JPH02234105A - 紫外線波長域レーザ光用中空導波管 - Google Patents
紫外線波長域レーザ光用中空導波管Info
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- JPH02234105A JPH02234105A JP1054567A JP5456789A JPH02234105A JP H02234105 A JPH02234105 A JP H02234105A JP 1054567 A JP1054567 A JP 1054567A JP 5456789 A JP5456789 A JP 5456789A JP H02234105 A JPH02234105 A JP H02234105A
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Landscapes
- 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〕
本発明は、高出力の紫外線波長域のレーザ光を高効率に
伝送し得る中空導波管に関するものである。
伝送し得る中空導波管に関するものである。
紫外線域の波長を有するレーザ、例えばエキシマレーザ
などのレーザ光は高エネルギーであり、レーザＣＶＤ、
表面改質、光化学合成等その利用範囲は極めて広範囲で
ある。また、医療分野においては内視鏡と併用して体内
手術に用いたり、工業分野におい℃は微細加工に用いた
りしている。
などのレーザ光は高エネルギーであり、レーザＣＶＤ、
表面改質、光化学合成等その利用範囲は極めて広範囲で
ある。また、医療分野においては内視鏡と併用して体内
手術に用いたり、工業分野におい℃は微細加工に用いた
りしている。
上記しーザ光の産業、医療分野への実用化においては、
それを効率よく目的場所に導く導波技術の確立が必須の
要件となる。エキシマレーザなどの短波長でビークパワ
ーの大きいレーザ光は生体に対して有害であり、それを
遠隔部に安全に伝送するには困難な問題があった。また
、この様なレーザ光を必要とする位置に容易に伝送でき
る導波路が特に医療分舒等から要望されていた。
それを効率よく目的場所に導く導波技術の確立が必須の
要件となる。エキシマレーザなどの短波長でビークパワ
ーの大きいレーザ光は生体に対して有害であり、それを
遠隔部に安全に伝送するには困難な問題があった。また
、この様なレーザ光を必要とする位置に容易に伝送でき
る導波路が特に医療分舒等から要望されていた。
従来、紫外線域の波長を有するレーザ、例えばエキシマ
レーザ等の高エネルギーレーザ光を伝送する方法には、
下記（１）乃至（３）のような方法があった。
レーザ等の高エネルギーレーザ光を伝送する方法には、
下記（１）乃至（３）のような方法があった。
（１）石英系光ファイバによる方法
第６図に示すように、紫外域の光に対して透過率の良い
石英ガラスをコア５１とし、それを取り巻くクラッド５
２にはフッ素等の不純物をドープした石英ガラスとし、
コア５１よりも屈折率を小さくした２種のガラスからな
るガラスファイバを用い、ファ５１とクラッド５２の境
界面でレーザ光を反射させながら光Ｐを伝送する方法で
ある。
石英ガラスをコア５１とし、それを取り巻くクラッド５
２にはフッ素等の不純物をドープした石英ガラスとし、
コア５１よりも屈折率を小さくした２種のガラスからな
るガラスファイバを用い、ファ５１とクラッド５２の境
界面でレーザ光を反射させながら光Ｐを伝送する方法で
ある。
コアには特定波長の吸収を小さくするために水酸基など
をドーブしたものもある。なお、第６図（ａ）はガラス
ファイバの横断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である
。
をドーブしたものもある。なお、第６図（ａ）はガラス
ファイバの横断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である
。
（２）アルミニウム管導波路による方法第７図に示すよ
うに、紫外域の光に対して高い反射率を有するアルミニ
ウムを管状にしたアルミニウム管５３を用い、その内面
を研磨して内面反射率を上げ、アルミニウム管５３の内
表面で反射させながら光！を伝送する所謂中空導波管を
用いる方法。なお、第７図（ａ）はアルミニウム管の横
断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である。
うに、紫外域の光に対して高い反射率を有するアルミニ
ウムを管状にしたアルミニウム管５３を用い、その内面
を研磨して内面反射率を上げ、アルミニウム管５３の内
表面で反射させながら光！を伝送する所謂中空導波管を
用いる方法。なお、第７図（ａ）はアルミニウム管の横
断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である。
