JPH0273311A - エネルギーガイド製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （ト）技術分野 この発明は、炭酸ガス（Ｃｏ２）レーザ光、又は−酸化
炭素ガス（ＣＯ）レーザ光の輸送に適したエネルギーガ
イドの製造方法に関する。

可視および近赤外のレーザ光のパワー伝送には石英系ガ
ラスファイバが用いられている。

しかし、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザのように中間赤外域
のレーザ光に対して、石英ファイバは用いる事ができな
い。損失が大きいからである。

Ｃｏ２レーザは、大出力のエネルギーを容易に得る事が
できるので、工業加工用、医療用に広く用いられている
。

ＣＯ□レーザの光を導く伝送系として、（１）　　ミラ
ー関節型 （２）　　光フアイバ型 （３）　　中空導波路型 ・のものが提案され、使用されている。

ミラー関節型のものは、おおがかりになり、関節での運
動が複雑である。柔軟性に乏しい。

光フアイバ型というのは、銀ハライド系結晶質ファイバ
、タリウムハライド系結晶質ファイバ、アルカリハライ
ド系結晶質ファイバの中に、レーザ光を通すものである
。これらは、赤外光に対して、比較的吸収の少い材料で
ある。また１ｆｆＪＩφ以下の径にできるので、可撓性
、柔軟性に富む。しかし、ファイバがレーザ光によ′り
強く加熱されるので、大出力のレーザ光を通す事は難し
い。

中空導波路は、金属によって囲まれた空気中を伝搬させ
るものである。媒質は空気であるから透過損失は少い。

しかし、導波路中で壁面に当り反射されるので、反射損
失がある。

反射を少なくするため、導波路の壁は金属製にする。

どのような金属、どのような形状にするかという事につ
いて、多様な中空導波路が提案されている。

（イ）従来技術 橋新、久保らは、テープ状の（幅４Ｈ〜８Ｈ）アルミホ
イルを、テフロンスペーサで両端を支持し、外側を熱収
縮チューブで囲んだＣ０２レーザ光用の中空導波路を試
作している。

導波路の断面は扁平で、０．５ｘｇｘ４＋ｗ又はｏ、５
Ｈｘ８朋である。短辺の方向には十分な可撓性がある。

反射面はアルミである。橋新、久保「ＣＯ２レーザ−ビ
ーム可撓伝送路の高出力化」レーザ学会研究会報告、Ｒ
ＴＭ　−８５−２４（１９８５）Ｖ−１゜第３図にこの
エネルギーガイドの断面図を示す。

本発明者は、モリブデンＭＯをチューブ状に加工し、こ
の外周に冷却水を通す水冷式のエネルギーガイドを提案
している（実願昭６３−４５５８号Ｓ６３．１゜１８出
願）。第４図にこの略断面図を示す。

（Ｏ）　　発明が解決しようとする問題点エネルギーガ
イドであるから、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザなどの光を
効率よく伝送するものでなければならない。また、ガイ
ドが柔軟であって、曲がりやすい、という事も強く望ま
れる。

さらに、曲げ状態によって、出力のパワーが変動しない
、という事も望ましいことである。そうでなければ、エ
ネルギーガイドの振動により、出力パワーの強度が変化
してしまう。一定パワーで加工する、という事ができな
くなる。

曲げ状態を変えると、導波路内での多重反射の回数や反
射角が異なる。

それにも拘わらず出力パワーが変動しないというために
は、反射面に使われた金属の反射率が極めて高いもので
なければならない。

前述のアルミホイルを用いた中空導波路は、短辺方向に
は曲るが、長辺方向には曲らない。可撓性の点で難があ
る。

また、これは、曲げ状態によって、出力パワーが著しく
変動する、という欠点がある。長辺が８Ｈの中空導波路
の場合、曲げ半径が８ａ以下であると、直線の場合に比
べて出力パワーが５０％以下になる。

Ｍ、パイプを用いるものは、薄肉のＭ、を加工するのが
難しい。ＭＯはかたくて脆いからである。また、ＭＯパ
イプは可撓性に難がある。自在に曲げるというわけには
ゆかない。無理に曲げると折れてしまう。

００　　目　　　　　的 可撓性に富み、伝送損失が少なく、曲げ状態によって出
力パワーが変動しないような中間赤外光用のエネルギー
ガイドの製造方法を提供することが本発明の目的である
。

