DE19756868A1

DE19756868A1 - Hohlwellenleiter und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19756868A1
Application number: DE19756868A
Authority: DE
Inventors: Mitsunobu Miyagi; Akihito Hongo
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2017-12-20
Also published as: DE19756868B4; GB2321972B; GB9726672D0; GB2321972A; JPH10282348A; US5995696A; JP3299477B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Hohlwellenleiter, der Licht in einem breiten Wellenband übertragen kann, d. h. nicht nur Licht im sichtbaren Bereich, sondern auch im infraroten Wel lenband, das durch eine optische Quarzfaser nicht übertragbar ist, und insbesondere einen flexiblen Hohlwellenleiter, der zur Übertragung verschiedener Laserstrahlen geeignet ist, die in der medizinischen Behandlung, industriellen Bearbeitung, Messung, Analyse, Chemie und anderen Gebieten von Nutzen sind, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Eine Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von minde stens 2 µm kommt in der medizinischen Behandlung, industriel len Bearbeitung, Messung, Analyse, Chemie und verschiedenen anderen Gebieten zum Einsatz. Insbesondere haben ein Er-YAG- Laser mit einer Wellenlänge von 2,94 µm, ein CO-Laser mit ei ner Wellenlänge von 5 µm und ein CO₂-Laser mit einer Wellen länge von 10,6 µm einen hohen Schwingungswirkungsgrad, um ei ne hohe Ausgabe zu liefern, und gleichzeitig eine große Ab sorption für Wasser, was diese Laser als Lichtquellen für me dizinische/chirurgische Behandlungsausrüstungen und die indu strielle Bearbeitung wichtig macht.

Herkömmliche optische Quarzfasern für die Kommunikation verursachen im Einsatz mit einem Laserstrahl mit einer Wel lenlänge von mindestens 2 µm große Infrarotabsorption infolge der Molekülschwingung, was zu hoher Dämpfung führt. Daher können die optischen Quarzfasern nicht als Wellenleiter zur Übertragung dieser Laserstrahlen verwendet werden. Dies führ te zu energetischer Forschung und Entwicklung einer neuen Art von optischen Wellenleitern für das infrarote Wellenband, die in einem breiten Anwendungsbereich einsetzbar sind.

Wellenleiter für Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von mindestens 2 µm, die derzeit Gegenstand von Forschung und Entwicklung sind, werden grob in massive, d. h. infrarotfa sern, und hohle Wellenleiter eingeteilt.

Materialien für infrarotfasern werden in Schwermetall oxidgläser (z. B. GeO₂ und GeO₂-Sb₃O₃), Chalkogenidgläser (z. B. As-S und As-Se) und Halogenide eingeteilt. Die Haloge nide werden ferner in Halogenidgläser (z. B. ZnCl₂ und CdF₃- BaF₂-ZrF₄) und kristalline Metallhalogenide (z. B. KRS5, AgCl, AgBr und KCl) eingeteilt.

Auch für den Hohlwellenleiter wurden verschiedene, sich in Struktur, Material und Form unterscheidende Wellenleiter vorgeschlagen und auf experimenteller Grundlage hergestellt. Unter anderem wurde ein metallischer Hohlwellenleiter mit ei nem Dielektrikum auf seiner Innenwand, das eine stark reflek tierende Beschichtung auf der Innenwand eines metallischen Rohrs aufweist, zur Anwendung auf die Laserbearbeitung mit Hochleistungsübertragung vorgeschlagen, und ein Wellenleiter mit einer Struktur, die eine Dünnschicht aus Germanium, Zink sulfid o. ä. aufweist, die auf der Innenwand eines Rohrs aus einem Metall, z. B. Nickel, gebildet ist, wurde auf experi menteller Basis hergestellt.

Der vorgenannte Hohlwellenleiter wird gemäß der nachfol genden Beschreibung hergestellt. Zunächst wird eine Dünn schicht aus einem für Infrarotstrahlung transparenten anorga nischen Material, z. B. Germanium oder Zinksulfid, durch ein Vakuumbedampfungs- bzw. Sputterverfahren auf dem Außenumfang eines Grundrohrs aus Aluminium o. ä. gebildet, das geätzt werden kann. Ferner wird eine Nickeldickschicht durch ein Elektroplattierverfahren auf dem Außenumfang der Dünnschicht aus dem anorganischen Material gebildet. Abschließend wird das Grundrohr durch chemisches Ätzen entfernt. Durch Einfügen einer Silberdünnschicht aus Silber zwischen der Germanium- oder Zinksulfiddünnschicht und der Nickeldickschicht zur Ge währleistung der mechanischen Festigkeit kann ein Wellenlei ter mit geringerer Dämpfung hergestellt werden.

