JPH0196603A - 中空光導波路 - Google Patents
中空光導波路Info
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- JPH0196603A JPH0196603A JP62254403A JP25440387A JPH0196603A JP H0196603 A JPH0196603 A JP H0196603A JP 62254403 A JP62254403 A JP 62254403A JP 25440387 A JP25440387 A JP 25440387A JP H0196603 A JPH0196603 A JP H0196603A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/032—Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野１
本発明は誘電体を内装した中空光導波路に係り、特に低
損失でしかも可撓性のある中空光導波路に関するもので
、医療及び工業加工に使用される炭酸ガスレーザ光の伝
送に好適である。
損失でしかも可撓性のある中空光導波路に関するもので
、医療及び工業加工に使用される炭酸ガスレーザ光の伝
送に好適である。
［従来の技術］
炭酸ガスレーザは、発振効率が高（大出力を得ることが
できるため、医療用のレーザメスや工業加工用の溶接、
切断等に広く用いられるようになってきている。しかし
、その発振波長が１０．６−という赤外領域にあるため
、従来の石英系光ファイバでは損失が大きく、炭酸ガス
レーザ光用導波路として用い゛ることはできない。従っ
て、現在炭酸ガスレーザ光を導く手段としては、数枚の
ミラーを用いた空中伝送方式が主に採用されているが、
これは操作性において極めて不利である。
できるため、医療用のレーザメスや工業加工用の溶接、
切断等に広く用いられるようになってきている。しかし
、その発振波長が１０．６−という赤外領域にあるため
、従来の石英系光ファイバでは損失が大きく、炭酸ガス
レーザ光用導波路として用い゛ることはできない。従っ
て、現在炭酸ガスレーザ光を導く手段としては、数枚の
ミラーを用いた空中伝送方式が主に採用されているが、
これは操作性において極めて不利である。
そこで、炭酸ガスレーザ光用導波路として赤外ファイバ
の開発が進められている。最近、より大きな電力伝達を
目的として誘電体を内装した金属中空光導波路が提案さ
れ、第３図に示すようなゲルマニウム内装ニッケツル中
空光導波路が試作されティる（Ｈ，Ｈｉｙａｇｉ、Ａ、
ｔｌｏｎｇｏ、’／、＾ｉｚａｗａ、ａｎｄ Ｓ、にａ
ｗａｋａｍｉ、 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ ４３
，４３０（１９８３） ） 。コの製造方法はまずエツ
チング可能な母材パイプの外面にゲルマニウム層３１を
スパッタリングにより形成し、さらにその外側にニッケ
ル層３２をめっきにより形成した後、母材パイプをエツ
チングによって除去して中空領域３３を形成し、ゲルマ
ニウム内装ニッケル中空光導波路を得るものである。
の開発が進められている。最近、より大きな電力伝達を
目的として誘電体を内装した金属中空光導波路が提案さ
れ、第３図に示すようなゲルマニウム内装ニッケツル中
空光導波路が試作されティる（Ｈ，Ｈｉｙａｇｉ、Ａ、
ｔｌｏｎｇｏ、’／、＾ｉｚａｗａ、ａｎｄ Ｓ、にａ
ｗａｋａｍｉ、 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ ４３
，４３０（１９８３） ） 。コの製造方法はまずエツ
チング可能な母材パイプの外面にゲルマニウム層３１を
スパッタリングにより形成し、さらにその外側にニッケ
ル層３２をめっきにより形成した後、母材パイプをエツ
チングによって除去して中空領域３３を形成し、ゲルマ
ニウム内装ニッケル中空光導波路を得るものである。
金属層にしみ込む伝送パワーの深さ（スキンデプス）は
十分浅く、光学的には金属層の厚さは０．１ｐ程度あれ
ば十分である。すなわちニッケル層３２は伝送損失に関