（３）アルミニウム板方形中空路による方法第８図に示
すように、光の進行方向に長い２枚の金属平板５４ ．
５４を反射板として、その横方向の両端に誘電体のスペ
ーサ５５を挾み、中空路の間隔を一定に保つ導波路を用
い、光！は２枚の金属平板５４．５４で反射しながら伝
送される。
すように、光の進行方向に長い２枚の金属平板５４ ．
５４を反射板として、その横方向の両端に誘電体のスペ
ーサ５５を挾み、中空路の間隔を一定に保つ導波路を用
い、光！は２枚の金属平板５４．５４で反射しながら伝
送される。
この金属平板５４．５４は紫外域の光に対して高い反射
率を有するアルミニウムであり、中空路の内側面は研磨
してある。また、スペーサである誘電体にはテフロンを
用いている．なお、第８図（ａ）はアルミニウム板方形
中空路の横断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である。
率を有するアルミニウムであり、中空路の内側面は研磨
してある。また、スペーサである誘電体にはテフロンを
用いている．なお、第８図（ａ）はアルミニウム板方形
中空路の横断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である。
しかしながら、上記従来の（１）の石英系光ファイバに
よる方法は、伝送効率は良いが、入射端面の損傷しきい
値が低く、入射する光のエネルギー密度が大きいと入射
端面は破壊されてしまうという問題があった。又、コア
５１の材料の原子間の結合エネルギーに対応する波長に
光の吸収が現れてしまい透過率の極端に低い波長もある
。そして、伝送率の時間的変化も大きくなり問題となる
。また、（２》のアルミニウム管導波路による方Ｙ台 は、入射パワーは大きくできるが、導波管の径が細くな
るに従い内面研磨が難しく又酸化などによって時間とと
もに内面の反射率が低下し伝送効率が低下するという問
題がある。
よる方法は、伝送効率は良いが、入射端面の損傷しきい
値が低く、入射する光のエネルギー密度が大きいと入射
端面は破壊されてしまうという問題があった。又、コア
５１の材料の原子間の結合エネルギーに対応する波長に
光の吸収が現れてしまい透過率の極端に低い波長もある
。そして、伝送率の時間的変化も大きくなり問題となる
。また、（２》のアルミニウム管導波路による方Ｙ台 は、入射パワーは大きくできるが、導波管の径が細くな
るに従い内面研磨が難しく又酸化などによって時間とと
もに内面の反射率が低下し伝送効率が低下するという問
題がある。
また、〈３）のアルミニウム板方形中空路による方法は
、上記（２》と同様、入射パワーは大きくでき、反射板
の内面研磨は容易にできるが、小さい断面積のもの（例
えば１ｍｍ”程度のもの）は製作が困難である。また、
上記（２）と同様、酸化などにより内面の反射率が低下
して伝送効率が低下するという問題がある。
、上記（２》と同様、入射パワーは大きくでき、反射板
の内面研磨は容易にできるが、小さい断面積のもの（例
えば１ｍｍ”程度のもの）は製作が困難である。また、
上記（２）と同様、酸化などにより内面の反射率が低下
して伝送効率が低下するという問題がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので上記問題点を
除去し、内面研磨等の困難な工程を必要とすることなく
、吸収や反射面の酸化等による反射率の低下による伝送
効率が低下することのない紫外線波長域レーザ光用中空
導波管を提供することにある。
除去し、内面研磨等の困難な工程を必要とすることなく
、吸収や反射面の酸化等による反射率の低下による伝送
効率が低下することのない紫外線波長域レーザ光用中空
導波管を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明は、石英等の紫外光に対
して高透過率であり且つ耐環境性に優れたガラス材から
なるガラス管を導波管内面とし、その外側に紫外光に対
して高反射率の金属膜を形成し、ガラス管内表面及び該
ガラス管と金着膜との境雰面にて紫外線波長域レーザ光
を反射させながら伝送させることを特徴とする。
して高透過率であり且つ耐環境性に優れたガラス材から
なるガラス管を導波管内面とし、その外側に紫外光に対
して高反射率の金属膜を形成し、ガラス管内表面及び該
ガラス管と金着膜との境雰面にて紫外線波長域レーザ光
を反射させながら伝送させることを特徴とする。
また、ガラス管内の空間中を紫外光透過率の良い物質流
体を流しながら紫外線波長域レーザ光を伝送させるこ゜
とを特徴とする。
体を流しながら紫外線波長域レーザ光を伝送させるこ゜
とを特徴とする。
上記の如く構成することにより、ガラス管を用いるから
レーザ光の入射は導波管内表面であり入射面積が大きい
ため単位面積当りの損傷しきい値が上記（１）の場合の