Bisher hat der genannte Aufbau eine Übertragungsdämpfung von 0,05 dB/m und eine Übertragungskapazität von 3 kW reali siert, wobei festgestellt wurde, daß er zum Schneiden und Schweißen von Metallblechen erforderliche Energie überträgt. Im Vergleich zur massiven Infrarotfaser verursacht dieser Hohlwellenleiter weniger leicht Strahlungsreflexion beim Ein tritt in den Wellenleiter und Austritt daraus und hat ausge zeichnete Kühlwirkung, was den Hohlwellenleiter zur Übertra gung von Infrarotstrahlung hoher Leistung geeignet macht.

Andererseits gibt es auch im ultraviolettbereich eine Lichtquelle, z. B. einen Excimerlaser, die in der Laserchemie wichtig ist. Allerdings bewirken massive optische Fasern bei einer kürzeren Wellenlänge eine extreme Dämpfungszunahme in folge von Rayleigh-Streuung und können somit nicht als Wel lenleiter verwendet werden. Daher gab es in der Technik kaum Forschung und Entwicklung zu einem Wellenleiter für den Ul traviolettbereich.

Allgemein haben massive optische Fasern zum Einsatz im infraroten Wellenlängenbereich eine hohe Brechzahl, was zu starker Reflexionsdämpfung führt, und sind daher zur Übertra gung von Infrarotstrahlung mit hoher Leistung unvorteilhaft. Die vorgenannte herkömmliche optische Glasfaser hat allgemein insbesondere einen geringen Schmelz- oder Erweichungspunkt, und ein geringer Verlust verursacht leicht eine Beschädigung an der Endfläche der optischen Faser. In den meisten Fällen liegt ferner der Übertragungsbereich im Bereich von bis zu 6 oder 7 µm, was Übertragung von CO₂-Laserlicht erschwert. Für einige kristalline Infrarotfasern erreicht der Übertragungs bereich 10,6 µm, ein CO₂-Laserwellenband. Allerdings entwic keln diese bei wiederholtem Biegen leicht plastische Verfor mungen und sind stark zerfließend, was ein langfristiges Zu verlässigkeitsproblem aufwirft.

Das herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines Hohl wellenleiters, der auf seiner Innenwand mit Germanium, Zink sulfid o. ä. versehen ist, ist kompliziert und zur Massenher stellung des Hohlwellenleiters ungeeignet; zudem kann mit ihm nicht ohne weiteres der Durchmesser des Hohlwellenleiters verringert oder seine Länge erhöht werden. Da für den metal lischen Hohlwellenleiter, der auf seiner Innenwand mit einem Dielektrikum unter Verwendung von Germanium, Zinksulfid o. ä. versehen ist, die Dünnschicht als Innenschicht durch ein Sputterverfahren gebildet wird, hängt die Hohlwellenleiter länge von der zur Wellenleiterherstellung verwendeten Vor richtung ab und beträgt bei tatsächlichen Wellenleitern höch stens einige Meter. Der Innendurchmesser des Wellenleiters ist der Außendurchmesser des Rohrs als Grundmaterial, das im letzten Schritt durch Ätzen entfernt wird. Das Rohr als Grundmaterial sollte vollständig entfernt werden, weshalb der Innendurchmesser des Wellenleiters nicht sehr klein gestaltet sein kann. Derzeit beträgt der kleinstmögliche Durchmesser des Wellenleiters etwa 1 mm. Je größer der Durchmesser des Wellenleiters ist, um so geringer ist das mechanische Biege vermögen und um so höher ist die Biegedämpfung. Ferner wirft eine Laserstrahlübertragung mit mehreren Moden höherer Ord nung ein Problem beeinträchtigter Fokussiereigenschaften auf.

