JPH058403B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH058403B2 JPH058403B2 JP58092312A JP9231283A JPH058403B2 JP H058403 B2 JPH058403 B2 JP H058403B2 JP 58092312 A JP58092312 A JP 58092312A JP 9231283 A JP9231283 A JP 9231283A JP H058403 B2 JPH058403 B2 JP H058403B2
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- JP
- Japan
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- film
- reflectance
- refractive index
- fiber
- layer
- Prior art date
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-
- 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
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/102—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type for infrared and ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
-
- 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
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/241—Light guide terminations
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
本発明はArガスレーザ、Nd：YAGレーザ、
CO2ガスレーザ等のエネルギー伝送用に用いられ
るフアイバーにおいて、その入出力端面の反射を
防止することにより、光エネルギーの伝送効率を
向上させたフアイバーに関するものである。 近年、医療機器の分野においてレーザ、特に
CO2レーザの熱エネルギーの利用が盛んになつて
きており、そのエネルギー伝送路として結晶フア
イバーが使われ始めている。 しかしながら、赤外透過材料であるタリウムハ
ライド、アルカリハライド、銀ハライドはいづれ
も、CO2レーザの波長10.6μｍにおいて反射率が
高く、両面の反射を合わせて、10％から20％に達
する。このため、この種のフアイバーの伝送効率
を向上させるためには、フアイバー端面の反射を
減少させることが重要である。 本発明の目的は、この種のフアイバーの端面に
反射防止膜を施こすことにより反射を減少させ
て、エネルギーの伝送効率を向上させることにあ
る。 反射防止膜は光エネルギーの入力端面あるいは
入出力両端面に一層〜多層に形成するが、反射防
止膜の材料の選定は次のようにして行なう。 (1) 単層反射防止膜の場合 一般に、第１図に示すように空気Ａ（屈折率
１）と屈折率ｎの媒質Ｂの間に、屈折率n1，厚
さd1の薄膜Ｍが存在する場合、空気側から境界
面に垂直に入射する光の反射率Ｒは次のように
表わされる〔神山等編、「薄膜工学ハンドブツ
ク」（オーム社）〕。 これからn1＝√ なる屈折率を有する材料からなるd1の厚さの膜
を屈折率ｎの媒質表面上に設けることによつて
垂直に入射する光の反射率は０となる。たゞ
し、d1＝１／n1（λ／４）である。したがつて、反 射防止膜はCO2レーザ等使用レーザの波長にお
いて、上記波長の光に対する屈折率が、フアイ
バーの材料の該波長の光に対する屈折率の平方
根に近いものを材料として選ぶのが好ましい。 フアイバーの材料の波長10.6μｍの光に対す
る屈折率ｎおよびその平方根を第１表に示す。
CO2ガスレーザ等のエネルギー伝送用に用いられ
るフアイバーにおいて、その入出力端面の反射を
防止することにより、光エネルギーの伝送効率を
向上させたフアイバーに関するものである。 近年、医療機器の分野においてレーザ、特に
CO2レーザの熱エネルギーの利用が盛んになつて
きており、そのエネルギー伝送路として結晶フア
イバーが使われ始めている。 しかしながら、赤外透過材料であるタリウムハ
ライド、アルカリハライド、銀ハライドはいづれ
も、CO2レーザの波長10.6μｍにおいて反射率が
高く、両面の反射を合わせて、10％から20％に達