端面と同じであったとしても、入射エネルギーの損傷し
きい値はトータルとして大きくなる。
レーザ光の入射は導波管内表面であり入射面積が大きい
ため単位面積当りの損傷しきい値が上記（１）の場合の
端面と同じであったとしても、入射エネルギーの損傷し
きい値はトータルとして大きくなる。
また、ガラス管の外面に金属膜を形成するので、金属膜
の表面粗さはガラス管外面の表面粗さとなり、該表面粗
さは十分の数μｍ程度であるから、〒解研磨などの方法
による研磨面粗さ数μｍより／Ｊ％さい優れた反射表面
を容易に得ることができる。
の表面粗さはガラス管外面の表面粗さとなり、該表面粗
さは十分の数μｍ程度であるから、〒解研磨などの方法
による研磨面粗さ数μｍより／Ｊ％さい優れた反射表面
を容易に得ることができる。
また、金属膜の反射面はガラス管外面に密着しているた
め、該反射面が空気に触れることなく、表面が酸化被膜
に覆われ反射率が低下することもない。
め、該反射面が空気に触れることなく、表面が酸化被膜
に覆われ反射率が低下することもない。
また、導波管内空間に紫外光透過率の良い物質流体を流
すことができ、伝送効率が向上すると共に、冷却効果に
より伝送率の時間的低下は小さくなる。
すことができ、伝送効率が向上すると共に、冷却効果に
より伝送率の時間的低下は小さくなる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る紫外線波長域レーザ光用中空導波
管の横断面図である。導波管３は同図に示すように石英
ガラス管２の外面にＣＶＤ，ＰＶＤ或いは真空蒸着等の
適当な方法でアルミニウム膜１を形成した構成である。
管の横断面図である。導波管３は同図に示すように石英
ガラス管２の外面にＣＶＤ，ＰＶＤ或いは真空蒸着等の
適当な方法でアルミニウム膜１を形成した構成である。
第２図はレーザ光が上記構成の導波管３の石英ガラス管
２内を伝送する様子を説明するための図であり、図示す
るように、入射したレーザ光！は石英ガラス管２の表面
及び石英ガラス管２とアルミニウム膜１との境界面で反
射しながら伝送される。
２内を伝送する様子を説明するための図であり、図示す
るように、入射したレーザ光！は石英ガラス管２の表面
及び石英ガラス管２とアルミニウム膜１との境界面で反
射しながら伝送される。
第４図は上記導波管３にレーザ光Ｐを入射ずる様子を説
明するための図であり、レーザ装置５から出てきたレー
ザ光２は焦光レンズ４で焦光され導波管３内に導かれ、
上述のように導波管３を伝送していく。
明するための図であり、レーザ装置５から出てきたレー
ザ光２は焦光レンズ４で焦光され導波管３内に導かれ、
上述のように導波管３を伝送していく。
第４図は焦光するレーザ光！の焦点７と導波管３の位置
関係を示す図であり、レーザ光クの光軸８と導波管３の
中心軸６を一致させ、焦点７の位置は導波路の中心軸６
上であり、全てのレーザ光Ｐが導波管３の石英ガラス管
２内面に入則するようにする。これにより、入射された
レーザ光クは第２図に示すように、石英ガラス管２の表
面及び石英ガラス管２とアルミニウム膜１との境界面で
反射しながら伝送される． 導波管３を第１図に示す構成とすることにより、石英ガ
ラスは紫外光に対して高透過率であり且つ耐環境性に優
れたガラスであり、アルミニウムは紫外光に対して高反
射率の金属であるから、入射されたレーザ光ｅが石英ガ
ラス管２の表面及び石英ガラス管２とアルミニウム膜１
との境界面で反射しながら伝送する間の減衰は極めて小
さくなる。
関係を示す図であり、レーザ光クの光軸８と導波管３の
中心軸６を一致させ、焦点７の位置は導波路の中心軸６
上であり、全てのレーザ光Ｐが導波管３の石英ガラス管
２内面に入則するようにする。これにより、入射された
レーザ光クは第２図に示すように、石英ガラス管２の表
面及び石英ガラス管２とアルミニウム膜１との境界面で
反射しながら伝送される． 導波管３を第１図に示す構成とすることにより、石英ガ
ラスは紫外光に対して高透過率であり且つ耐環境性に優
れたガラスであり、アルミニウムは紫外光に対して高反
射率の金属であるから、入射されたレーザ光ｅが石英ガ
ラス管２の表面及び石英ガラス管２とアルミニウム膜１
との境界面で反射しながら伝送する間の減衰は極めて小
さくなる。
また、石英ガラス管２を用いレーザ光Ｐの入射はこの石
英ガラス管２の内表面とするから、入射面積が大きいた
め入射エネルギーの損傷しきい値はトータルとして大き
くなる。
英ガラス管２の内表面とするから、入射面積が大きいた
め入射エネルギーの損傷しきい値はトータルとして大き
くなる。
また、石英ガラス管２の外面にアルミニウムをＣＶＤ，
ＰＶＤ或いは真空蒸着等の適当な方法でアルミニウム膜
１を形成するので、アルミニウム膜１の表面粗さは石英
ガラス管２の外面の表面粗さとなり、その表面粗さは十