与していると同時に機械的強度を保つ働きもしている。
十分浅く、光学的には金属層の厚さは０．１ｐ程度あれ
ば十分である。すなわちニッケル層３２は伝送損失に関
与していると同時に機械的強度を保つ働きもしている。
誘電体に接する金属層としでは、電気めっきによって容
易に厚膜の金属層が得られるという理由で、第３図の従
来例ではニッケルを材料として選んでいる。しかしなが
ら光学的には、金属層はその複索屈折率の絶対値が十分
大きいか、あるいは複素屈折率の虚数部が実数部に比較
し十分大ぎい材料を用いた方が伝送損失は小さくなる。
易に厚膜の金属層が得られるという理由で、第３図の従
来例ではニッケルを材料として選んでいる。しかしなが
ら光学的には、金属層はその複索屈折率の絶対値が十分
大きいか、あるいは複素屈折率の虚数部が実数部に比較
し十分大ぎい材料を用いた方が伝送損失は小さくなる。
この点でニッケルよりも金、銀。
あるいは銅を用いた方が有利である。囚に、波長１０．
６−における各金属複素屈折率はＮｔ ： ９．１−
ｊ３４．８．＾ｕ ： １７．１−ｊ５５．９． Ａｇ
： １３．５−ｊ７５．３． Ｃｕ：１４、１−ｊｓ
４．３である。
６−における各金属複素屈折率はＮｔ ： ９．１−
ｊ３４．８．＾ｕ ： １７．１−ｊ５５．９． Ａｇ
： １３．５−ｊ７５．３． Ｃｕ：１４、１−ｊｓ
４．３である。
［発明が解決しようとする問題点］
第３図のように金属層を１００〜２００−の厚さでめっ
きによって形成した中空導波路では、めっき中に発生す
る残留応力のため中空導波路にランダムな曲がりが発生
しゃすく、伝送損失を十分低減することは難しい。また
、繰り返しの曲げに対して導波路が塑性変形を受けやす
く、特にニッケル層を無光沢めっきによって形成した導
波路ではわずかな曲がりでも塑性変形を受け、繰り返し
曲げを行った後では亀裂が発生したり元の直線状態に戻
らなくなる。一方、硬質の光沢めっきを用いた導波路で
は弾性変形の範囲内である程度の曲率で曲げることは可
能だが、曲げ半径が小さくなると破断しやすくなる。い
ずれにせよ金属層を厚く設けた中空光導波路では、十分
小さい曲げ半径でも曲げられる可撓性の優れた中空光導
波路を得ることは難しい。
きによって形成した中空導波路では、めっき中に発生す
る残留応力のため中空導波路にランダムな曲がりが発生
しゃすく、伝送損失を十分低減することは難しい。また
、繰り返しの曲げに対して導波路が塑性変形を受けやす
く、特にニッケル層を無光沢めっきによって形成した導
波路ではわずかな曲がりでも塑性変形を受け、繰り返し
曲げを行った後では亀裂が発生したり元の直線状態に戻
らなくなる。一方、硬質の光沢めっきを用いた導波路で
は弾性変形の範囲内である程度の曲率で曲げることは可
能だが、曲げ半径が小さくなると破断しやすくなる。い
ずれにせよ金属層を厚く設けた中空光導波路では、十分
小さい曲げ半径でも曲げられる可撓性の優れた中空光導
波路を得ることは難しい。
このように従来の金属中空光導波路では、金属層が厚く
、そのため十分小さな曲げ半径で導波路を曲げることが
できないという欠点があった。
、そのため十分小さな曲げ半径で導波路を曲げることが
できないという欠点があった。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、小
さな曲げ半径でも自由に曲げることができる可撓性に優
れた中空光導波路を提供することにある。
さな曲げ半径でも自由に曲げることができる可撓性に優
れた中空光導波路を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明の中空光導波路は、使用するレーザ光の発振波長
域で吸収の小さい少なくとも一層の誘電体薄膜の外側に
、さらに少なくとも一層の金属薄膜を設け、その外部に
導波路の機械的強度を保つ厚膜の高分子樹脂層を被覆し
たものである。
域で吸収の小さい少なくとも一層の誘電体薄膜の外側に
、さらに少なくとも一層の金属薄膜を設け、その外部に
導波路の機械的強度を保つ厚膜の高分子樹脂層を被覆し
たものである。
炭酸ガスレーザの発振波長１０．６−において、吸収の