Im ultravioletten Wellenband verursachen massive opti sche Fasern gemäß der vorstehenden Beschreibung bei einer kürzeren Wellenlänge eine extreme Dämpfungszunahme infolge von Rayleigh-Streuung, weshalb es in der Technik kaum For schung und Entwicklung zu einem Wellenleiter für den Ultra violettbereich gab. Wellenleiter mit einer Hohlstruktur, in der Rayleigh-Streuung vernachlässigt werden kann, gelten als vielversprechende Wellenleiter zur Übertragung von ultravio lettem Licht.

Folglich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen Hohlwellenleiter bereit zustellen, der keine wesentliche Dämp fung in Licht mit einem durch eine optische Quarzfaser nicht übertragbaren Wellenband verursacht, zur Massenherstellung geeignet ist, sich leicht in erhöhter Länge oder verringertem Durchmesser herstellen läßt und eine ausgezeichnete langfri stige Zuverlässigkeit hat, sowie darin, ein Verfahren zu sei ner Herstellung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

In den Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters wird vorzugsweise die Bildung der dielektrischen Schicht wie derholt, bis die Dicke einen gewünschten Wert erreicht. Das Einleiten der organometallischen Verbindungslösung oder der cyclischen Polyolefinpolymerlösung in das Rohrteil und das Abgeben daraus können durch Saugen mittels einer Vakuumpumpe, Zwangszufuhr durch ein Hochdruckgas oder Ausnutzung der Schwerkraft der Lösung erfolgen.

Im Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters ge maß der Erfindung wird eine Lösung einer organometallischen Verbindung oder eines cyclischen Polyolefinpolymers direkt in ein metallisches Rohr mit einer Hohlstruktur gefüllt, mit der dessen Innenwand beschichtet wird, oder mit der die Innenwand eines mit einer metallischen Dünnschicht beschichteten Rohrs beschichtet wird, und die Beschichtung wird bei hoher Tempe ratur wärmebehandelt, um die Beschichtung zu trocknen und zu verfestigen, wodurch eine dielektrische Schicht auf der In nenwand des Rohrs gebildet wird, wobei die Dicke der dielek trischen Schicht mit guter Genauigkeit nach Bedarf durch Än dern von Herstellungsbedingungen gesteuert werden kann, z. B. der Anzahl von Wiederholungen der Schritte zum Einfüllen, Ab geben und Trocknen der Lösung, der Viskosität der Lösung, des Feststoffgehalts und der Beschichtungsgeschwindigkeit. Ferner kann das Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters gemäß der Erfindung auf die Herstellung von Wellenleitern mit ausgezeichneter Flexibilität und kleinem Durchmesser angewen det werden, und da die Länge des Wellenleiters nicht von der Vorrichtung zur Herstellung des Wellenleiters abhängt, kann es eine größere Länge des Wellenleiters realisieren.

Die Zinkalkoxidlösung wird durch Reagieren eines aus Zinkdimethoxid (Zn(OCH₃)₂), Zinkdiethoxid (Zn(OC₂H₅)₂), Zinkdi-n-propoxid (Zn(OnC₃H₇)₂), Zinkdi-n-butoxid (Zn(OnC₄H₉)₂) oder Zinktetra-n-butoxid (Zn(OnC₄H₉)₄) ausge wählten Zinkalkoxids mit einem Aminoalkohol hergestellt, um das Zinkalkoxid zu lösen.

Im folgenden wird die Erfindung näher anhand der beige fügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erläuternde Ansicht eines Hohlwellenleiters gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine erläuternde Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung des Hohlwellenleiters gemäß der ersten bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine erläuternde Ansicht von Kennwerten der Über tragungsdämpfung des Hohlwellenleiters gemäß der ersten be vorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine erläuternde Ansicht einer Kurve für Absorp tionskennwerte des Hohlwellenleiters gemäß der ersten bevor zugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine erläuternde Ansicht eines Hohlwellenleiters gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 6A eine erläuternde Ansicht eines Beschichtungsge räts für ein cyclisches Olefinpolymer, das in der zweiten be vorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 6B eine erläuternde Ansicht eines Trocknungsgeräts für ein cyclisches Olefinpolymer, das in der zweiten bevor zugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; und

Fig. 7 eine erläuternde Ansicht von Kennwerten der Über tragungsdämpfung eines Hohlwellenleiters gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Hohlwellenleiter 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Hohlwellenlei ter 1 weist auf: ein metallisches Rohr 2; eine auf der Innen wand des metallischen Rohrs 2 vorgesehene dielektrische Schicht 3A, wobei die dielektrische Schicht 3A ein Material aufweist, das sich hauptsächlich aus einer anorganischen Ver bindung zusammensetzt; und einen auf der Innenseite der die lektrischen Schicht 3A vorgesehenen Hohlbereich 4.