分の数μｍ程度であるから、電解研磨などの方法による
研磨面粗さ数μｍより小さい優れた表面を容易に得るこ
とができる。
ＰＶＤ或いは真空蒸着等の適当な方法でアルミニウム膜
１を形成するので、アルミニウム膜１の表面粗さは石英
ガラス管２の外面の表面粗さとなり、その表面粗さは十
分の数μｍ程度であるから、電解研磨などの方法による
研磨面粗さ数μｍより小さい優れた表面を容易に得るこ
とができる。
また、アルミニウムは紫外光に対して高反射率の金属で
あるが酸化され易い金属であり、空中においた場合、表
面は即座にレーザ光の反射効率の低下をもたらす酸化ア
ルミニウムを主成分とする被膜に覆われしまう。しかし
ながら本実施例では、アルミニウム膜１はＣＶＤ，ＰＶ
Ｄ或いは真空蒸着等の高真空雰囲気で行なわれると共に
、レーザ光の反射を行なう反射面は石英ガラス管２の外
面に密着して形成されるから空気に触れることは全くな
く、表面が酸化被膜に覆われ反射率が低下することもな
い。
あるが酸化され易い金属であり、空中においた場合、表
面は即座にレーザ光の反射効率の低下をもたらす酸化ア
ルミニウムを主成分とする被膜に覆われしまう。しかし
ながら本実施例では、アルミニウム膜１はＣＶＤ，ＰＶ
Ｄ或いは真空蒸着等の高真空雰囲気で行なわれると共に
、レーザ光の反射を行なう反射面は石英ガラス管２の外
面に密着して形成されるから空気に触れることは全くな
く、表面が酸化被膜に覆われ反射率が低下することもな
い。
第５図は導波管に窒素ガスＮ，を流しならレーザ光を伝
送する装置の概略構成を示す図である。
送する装置の概略構成を示す図である。
焦光レンズ４を装着する事具９にはガス流入口１０が設
けられている。このガス流入口１０から窒素ガスＮ，を
導波管３の石英ガラス管２内に流しながら、レーザ光！
を導波管３に入射（第４図参照）させると、窒素ガスは
紫外光透過率の良い物質であるから、紫外光吸収による
透過率の減衰を抑えるばかりか、導波管３に外部から物
質の流入を防ぐ作用や、導波管３を冷却する作用を果た
す。なお、上記実施例では導波管３のガラス管として石
英ガラス管２を用いたが、紫外光に対して高透過率であ
り、且つ耐環境性に優れたガラスであれば石英ガラスに
限定されるものではない。
けられている。このガス流入口１０から窒素ガスＮ，を
導波管３の石英ガラス管２内に流しながら、レーザ光！
を導波管３に入射（第４図参照）させると、窒素ガスは
紫外光透過率の良い物質であるから、紫外光吸収による
透過率の減衰を抑えるばかりか、導波管３に外部から物
質の流入を防ぐ作用や、導波管３を冷却する作用を果た
す。なお、上記実施例では導波管３のガラス管として石
英ガラス管２を用いたが、紫外光に対して高透過率であ
り、且つ耐環境性に優れたガラスであれば石英ガラスに
限定されるものではない。
また、ガラス管外面の金属膜としてアルミニウム膜１と
したが、この膜の金属は紫外光に対して高反射率の金属
であればアルミニウムに限定されるものではない． また、導波管３に流す物質として窒素ガスを用いたが、
紫外光透過率の良い物質からなる流体であれば窒素ガス
に限定されるものではない。
したが、この膜の金属は紫外光に対して高反射率の金属
であればアルミニウムに限定されるものではない． また、導波管３に流す物質として窒素ガスを用いたが、
紫外光透過率の良い物質からなる流体であれば窒素ガス
に限定されるものではない。
以上説明したように本発明によれば下記のような優れた
効果が得られる． （１）ガラス管を導波管内面とするから、レーザ光の入
射面はこのガラス管内表面であり入射面積が大きいため
入射エネルギーの損傷しきい値はトータルとして大きく
なる． 《２》ガラス管の外面に金属膜を形成するので、金属膜
の表面粗さはガラス管外面の表面粗さとなり、該表面粗
さは十分の数μｍ程度であるから、電解研磨などの方法
による研磨面粗さ数μｍより小さい優れた反射表面を容
易に得ることができる。
効果が得られる． （１）ガラス管を導波管内面とするから、レーザ光の入
射面はこのガラス管内表面であり入射面積が大きいため
入射エネルギーの損傷しきい値はトータルとして大きく
なる． 《２》ガラス管の外面に金属膜を形成するので、金属膜
の表面粗さはガラス管外面の表面粗さとなり、該表面粗
さは十分の数μｍ程度であるから、電解研磨などの方法
による研磨面粗さ数μｍより小さい優れた反射表面を容
易に得ることができる。
（３》金属膜の反射面はガラス管外面に密着しているた
め、該反射面は形成時及び形成後も空気に触れることな
く、表面が酸化被膜に覆われ反射率が低下することもな
い．． （４》導波管内空間に紫外光透過率の良い物質流体を流
すことにより、伝送効率が向上すると共に、その冷却効
果により伝送率の時間的低下は小さくなる．
め、該反射面は形成時及び形成後も空気に触れることな
く、表面が酸化被膜に覆われ反射率が低下することもな