小さい好適な誘電体材料としてＧｅ、 ＺｎＳ 。
小さい好適な誘電体材料としてＧｅ、 ＺｎＳ 。
Ｚｎ５ｅ、 にＣ１，Ｈａ（Ｊｌ、 ＧａＡｓ、カル
コゲナイドカラス及びフッ化化合物等があげられる。赤
外波帯では電磁波の重要な伝送媒体となりうろこのよう
な物質は全て誘電体としてふるまう。この誘電体薄膜は
一層内装させただけでも伝送損失は何も内装していない
場合よりも２〜３桁程度低減されるが、屈折率の異なる
２種類の誘電体を交互に多層形成すればさらに伝送損失
は低減される。一方誘電体に接する金属層は前述したよ
うに複素屈折率の大きさが十分大きいかあるいは複素屈
折率の虚数部が実数部に比較し十分大きい材料を用いた
方が有利である。本発明では誘電体に接する金属層は薄
膜であるために、金、銀、銅等の好適な金属材料は全て
真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティング、め
っき等によって容易に形成することができる。また、高
分子樹脂の材料としては例えばポリエチレン、テフロン
、ポリイミド、シリコ−ン等の樹脂があげられる。
コゲナイドカラス及びフッ化化合物等があげられる。赤
外波帯では電磁波の重要な伝送媒体となりうろこのよう
な物質は全て誘電体としてふるまう。この誘電体薄膜は
一層内装させただけでも伝送損失は何も内装していない
場合よりも２〜３桁程度低減されるが、屈折率の異なる
２種類の誘電体を交互に多層形成すればさらに伝送損失
は低減される。一方誘電体に接する金属層は前述したよ
うに複素屈折率の大きさが十分大きいかあるいは複素屈
折率の虚数部が実数部に比較し十分大きい材料を用いた
方が有利である。本発明では誘電体に接する金属層は薄
膜であるために、金、銀、銅等の好適な金属材料は全て
真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティング、め
っき等によって容易に形成することができる。また、高
分子樹脂の材料としては例えばポリエチレン、テフロン
、ポリイミド、シリコ−ン等の樹脂があげられる。
［作 用］
機械的強度を保つために高分子樹脂を外部に被覆したの
で、繰り返しの曲げや曲率の小さな曲げが加えられても
、高分子樹脂は可撓性に富むため、そのような曲げに対
する適応力が高（、光学的にＮ膜で構成されている中空
光導波路でも極めて小さい曲げ半径で使用することが可
能となる。
で、繰り返しの曲げや曲率の小さな曲げが加えられても
、高分子樹脂は可撓性に富むため、そのような曲げに対
する適応力が高（、光学的にＮ膜で構成されている中空
光導波路でも極めて小さい曲げ半径で使用することが可
能となる。
一方、外部を高分子樹脂としたことで問題となる伝送損
失は、誘電体膜の外側に導波路壁としての金属ｎ１ｌＩ
を設けることによって低減している。
失は、誘電体膜の外側に導波路壁としての金属ｎ１ｌＩ
を設けることによって低減している。
［実施例］
以下、本発明の実施例を第１図〜第２図を用いて説明す
る。
る。
第１図はＧｅを内装した銀中空光導波路例である。
ここで中空領域１４を区画形成する０６層１１とその上
に設けたＡｇ層１２は光学的に導波路壁を構成している
。さらにその外側に高分子樹脂層として耐熱性に優れた
ポリイミド１１１３をコーティングしている。このポリ
イミド層１３は機械的強度を保つためのみの働きをして
おり、光学的には伝送特性に関与せず、光パワーの大部
分は中空領域１４に集中する。ＧｅＷｌｌｌとＡＯ１ｆ
ｆｉ１２はスパッタリングによって、またポリイミド層
１３は浸漬によって形成されている。中空領域１４は直
径１．５履で各層の膜厚はＧｅＪｌｌｌが０．５ＪＪＲ
，ＡＱ層１２が０、 ＩＪＩＩ 、ポリイミドＷ１１３
が１００−である。０６層１１の膜厚は伝送損失に太き
（影響し、伝送損失はＧｅの″膜厚の変化に従って周期
的に変化する。ＡｇＮ！ｇ１２の膜厚さは電磁界のしみ
込む深さ（スキンデプス）以上あれば、狭口的には伝送
損失に大きな影響を及ぼさないが、厚過ぎると曲げによ
って剥離する場合が生じるので０．１−程度が好ましい
。
に設けたＡｇ層１２は光学的に導波路壁を構成している