Die Bildung der dielektrischen Schicht 3A erfolgt durch direktes Beschichten einer Innenwand eines Rohrs mit einer Lösung aus einer metallischen Verbindung in einem bestimmten organischen Lösungsmittel, Wärmebehandeln der Beschichtung bei einer hohen Temperatur, um die Beschichtung zu trocknen und zu verfestigen, und ferner Wärmezersetzen der organischen Komponente. Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Lösung speziell eines Metallalkoxids, das in einem Alkohol oder esterorganischen Lösungsmittel gelöst ist, für die Bildung der dielektrischen Schicht 3A verwendet. Bei Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur erfährt sie Reaktionsabläufe, z. B. Hydrolyse und Polymerisation, und er zeugt schließlich ein metallisches Oxid als transparentes Dielektrikum.

Nach Eintritt in den Hohlwellenleiter 1 wird ein Laser strahl wiederholt in der Grenzfläche des Hohlbereichs 4 und der dielektrischen Schicht 3A sowie der dielektrischen Schicht 3A und des metallischen Rohrs 2 reflektiert, wodurch sich der Laserstrahl durch den Hohlwellenleiter 1 ausbreiten kann. Da allgemein das metallische Material einen hohen Ab sorptionskoeffizienten für einen durch den Wellenleiter über tragenen Laserstrahl hat, besteht keine Möglichkeit, daß die Laserenergie tief in die metallische Schicht eindringt. Daher reicht für die mit der dielektrischen Schicht 3A in Berührung stehende Metallschicht aus optischer Sicht eine Dicke aus, die größer als die Hauttiefe ist.

Das metallische Rohr 2 spielt optisch für die Übertra gungskennwerte eine Rolle und dient gleichzeitig zur Beibe haltung der mechanischen Festigkeit des Hohlwellenleiters 1. Für das in Berührung mit der dielektrischen Schicht 3A ste hende Metall gilt, daß mit größerem Absolutwert der komplexen Brechzahl die Dämpfung sinkt. Daher senkt z. B. die Verwen dung eines metallischen Rohrs 2 aus Silber oder Gold wirksam die Dämpfung des Wellenleiters. Aus wirtschaftlicher Sicht und für die mechanischen Eigenschaften ist dies aber unprak tisch.

Als metallisches Rohr 2 kann ferner ein dickwandiges me tallisches Rohr zum Einsatz kommen, das billig ist und ausge zeichnete Festigkeit hat sowie auf seiner Innenwand mit einer Dünnschicht aus einem metallischen Material versehen ist, das sich von dem das Rohr bildenden metallischen Material unter scheidet. Zu diesen Forderungen erfüllenden Rohren gehören Phosphorbronzerohre mit einem hohen Wärmeleitfähigkeitskoef fizienten und ausgezeichneten mechanischen Biegeeigenschaften sowie rostfreie Rohre, die billig als stabile chemische Rohre erhältlich sind, wobei die Oberflächenrauheit der Innenwand klein ist. Gold, Silber oder Kupfer, deren Absolutwert der komplexen Brechzahl besonders groß ist, oder Molybdän, das hart ist und weniger leicht zerkratzt wird, sind für die auf der Innenwand des metallischen Rohrs zu bildende metallische Dünnschicht begünstigt.

Einige anorganische metallische Verbindungen, die aus in organischem Lösungsmittel gelösten metallischen Verbindungen als Ausgangsverbindung hergestellt sind, haben eine geringe Brechzahl und sind für einen breiten Bereich transparent, d. h. von ultraviolett bis Infrarot reichende Wellenlängen. Ein dem Material eigener Absorptionspeak, der auf eine Koh lenstoffbindung zurückzuführen ist, fehlt in der anorgani schen metallischen Verbindung. In vielen Fällen wird ein sol cher Absorptionspeak in einem Infrarotbereich beobachtet. Bei Verwendung organischer Materialien als dielektrisches Materi al, das auf der Rohrinnenwand vorzusehen ist, muß ein solches Material ausgewählt werden, daß der dem Material eigene Ab sorptionspeak nicht mit der Schwingungswellenlänge einer La serstrahlquelle zusammenfällt (z. B. Er-YAG-Laser, CO-Laser oder CO₂-Laser). Bei einer solchen Auswahl hat im Vergleich zu organischen dielektrischen Materialien ein hauptsächlich aus einer anorganischen Verbindung zusammengesetztes dielek trisches Material allgemein eine geringe Dämpfung in einem breiteren Infrarotbereich und einen höheren Freiheitsgrad für die Materialauswahl.

