纤中时，所述空隙沿着光纤轴向方向被拉伸，从而形成了对光漫射光纤10的内芯30和外芯50的对应纳米结构形态32和52进行限定的非连续空隙。

在制成具有纳米结构内芯30和外芯50的光漫射光纤10的一个实施例中，使用三步制芯工艺。在第一步中，为了制成内芯30，烟炱被沉积并随后在所述内芯中引起纳米结构空隙34的工艺条件下被固结成玻璃。在第二步中，通过将烟炱沉积在内芯区域的固结预制件上并在引起无空隙隔离区域的工艺条件下使沉积的烟炱固结来制成隔离区域40。在第三步中，通过将烟炱沉积在内芯30和隔离区域40的复合预制件上并在外芯50中引起纳米结构空隙54的工艺条件下被固结成玻璃来制成外芯区域50。

在示例中，通过使用低渗透性气体(氪气、氩气、氮气、氧气、二氧化硫等)和快速烧结速率来实现空隙被填充的内芯区域30和外芯区域50，而通过使用高渗透性气体(例如，氦气)和缓慢烧结速率来实现无空隙内隔离区域40。第一步和第三步中的固结工艺条件不同并且在将预制件拉入光漫射光纤10中时分别在内芯30和外芯50中引起不同的纳米结构形态32和52。

如上文所指出的，纳米结构内芯30和外芯50具有不同的纳米结构形态32和52，如由空隙24和54的不同配置所限定的。在一些实施例中，通过在不同的空气线区域中使用不同的烧结气体(kr、ar、n2、o2、so2等)或者通过在每个区域中使用具有不同含量的气体的混合物来获得不同的纳米结构形态32和52，如上所述。

以下表1至表4阐述了示例空隙特性；具体地，为不同的烧结气体和不同的拉伸张力t(g)的平均孔隙尺寸、最大空隙尺寸、空隙密度(空隙数(#)/μm²)和空隙填充率(％)。

在如上所述的一些实施例中，当形成纳米结构内芯30和纳米结构外芯50时，可以使用不同的气体混合物来制造光漫射光纤10。特定的纳米结构形态取决于用于形成空隙的烧结气体的特定组合、以及拉伸张力t。以下表5阐述了对于拉伸张力t为300g的不同的示例气体混合物以及不同的最大晶种尺寸s最大和平均晶种尺寸<s>的示例性空隙参数空隙密度ρ(#/μm²)和空隙分数fv(％)。

参考图2，在一个实施例中，纳米结构芯半径r20在50μm≤r20≤250μm的范围内。在另一实施例中，所述纳米结构内芯的半径r30在0.1·r20≤r30≤(0.75)·r20的范围内。在又另一实施例中，隔离区域40的环形宽度δr在0≤δr<(0.2)·r50的范围内。同样在示例中，由(r50²-r40²)/r30²给出的纳米结构内芯30的面积a30与纳米结构外芯50的面积a50之比对应于纳米结构内芯30和外芯50中的对应散射量之比。

由于散射特性取决于这些微结构特性，因此可以独立地选择纳米结构内芯30和外芯50的散射特性。可通过控制纳米结构内芯30和外芯50以及可选隔离区域40的相对面积、连同控制耦合在所述纳米结构芯的这些区域的每一个区域中耦合的光功率的量来管理对来自在光漫射光纤10的较长的长度上的高强度散射光16s的发射。

在一个实施例中，来自内芯30的光散射量大于外芯50的光散射量。在另一实施例中，来自内芯30的光散射量小于外芯50的光散射量。

光漫射光学系统

图6a是利用本文公开的光漫射光纤10的示例光散射光学系统100的示意图。光漫射光学系统100包括光源110，所述光源以基本上与光纤的数值孔径(na)相匹配的方式光学地耦合至输入端11。光源110发射光16，所述光沿光漫射光纤10的长度向下行进，同时产生如上所述并且还在以下更详细描述的散射光16s。在示例实施例中，将来自光源100的光16光学地耦合至光漫射光纤10中是由可操作地安排在光漫射光纤10的光源110与输入端11之间的光些耦合系统120来实现的。

光漫射光学系统100在图6a中通过示例的方式被示出为在z方向上直线延伸。在此配置中，在光漫射光纤内行进的光16开始大致均匀地分布穿过纳米结构芯20。通过光漫射光纤10是高度多模的(例如，支持数十个或数百个导模)来促进这种情况。当光16沿着直的光漫射光纤10向下行进时，其分别与纳米结构内芯30和外芯50的纳米结构32和52进行交互，从而形成离开所述光纤的外表面14的散射光16s(还参见图1)。结果是，散射光16s在z方向上强度减弱。

图6b与图6a类似并且展示了光漫射光学系统100的示例，其中，光漫射光纤10具有在所示的示例中包括三个弯曲部130的弯曲配置。耦合至光漫射光纤10中的光16分布在不同的导模上以便基本上均匀地填充纳米结构芯20。我们在在此定义了跟随光漫射光纤现在卷绕的中心轴线12的局部坐标z’(参见图1)。