。さらにその外側に高分子樹脂層として耐熱性に優れた
ポリイミド１１１３をコーティングしている。このポリ
イミド層１３は機械的強度を保つためのみの働きをして
おり、光学的には伝送特性に関与せず、光パワーの大部
分は中空領域１４に集中する。ＧｅＷｌｌｌとＡＯ１ｆ
ｆｉ１２はスパッタリングによって、またポリイミド層
１３は浸漬によって形成されている。中空領域１４は直
径１．５履で各層の膜厚はＧｅＪｌｌｌが０．５ＪＪＲ
，ＡＱ層１２が０、 ＩＪＩＩ 、ポリイミドＷ１１３
が１００−である。０６層１１の膜厚は伝送損失に太き
（影響し、伝送損失はＧｅの″膜厚の変化に従って周期
的に変化する。ＡｇＮ！ｇ１２の膜厚さは電磁界のしみ
込む深さ（スキンデプス）以上あれば、狭口的には伝送
損失に大きな影響を及ぼさないが、厚過ぎると曲げによ
って剥離する場合が生じるので０．１−程度が好ましい
。
なお、第１図の実施例では金属層に内装される誘電体と
してＧｅのみを用いたが２１１類の誘電体、例えばＧｅ
とＺｎ５ｅを交互に冬目内装すればさらに低損失な導波
路を得ることができる。
してＧｅのみを用いたが２１１類の誘電体、例えばＧｅ
とＺｎ５ｅを交互に冬目内装すればさらに低損失な導波
路を得ることができる。
また、第１図においてへｇ層は０．１−と薄いためポリ
イミドｌ１１１３を浸漬によってコーティングするとき
０６層１１及びＡ４７層１２に傷がつく危険性がある。
イミドｌ１１１３を浸漬によってコーティングするとき
０６層１１及びＡ４７層１２に傷がつく危険性がある。
これを避ｓするため第２ＷＪに示すように、０６層２１
上の＾ＱＦＩＪ２２とポリイミドｗ３２４との間に、例
えばｎｔ層２３を介在させると効果的である。Ｘｉ層２
３は無電解めっきあるいは＾ＱＦＩＡ２２を電極として
用いた電気めっきによって容易に形成できる。
上の＾ＱＦＩＪ２２とポリイミドｗ３２４との間に、例
えばｎｔ層２３を介在させると効果的である。Ｘｉ層２
３は無電解めっきあるいは＾ＱＦＩＡ２２を電極として
用いた電気めっきによって容易に形成できる。
めっきによって形成された１層２３はＡｇ層２２に極め
て強靭に付着し、ポリイミドをコーティングするとき、
＾ＱＷＪ２２及びＧｅｆｆ ２１を保護する。但しこの
場合、あまり厚すぎると可撓性を損うのでｘ＋ｍ ２３
の膜厚は数ｐ程度にする必要がある。なお、２５は中空
領域である。
て強靭に付着し、ポリイミドをコーティングするとき、
＾ＱＷＪ２２及びＧｅｆｆ ２１を保護する。但しこの
場合、あまり厚すぎると可撓性を損うのでｘ＋ｍ ２３
の膜厚は数ｐ程度にする必要がある。なお、２５は中空
領域である。
［発明の効果］
本発明によれば次のような優れた効果が得られる。
（１） 薄膜で構成した導波路の外部に高分子樹脂を
用いて機械的強度をもたせているため、光導波路は可撓
性に富み、際めで小さい曲げ半径でも曲げることができ
る。
用いて機械的強度をもたせているため、光導波路は可撓
性に富み、際めで小さい曲げ半径でも曲げることができ
る。
■） また、誘電体膜薄膜上に導波路壁としての金属層
を薄く形成しているため、可撓性を損うことなく、伝送
損失を低減することができる。特に金属層を金、銀、銅
で形成すれば、伝送損失を一層低減できる。
を薄く形成しているため、可撓性を損うことなく、伝送
損失を低減することができる。特に金属層を金、銀、銅
で形成すれば、伝送損失を一層低減できる。
第１図は本発明の一実施例を示すポリイミド樹脂によっ
て゛被覆されたゲルマニウム内装銀中空先導波路の横断
面図、第２図は本発明の他の実施例を示し、銀層とポリ
イミド層との間にニッケル層を介在させたゲルマニウム
内装銀中空光導波路の横断面図、第３図は従来のゲルマ
ニウム内装ニッケル中空先導波路の横断面図である。 図中、１１．２１はＧｅ１ｌ （誘電体１１１１）、１
２．２２はＡＱ層（金ａ薄１５１）、２３はＸｉ層、１
３．２４Ｇ；Ｌポリイミド１１２１（１ｅ分子樹脂層）
、１４．２５は中空領域である。
て゛被覆されたゲルマニウム内装銀中空先導波路の横断
面図、第２図は本発明の他の実施例を示し、銀層とポリ
イミド層との間にニッケル層を介在させたゲルマニウム