Im Vergleich zu massivem Germanium, Zinksulfid o. ä., die allgemein durch Ziehen in der Flüssigphase oder Dampfpha se erhalten werden, haben anorganische Metallverbindungen ei nen größeren Absorptionskoeffizienten im Infrarotbereich. Im Gegensatz zur massiven optischen Faser ist beim Hohlwellen leiter die Energie zumeist auf den Hohlbereich 4 fokussiert, in dem die zu übertragende Laserenergie kaum gedämpft wird, während nur ein sehr geringer Anteil der Energie in die di elektrische Schicht 3A absorbiert wird. Daher ist der Einfluß sehr geringer Dämpfung in der dielektrischen Schicht 3A auf die Übertragungsdämpfung des Wellenleiters sehr klein.

Für den metallischen Hohlwellenleiter mit einer dielek trischen Schicht auf seiner Innenwand ist theoretisch offen bart, daß mit größerer Annäherung der Brechzahl der auf der Innenwand des Wellenleiters vorzusehenden Dünnschicht eines Dielektrikums an √2 die Übertragungsdämpfung kleiner wird (A. Hongo, K. Morosawa, T. Shirota, Y. Matsuura und M. Miya gi, IEEE J. Quantum Electron, Band 26, 1510, 1990). Germanium und Zinksulfid, die bisher in der Technik verwendet wurden, haben Brechzahlen von 4 bzw. 2,3, während einige in der Er findung einsetzbare metallische Verbindungen kleinere Brech zahlen haben. Ein Einsatz solcher Materialien mit geringer Brechzahl kann einen Wellenleiter mit geringerer Dämpfung realisieren und gleichzeitig den zulässigen Dickenbereich für die auf der Innenwand des Wellenleiters vorzusehende Dünn schicht erweitern, was die Herstellung des Wellenleiters er leichtert.

Zu spezifischen Materialbeispielen, die in der Erfindung einsetzbar sind, gehören SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZnO, MgO, ZrO₂, CeO₂, SnO₂ und Y₂O₃, wobei diese Metalloxide in Form eines einzelnen Oxids oder in Form eines Verbundoxids vorliegen. In den optischen Eigenschaften und den mechanischen Eigenschaf ten sowie der Wärmebeständigkeit sind diese metallischen Oxi de ausgezeichnet. Für SiO₂, Al₂O₃, MgO und Y₂O₃ liegt die Brechzahl im Infrarotbereich unter 2, und auch die übrigen metallischen Oxide haben Brechzahlen unter 2,5. Außerdem sind diese metallischen Oxide für die Schwingungswellenlänge von 2,94 µm des Er-YAG-Lasers transparent. Insbesondere sind TiO₂, CeO₂ und Y₂O₃ auch für ein längeres Wellenband trans parent und daher auch auf Wellenleiter für den mit 10,6 µm schwingenden CO₂-Laser anwendbar.

Zudem sind diese metallischen Oxide sehr wärmebeständig. Wie beschrieben wurde, ist die Laserenergiemenge, die durch die dielektrische Schicht auf der Innenwand des Wellenleiters übertragen wird, gering. Da jedoch die absorbierte Laserener gie restlos in Wärmeenergie umgewandelt wird, ist die Wärme beständigkeit eine wichtige Eigenschaft, insbesondere beim Wellenleiter der Erfindung, durch den hohe Laserenergie über tragen wird. Die Dünnschicht aus einem metallischen Oxid als dielektrische Schicht auf der Innenwand des Wellenleiters be wirkt weder Wärmeverformung noch Wärmezersetzung und entwic kelt daher kein schädliches Material.