い．． （４》導波管内空間に紫外光透過率の良い物質流体を流
すことにより、伝送効率が向上すると共に、その冷却効
果により伝送率の時間的低下は小さくなる．
第１図は本発明に係る紫外線波長域レーザ光用中空導波
管の横断面図、第２図はレーザ光の導波管を伝送して行
く様子を説明するための図、第３図は導波管にレーザ光
を入射する様子を説明するための図、第４図は焦光する
レーザ光の焦点と導波管の位置関係を示す図、第５図は
導波管に窒素ガスを流しならレーザ光を伝送する装置の
概略構成を示す図、第６図，第７図，第８図はそれぞれ
従来の高エネルギーレーザ光を伝送する装置の概略構成
を示す図である。 図中、１・・・・アルミニウム膜、２・・・・石英ガラ
ス管、３・・・・導波管、４・・・・焦光レンズ、５・
・・・レーザ装置、６・・・・中心軸、７・・・・焦点
、８・・・・光軸、９・・・・事具、１０・・・・ガス
流入口。 第１図 出願人 株式会社榊←←解斥（外１名）代理人 弁理士
熊谷隆（外１名） 第２図 第３図 第５ 図 【Ｌ：Ｌノ （ｂノ 第６ 図 第７ 図 第８ 図 ｔ
管の横断面図、第２図はレーザ光の導波管を伝送して行
く様子を説明するための図、第３図は導波管にレーザ光
を入射する様子を説明するための図、第４図は焦光する
レーザ光の焦点と導波管の位置関係を示す図、第５図は
導波管に窒素ガスを流しならレーザ光を伝送する装置の
概略構成を示す図、第６図，第７図，第８図はそれぞれ
従来の高エネルギーレーザ光を伝送する装置の概略構成
を示す図である。 図中、１・・・・アルミニウム膜、２・・・・石英ガラ
ス管、３・・・・導波管、４・・・・焦光レンズ、５・
・・・レーザ装置、６・・・・中心軸、７・・・・焦点
、８・・・・光軸、９・・・・事具、１０・・・・ガス
流入口。 第１図 出願人 株式会社榊←←解斥（外１名）代理人 弁理士
熊谷隆（外１名） 第２図 第３図 第５ 図 【Ｌ：Ｌノ （ｂノ 第６ 図 第７ 図 第８ 図 ｔ
Claims (2)
- （１）紫外光に対して高透過率であり且つ耐環境性に優
れたガラス材からなるガラス管を導波管内面とし、その
外側に紫外光に対して高反射率の金属膜を形成し、前記
ガラス管内表面及び該ガラス管と前記金属膜との境界面
にて紫外線波長域レーザ光を反射させながら伝送させる
ことを特徴とする紫外線波長域レーザ光用中空導波管。 - （２）前記ガラス管内の空間中に紫外光透過率の良い物
質流体を流しながら紫外線波長域レーザ光を伝送させる
ことを特徴とする請求項（１）記載の紫外線波長域レー
ザ光用中空導波管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054567A JPH02234105A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 紫外線波長域レーザ光用中空導波管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054567A JPH02234105A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 紫外線波長域レーザ光用中空導波管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02234105A true JPH02234105A (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=12974268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1054567A Pending JPH02234105A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 紫外線波長域レーザ光用中空導波管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02234105A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010037798A (ko) * | 1999-10-20 | 2001-05-15 | 이명일 | 경면 반사를 이용한 광 전송 튜브 |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1054567A patent/JPH02234105A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010037798A (ko) * | 1999-10-20 | 2001-05-15 | 이명일 | 경면 반사를 이용한 광 전송 튜브 |
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