内装銀中空光導波路の横断面図、第３図は従来のゲルマ
ニウム内装ニッケル中空先導波路の横断面図である。 図中、１１．２１はＧｅ１ｌ （誘電体１１１１）、１
２．２２はＡＱ層（金ａ薄１５１）、２３はＸｉ層、１
３．２４Ｇ；Ｌポリイミド１１２１（１ｅ分子樹脂層）
、１４．２５は中空領域である。
Claims (4)
- （１）使用するレーザ光の発振波長域で吸収の小さい誘
電体薄膜が中空領域を区画形成し、上記誘電体薄膜の外
方に金属薄膜を設け、その外部に導波路の機械的強度を
保つ厚膜の高分子樹脂層を有することを特徴とする中空
光導波路。 - （２）上記誘電体薄膜はＧｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＫＣ
ｌ、ＮａＣｌ、ＧａＡｓ、カルコゲナイドガラス、フッ
化化合物のいずれかよりなる１層構造の薄膜、またはこ
れらの任意の組合わせよりなる多層構造の薄膜である特
許請求の範囲第１項記載の中空光導波路。 - （３）上記金属薄膜のうち、誘電体薄膜に接する金属薄
膜は、金、銀、銅のいずれかよりなる特許請求の範囲１
項又は第２項記載の中空光導波路。 - （４）上記高分子樹脂層はポリエチレン、テフロン、ポ
リイミド、シリコーンの樹脂のいずれかよりなる特許請
求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の中空光導波路
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254403A JP2633866B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 中空光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254403A JP2633866B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 中空光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196603A true JPH0196603A (ja) | 1989-04-14 |
| JP2633866B2 JP2633866B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=17264492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62254403A Expired - Lifetime JP2633866B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 中空光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2633866B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1987
- 1987-10-08 JP JP62254403A patent/JP2633866B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US11018403B2 (en) | 2016-11-30 | 2021-05-25 | Pioneer Corporation | Electromagnetic wave transmission cable including a hollow dielectric tube surrounded by a foamed resin member having different expansion ratios at different regions therein |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2633866B2 (ja) | 1997-07-23 |
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