当光在输入端11与第一弯曲部130之间的光漫射光纤10的第一区段中行进时，光16从纳米结构内芯30和外芯50散射，从而产生散射光16s。纳米结构内芯30和外芯50具有不同的纳米结构形态32和52并且因此具有不同的散射特性。在一个实施例中，纳米结构内芯30具有比纳米结构外芯50更少的光散射。这导致从纳米结构外芯50比从纳米结构内芯30散射的光更多，从而产生了在所述纳米结构内芯中比在所述纳米结构外芯中行进的光16更多的光分布。

每个弯曲部130使光16从纳米结构内芯30耦合至纳米结构外芯50，从而用新的光16来补充所述纳米结构外芯，所述光然后被强烈地散射。在示例中，每个弯曲部130使得对与光分布光纤10的输入端11处的光16的分布更接近、但总体上强度较小的导模进行重新分布。此配置允许散射光16s在比具有带有单个纳米结构区域的芯的光漫射光纤更长的长度上传播。

弯曲部130的强度(例如，弯曲半径)、散射强度以及对应纳米结构内芯30和外芯50的面积a30和a50、以及隔离区域40(包括无隔离区域)的尺寸确定了散射光16s的沿着所述光纤根据距离z’的强度分布i(z’)。弯曲部130不必非常紧。例如，参照图6b，给定弯曲部130的弯曲半径r130可以为5mm至50mm，并且弯曲角度θ130可以在从5°至90°或者甚至10°至45°的范围内。

弯曲部130在来自纳米结构内芯30和外芯50的散射光16s之间提供唯一的交互模式，导致了在具有带有单个纳米结构区域的芯的光漫射光纤中不能实现的照明特征(例如，强度分布i(z’))。

图7a是根据沿着具有弯曲配置的光漫射光纤10的长度的局部坐标z’的归一化强度i(z’)的曲线图，如图6b所示的。实线指示如图6a所示的光漫射光纤10的直线或非弯曲配置，其中，强度i(z’)沿着光纤的距离z’指数地下降。虚线示出由于在纳米结构内芯30和外芯50两者中生成散射光16s而导致的初始强度的急剧下降。

当遇到第一弯曲部130时，发生了前述的对在纳米结构内芯30与外芯50之间的光16的耦合和重新分布，导致了发射了更多的散射光16s，如由i(z’)曲线中的平台p1所证明的。平台p1不一定是平坦的并且具有比实线曲线的相应部分的不那么陡的略微向下的斜度。

在第二弯曲部130处，随着纳米结构芯20内发生对光16的另一重新分布，强度i(z’)急剧下降但然后在第二平台p2处恢复。此模式在形成第三平台p3的第三弯曲部130处重复。注意，光漫射光纤10的给定长度上的整体强度i(z)在光纤具有弯曲部(虚线)时比在光纤为直线时平均较高与所述光纤为直线时相比。在利用弯曲部130的其它实施例中，表示输出的散射光16s的强度的虚线在z’的所有值的实线之上。

图7b是根据局部坐标z’的亮度b(z’)(任意单位)的示例曲线图，展示了可如何利用弯曲部130而在沿光纤长度的亮度分布中产生尖峰。对于将光16发射到纳米结构芯20(即纳米结构内芯30)的低散射区段中的单端照明(图6a)，可生成如图7c所示的亮度b(z’)，即在每个弯曲部130处都有高亮度区段的低平均亮度。

取决于隔离区域40的宽度δr及其折射率n40，可通过不同的弯曲部130的量来获得纳米结构内芯30与外芯50之间的不同的光耦合量(如上所指出的，光耦合还取决于其它因素)。图6c中展示了用于平板计算机或手机应用的典型部署，其中，光漫射光学系统100被配置为具有相对于设备160而可操作布置的光漫射光纤10，并且具体地是围绕光接收衬底164(如盖玻片、透明片等)的周边162。图6c的示例性弯曲配置包括具有90度的弯曲角θ130的三个弯曲部130。这导致类似于图7b所示的亮度分布，其中由于将光耦合至所述纳米结构芯的高损耗区域中而使所述光纤在每个弯曲部130之后更亮。双面照明可用于使强度i(z’)对称。在示例中，光反射构件170可用于被示出为提高照明均匀性。

虽然已经参考实施例及其具体示例对本公开进行了展示和描述，但是对于本领域普通技术人员来说将显而易见的是，其他实施例和示例可执行类似的功能和/或实现类似的结果。所有这些等同的实施例和示例都在本公开的精神和范围内并且旨在被所附权利要求书涵盖。对于本领域技术人员还将显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对本公开进行各种修改和变形。因此，所旨在的是本披露覆盖落入在所附权利要求书及其等效物范围之内的对此披露的修改和变体。