Im Hohlwellenleiter von Fig. 1 kann anstelle des metal lischen Rohrs 2 ein nichtmetallisches Rohr verwendet werden, das mit einer metallischen Schicht beschichtet ist. Zu beson ders bevorzugten nichtmetallischen Rohren gehören Fluorharz rohre und Quarzglasrohre. Die Fluorharzrohre haben ausge zeichnete Flexibilität und chemische Beständigkeit. Anderer seits haben die Quarzglasrohre ausgezeichnete Wärmefestigkeit und chemische Beständigkeit und auch sehr geringe Oberflä chenrauheit in der Innenwand, was zu verminderter Übertra gungsdämpfung führt. Die mechanische Festigkeit des Glasrohrs läßt sich durch Beschichten der Außenfläche des Glasrohrs mit einem Harz stark verbessern. In diesem Fall sollte jedoch die Wärmebehandlungstemperatur der organometallischen Verbindung so sein, daß das zur Beibehaltung der mechanischen Festigkeit dienende nichtmetallische Rohr nicht durch hohe Temperaturex position wärmezersetzt wird.

Wie beschrieben wurde, sind Gold, Silber oder Kupfer, deren Absolutwert der komplexen Brechzahl besonders groß ist, oder Molybdän, das hart ist und weniger leicht zerkratzt wird, als metallische Schicht günstig, mit der die Innenwand des nichtmetallischen Rohrs beschichtet wird. Eine einzelne Schicht des vorgenannten Metalls reicht für zufriedenstellen de optische Eigenschaften aus. Allerdings kann z. B. das Ein fügen einer Nickelschicht zwischen dem nichtmetallischen Rohr und der genannten metallischen Schicht die Haftung der metal lischen Schicht am nichtmetallischen Rohr verbessern. Die Nickelschicht läßt sich leicht dadurch bilden, daß man eine stromlose Nickelplattierlösung in das nichtmetallische Rohr fließen läßt und die Plattierlösung aus dem nichtmetallischen Rohr abgibt.

Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung beträgt die Dicke der metallischen Schicht, mit der die Innenwand des metallischen Rohrs 2 beschichtet ist, höchstens 50 µm. Eine Dicke über der Hauttiefe reicht für zufrieden stellende Ergebnisse aus. Ist die Dicke zu groß, sinkt die Haftung infolge der Innenspannung der metallischen Schicht und einer Differenz im linearen Ausdehnungskoeffizienten.

Durch den Hohlwellenleiter 1 wird sichtbares Licht eines He-Ne-Lasers o. ä. in einem überlagerten Zustand oder unter Umschaltung übertragen. Wirksam ist dies beim sicheren Auf bringen eines unsichtbaren Laserstrahls auf ein Objekt. Fer ner kann ein getrocknetes Gas, z. B. Luft-, Stickstoff- oder Kohlendioxidgas, in den Wellenleiter eingeleitet und durch ihn geführt werden. Das getrocknete Gas verhindert das Ein treten von Staub oder Wasser in das Innere des Wellenleiters und kühlt zudem den Wellenleiter, der bei Absorption der La serenergie Wärme erzeugt. Auf medizinischem Gebiet sollte dieses Gas gleichzeitig mit der Bestrahlung durch den Laser strahl auf das betroffene Teil gesprüht werden. In diesem Fall kann das Gas unter Ausnutzung der Hohlstruktur des Wel lenleiters eingeleitet werden.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung des Hohl wellenleiters 1. Diese Vorrichtung weist auf: einen Zufuhrbe hälter 5, der eine Lösung 6 einer organometallischen Verbin dung enthält, einen Elektroofen 7 zur Wärmebehandlung eines als Wellenleiter dienenden Rohrs 8, einen Dreiwegehahn 9 zum Umschalten des Durchgangs eines Hochdruckgases zur Einleitung der Lösung 6 in das Rohr 8, einen Abgabebehälter 10 zum Abge ben der Lösung 6 einer in das Rohr 8 eingeleiteten organome tallischen Verbindung, einen Durchflußmesser 11 zum Regulie ren des Hochdruckgasdurchflusses sowie Rohrstrecken 12a, 12b, 12c, 12d und 12e, die das Rohr 8, den Dreiwegehahn 9, den Ab gabebehälter 10 und den Durchflußmesser 11 verbinden.