（イ）本発明の方法 本発明は、螺旋状の細い金のチューブを作る事を目的と
する。

このために、銅線を螺旋状に成形し、銅の表面に金Ａｕ
をメッキし、さらに、濃硝酸に漬けて、内部の銅を溶か
して除去する。こうすると、外殻の金かのこる。これは
、はじめから螺旋状になっている。直管を螺旋に加工す
るのではない。

銅線は芯になるが、後に除去される。銅線の寸法が、導
波路の内径を規定する。銅の直径は例えば０，３Ｈφ〜
２１１１φ程度である。

銅線を螺旋に巻くが、このピッチや螺旋の直径は、目的
によって適当に決定すればよい。

銅線の周囲にメッキする金は、一定の厚みがなければな
らない。金層だけで形状を維持しなければならないから
である。このため、厚みは５０μｍ以上なければならな
い。

金メッキ層が厚いと、可撓性が乏しくなるし、金も無駄
になる。それで、金メッキ層の厚さは、０．５ｆｆ以下
とする。

濃硝酸に漬けるのは、内部の銅だけを溶かすためである
。銅線の外径が大きいと、濃硝酸が内部へ入りやすいの
で、銅の除去が早くなる。

内部の銅を完全に除去した後、十分に洗浄し、乾燥させ
る。

こうして、螺旋状の金チューブ中空導波路を得る。第１
図は、この工程を略示するものである。

この金チューブ中空導波路の一端に、赤外レーザ光を入
射きせ、他端から出射させる。第２図にこれを示す。

そのまま使ってもよいが、レーザパワーが大きい場合は
、螺旋状の金チューブの全体を水冷し、加熱による損傷
を防ぐようにする。

ψ）実施例 （１）直径４０Ｈの円柱状物体に、直径ＩＮＭφ、長さ
５ｍの銅線を巻きつけて、螺旋状に加工した。

（２）螺旋状の銅線に、電気メッキにより、厚さが約１
００μｍの金メッキ層を形成した。

（３）　　これの全体を、多量の濃硝酸中に一昼夜浸漬
した。すると、中心部の銅が完全に除去された。

（４）全体を十分に洗浄し、完全に乾燥させた。

（５）　　両端に光学系を取りつけ、ＣＯ□レーザ光に
対する伝送特性を測定した。

（６）　　Ｃｏ□レーザの入射光パワーが２００　Ｗで
ある時、スパイラル状の導波路を通過したレーザパワー
は１５０Ｗであった。通過に伴なう損失が少いという事
がわかる。

（７）　　さらに導波路の曲げに対する特性を調べた。

出射端を、左右に曲げて出力パワーの変化を測定した。

出射端を最大±６０°まで曲げても出射光パワーは変動
しなかった。導波路の曲げに対して極めて有効であるこ
とが分る。

（ト）　　効　　　果 （１）　　はじめから螺旋形状になった中空導波路であ
る。直進するだけで通過する光成分がなく、どの方向へ
入った成分も多重反射されながら、導波路の中を進む。

このため、導波路を曲げても、これによって新しく損失
が増えない。すなわち、曲げに対する特性が優れている
。

導波路が振動しても、出射光パワーが安定している。

（２）押出し成型して金の直管を作るのではなく、銅の
上に金メッキして螺旋状のものを作る。直管を螺旋に成
形しようとすると、不均一な歪みが生じて、正しい螺旋
にならず、導波路の一部が塞されたり、破断したりする
。

ところが、はじめから螺旋である銅の上にメッキして、
金の螺旋を作るのである。銅を除いた後、機械的な応力
、歪みが残らない。

（３）銅と金の濃硝酸に対する化学的性質の相違を巧み
に利用している。銅は全て除きうるが、金は損耗しない
。

（４）外殻として残る金は、赤外光に対する反射率が極
めて高い。このため、アルミニウムやモリブデンの中空
導波路よりも反射損失が少い。

（５）外殻として残る金は、延性、展性に富む。柔軟な
材料であるので、導波路を繰り返し撓ませても、疲労が
少い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエネルギーガイド製造方法の工程図。 第２図は赤外レーザ光を入射させ出射光を測定する光学
系の略図。 第３図はアルミホイルを用いる扁平中空導波路の断面図
。 第４図は本発明者になる実願昭６３−４５５８号のエネ
ルギーガイド断面図。 発　　明　　者 難波宏邦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 赤外レーザ光を伝送するためのエネルギーガイドを製造
   するため、銅線を螺旋状に形成し、この表面に金メッキ
   層を形成した後、濃硝酸によつて内部の銅を除去し、金
   よりなる中空導波路を形成する事を特徴とするエネルギ
   ーガイド製造方法。