する。このため、この種のフアイバーの伝送効率
を向上させるためには、フアイバー端面の反射を
減少させることが重要である。 本発明の目的は、この種のフアイバーの端面に
反射防止膜を施こすことにより反射を減少させ
て、エネルギーの伝送効率を向上させることにあ
る。 反射防止膜は光エネルギーの入力端面あるいは
入出力両端面に一層〜多層に形成するが、反射防
止膜の材料の選定は次のようにして行なう。 (1) 単層反射防止膜の場合 一般に、第１図に示すように空気Ａ（屈折率
１）と屈折率ｎの媒質Ｂの間に、屈折率n1，厚
さd1の薄膜Ｍが存在する場合、空気側から境界
面に垂直に入射する光の反射率Ｒは次のように
表わされる〔神山等編、「薄膜工学ハンドブツ
ク」（オーム社）〕。 これからn1＝√ なる屈折率を有する材料からなるd1の厚さの膜
を屈折率ｎの媒質表面上に設けることによつて
垂直に入射する光の反射率は０となる。たゞ
し、d1＝１／n1（λ／４）である。したがつて、反 射防止膜はCO2レーザ等使用レーザの波長にお
いて、上記波長の光に対する屈折率が、フアイ
バーの材料の該波長の光に対する屈折率の平方
根に近いものを材料として選ぶのが好ましい。 フアイバーの材料の波長10.6μｍの光に対す
る屈折率ｎおよびその平方根を第１表に示す。
【表】
一方、反射防止膜材料として用い得るものの
屈折率n1を第２表に示す。
屈折率n1を第２表に示す。
【表】
反射防止膜の厚さは前記式にしたがつて適
宜決められるが、およそ1.5〜2.5μｍの範囲で
ある。 次にフアイバと反射防止膜の組合せによる反
射の軽減の結果を第４表に示す。
宜決められるが、およそ1.5〜2.5μｍの範囲で
ある。 次にフアイバと反射防止膜の組合せによる反
射の軽減の結果を第４表に示す。
【表】
【表】
第４図は直径１mmのAgBrフアイバー１の端
面に一層の反射防止膜２を設けたものである。
反射防止膜材料としては、BaF2およびCaF2を
選び、膜厚は前記式から、BaF2の場合1.9μ
ｍ、CaF2の場合2.05μｍとした。 反射防止膜をつけない場合、その端面での反
射率は10.6μｍの波長の光に対して13.6％であ
るが、上記の薄膜を設けることにより反射率は
BaF2の場合2.0％、CaFの場合0.2％に減少す
る。 以上のことから判るように、単層の反射防止
膜では、媒質の屈折率の平方根に等しい材料を
選んで薄膜を形成しなければ反射率を０とし得
ないが、現実にはそのような材料が存在しない
ため反射率は減少しても０とはなり得ない。そ
こで屈折率の異なる２層以上の多層反射防止膜
を膜厚を適宜組合せて設ければ、反射率を０と
することもでき、好適である。 (2) ２層反射防止膜の場合 次に２層反射防止膜について詳細に説明す
る。第２図に示すように膜が２層で、外層膜
M2の屈折率をn2、内層膜M1の屈折率をn1、そ
れぞれの厚さをd2，d1とするとき、薄膜材料に
その屈折率が第３図の斜線部の範囲内にあるよ
うな材料を選ぶことによつて、空気側から垂直
入射する光の反射率を０にし得ることが一般に
知られている（Luther B.Lockhart，Jr.＆P.
King：J.Opt.Soc.Am.37，689（1947）） このときの反射率Ｒは であり、各膜厚d1，d2を適当に選ぶことによつ
て反射率は０となる。 ２層反射防止コーテイングについて具体的フ
アイバ材料に対して反射率がゼロとなり得る組
合わせを選定すると次のようになる。反射率が
ゼロとなる時の膜厚は式によつて計算され
る。
面に一層の反射防止膜２を設けたものである。
反射防止膜材料としては、BaF2およびCaF2を
選び、膜厚は前記式から、BaF2の場合1.9μ
ｍ、CaF2の場合2.05μｍとした。 反射防止膜をつけない場合、その端面での反
射率は10.6μｍの波長の光に対して13.6％であ
るが、上記の薄膜を設けることにより反射率は
BaF2の場合2.0％、CaFの場合0.2％に減少す
る。 以上のことから判るように、単層の反射防止
膜では、媒質の屈折率の平方根に等しい材料を
選んで薄膜を形成しなければ反射率を０とし得
ないが、現実にはそのような材料が存在しない
ため反射率は減少しても０とはなり得ない。そ
こで屈折率の異なる２層以上の多層反射防止膜
を膜厚を適宜組合せて設ければ、反射率を０と
することもでき、好適である。 (2) ２層反射防止膜の場合 次に２層反射防止膜について詳細に説明す
る。第２図に示すように膜が２層で、外層膜
M2の屈折率をn2、内層膜M1の屈折率をn1、そ
れぞれの厚さをd2，d1とするとき、薄膜材料に
その屈折率が第３図の斜線部の範囲内にあるよ
うな材料を選ぶことによつて、空気側から垂直
入射する光の反射率を０にし得ることが一般に
知られている（Luther B.Lockhart，Jr.＆P.
King：J.Opt.Soc.Am.37，689（1947）） このときの反射率Ｒは であり、各膜厚d1，d2を適当に選ぶことによつ
て反射率は０となる。 ２層反射防止コーテイングについて具体的フ
アイバ材料に対して反射率がゼロとなり得る組
合わせを選定すると次のようになる。反射率が
ゼロとなる時の膜厚は式によつて計算され
る。
【表】
その他の組合せにおいては反射率を０とするこ
とはできないが、適当に膜厚を設定することに
よつて反射率を減少させる効果を与えることが
できる。 ここに述べた、二層の反射防止膜では第一層
としてKCl，KBr，NaCl等のように比較的水
分に対して安定でない材料をAgCl，AgBr，
PbF2，ZnS，ZnSe，Ge等のように比較的水分
に対して安定な膜でおおうため一層コーテイン
グよりも安定な構造となり、経時変化の小さい
膜となる。 反射防止膜を設ける方法としては、RFスパ
ツタ法、イオンプレーテイング法、真空蒸着法
等を挙げることができる。 本発明の光エネルギー伝送用フアイバーの具
体的態様を図面を用いて説明する。 第５図は本発明の実施例であり、１は直径１
mmのAgBrフアイバー、３はその端面にコート
された二層の反射防止膜である薄膜の材料は内
層膜としてBaF2，KCl外層膜としてAgBrを選
ぶ。10.6μｍの波長の光に対する各膜材料の屈
折率はBaF21.40，KCl1.45，AgBr1.17であり、
BaF2−AgBr，KCl−AgBrの二層の組合せを
第３図と同様の図に点をとると第７図のように
なり、ある二層の膜厚に関して反射率が０とな
りうることがわかる。BaF2−AgBr膜の場合、
各々の膜厚が1.89μ、2.44μｍの時にまたKCl−
AgBr膜の場合各々1.82μｍ，2.44μｍの時に反
射率が０となる。 上記の具体例においてフアイバーのもう一方
の端面にも同様の反射防止膜を設けてもよいこ
とはもちろんである。
とはできないが、適当に膜厚を設定することに
よつて反射率を減少させる効果を与えることが
できる。 ここに述べた、二層の反射防止膜では第一層
としてKCl，KBr，NaCl等のように比較的水
分に対して安定でない材料をAgCl，AgBr，
PbF2，ZnS，ZnSe，Ge等のように比較的水分
に対して安定な膜でおおうため一層コーテイン
グよりも安定な構造となり、経時変化の小さい
膜となる。 反射防止膜を設ける方法としては、RFスパ
ツタ法、イオンプレーテイング法、真空蒸着法
等を挙げることができる。 本発明の光エネルギー伝送用フアイバーの具
体的態様を図面を用いて説明する。 第５図は本発明の実施例であり、１は直径１
mmのAgBrフアイバー、３はその端面にコート
された二層の反射防止膜である薄膜の材料は内
層膜としてBaF2，KCl外層膜としてAgBrを選
ぶ。10.6μｍの波長の光に対する各膜材料の屈
折率はBaF21.40，KCl1.45，AgBr1.17であり、
BaF2−AgBr，KCl−AgBrの二層の組合せを
第３図と同様の図に点をとると第７図のように
なり、ある二層の膜厚に関して反射率が０とな
りうることがわかる。BaF2−AgBr膜の場合、
各々の膜厚が1.89μ、2.44μｍの時にまたKCl−
AgBr膜の場合各々1.82μｍ，2.44μｍの時に反
射率が０となる。 上記の具体例においてフアイバーのもう一方
の端面にも同様の反射防止膜を設けてもよいこ
とはもちろんである。
第１図は空気と媒質の間に、それらと屈折率の
異なる薄膜を単層に設けた図であり、第２図は薄
膜を２層に設けた図であり、第３図は第２図の場
合において光の反射率を０とし得る範囲を示す図
である。第４図は薄膜を単層に設けた例を示す図
であり、第５図は本発明の光エネルギー伝送用フ
アイバーの具体例を示す図である。第６図は本発
明の実施例における、光の反射率を０とし得る範
囲を示す図である。
異なる薄膜を単層に設けた図であり、第２図は薄
膜を２層に設けた図であり、第３図は第２図の場
合において光の反射率を０とし得る範囲を示す図
である。第４図は薄膜を単層に設けた例を示す図
であり、第５図は本発明の光エネルギー伝送用フ
アイバーの具体例を示す図である。第６図は本発
明の実施例における、光の反射率を０とし得る範
囲を示す図である。
Claims (1)
- １ 光エネルギー伝送用結晶質フアイバーにおい
て、その端面に反射防止膜を有し、該光エネルギ
ー伝送用結晶質フアイバーが、AgCl、AgBr、
KRS−５、KRS−６、CsBrまたはCsIの材料か
らなり、該反射防止膜が第一層としてNaF、
BaF2、CaF2、KBr、KClまたはNaClの膜を、第
二層としてCsI、CsBr、AgCl、AgBr、KRS−
５、KRS−６、PbF2、ZnS、ZnSeまたはGeの膜
をその端面に二層設けてなるものである光エネル
ギー伝送用フアイバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58092312A JPS59218405A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | 光エネルギ−伝送用フアイバ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58092312A JPS59218405A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | 光エネルギ−伝送用フアイバ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59218405A JPS59218405A (ja) | 1984-12-08 |
| JPH058403B2 true JPH058403B2 (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=14050877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58092312A Granted JPS59218405A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | 光エネルギ−伝送用フアイバ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59218405A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4963375B2 (ja) * | 2005-11-02 | 2012-06-27 | 富士フイルム株式会社 | 光デバイス、光学部材及びライトガイド |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53105242A (en) * | 1977-02-25 | 1978-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | Optical fiber |
| JPS5424650A (en) * | 1977-07-26 | 1979-02-24 | Canon Inc | Optical system |
| JPS5569106A (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-24 | Ricoh Co Ltd | Focusing type optical transmission body |
| JPS5593101A (en) * | 1979-01-10 | 1980-07-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Reflection preventive film |
| JPS58160901A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線光フアイバ |
| JPS59133506A (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-31 | Olympus Optical Co Ltd | レ−ザ−光伝送用石英光学繊維 |
| JPS59147301A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光フアイバ用反射防止膜 |
-
1983
- 1983-05-27 JP JP58092312A patent/JPS59218405A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59218405A (ja) | 1984-12-08 |
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