Die Lösung 6 kann z. B. eine sein, die durch Lösen einer organischen Verbindung eines Metallalkoxids in einem organi schen Lösungsmittel, z. B. einem Alkohol oder einem Ester, oder durch Verdünnen der organischen Verbindung mit dem orga nischen Lösungsmittel hergestellt ist (ein Beispiel dafür ist ein MOD-Beschichtungsmaterial, das von Kojundo Chemical Labo ratory Co., Ltd. hergestellt wird). Das Metallalkoxid kann auf verschiedene metallische Verbindungen angewendet werden, und sein Feststoffgehalt oder seine Formulierung läßt sich leicht regulieren. Das im Elektroofen 7 untergebrachte Rohr 8 ist ein rostfreies Kapillarrohr mit einem Innendurchmesser von 700 µm und einem Außendurchmesser von 800 µm, dessen In nenwand poliert und anschließend mit einer Silberdünnschicht beschichtet wurde. Dieses Rohr ist in Schlangenform unterge bracht, um einer Forderung nach größerer Länge nachzukommen. Wie beschrieben wurde, kann auch ein nichtmetallisches Rohr, das auf seiner Innenwand mit einer metallischen Schicht be schichtet ist, als Rohr 8 zum Einsatz kommen.

Im folgenden wird der Schritt zum Bereitstellen einer dielektrischen Schicht auf der Rohrinnenwand beschrieben.

Zunächst wird die organometallische Verbindungslösung 6 aus dem Zufuhrbehälter 5 durch ein Hochdruckgas gepreßt, das in eine Richtung A durch den Dreiwegehahn 9 strömen kann, in das Rohr 8 eingeleitet und aus dem Rohr 8 in den Abgabebehäl ter 10 abgegeben. Nachdem eine bestimmte Menge der organome tallischen Verbindungslösung 6 in den Abgabebehälter 10 abge geben ist, wird der Hochdruckgasdurchgang durch den Dreiwege hahn 9 von Richtung A auf Richtung B umgeschaltet.

Die Innentemperatur des Elektroofens 7 wird auf 150 bis 200°C gehalten, und beim Strömen des Hochdruckgases in das Rohr 8 wird die organometallische Lösung, mit der die Innen wand des Rohrs 8 beschichtet ist, unverzüglich getrocknet und verfestigt.

Die Dicke der Dünnschicht aus einem Metalloxid auf der Innenseite des Rohrs 8 hängt neben dem Feststoffgehalt von der Beschichtungsgeschwindigkeit ab. Steuern läßt sich die Beschichtungsgeschwindigkeit durch Regulieren des Durchflus ses des Hochdruckgases bei Überwachung des Durchflußmessers 11. Das Hochdrückgas wird in das Rohr 8 eingeleitet und eine bestimmte Zeit durchgeführt, so daß eine Trocknung zufrieden stellend erfolgen kann. In dieser Ausführungsform wurden ein O₂-Gas, das die Oxidation beschleunigt und die Schichtdicke stabilisiert, und ein Heliumgas mit einem hohen Wärmeleitfä higkeitskoeffizienten als Hochdruckgas verwendet.

Der Dreiwegehahn 9 wird wiederholt umgeschaltet, bis die Dicke der Dünnschicht aus einem metallischen Oxid auf der In nenwand des Rohrs 8 einen gewünschten Wert erreicht. Zuletzt wird das beschichtete Rohr 8 etwa eine Stunde im auf etwa 450°C eingestellten Elektroofen 7 erwärmt, um die Beschich tung vollständig zu trocknen, wodurch ein Hohlwellenleiter mit einer Dünnschicht aus einem metallischen Oxid auf seiner Innenwand fertiggestellt wird. Die Dünnschicht aus einem me tallischen Oxid setzt sich hauptsächlich aus einer anorgani schen Verbindung zusammen, die durch die Wärmezersetzung von organischem Stoff zerstreut ist, und besitzt somit ausge zeichnete Wärmefestigkeit und Feuchtebeständigkeit.

In Fig. 2 wird ein Hochdruckgas von der Zufuhrseite zu geführt, um die Lösung 6 in das Rohr 8 einzuleiten und die Lösung 6 aus dem Rohr 8 abzugeben. Alternativ kann die Lösung 6 in das Rohr 8 durch Anordnen einer Vakuumpumpe auf der Ab gabeseite und durch Saugen eingeleitet werden.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die metallische Verbindung auf der Innenwand des Rohrs 8 eine, die aus einem Metallalkoxid hergestellt ist. Soweit sich Feststoffgehalt und Bildung leicht regulieren lassen, können verschiedene Ma terialien, u. a. ein einzelnes Metalloxid, das aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZnO, MgO, ZrO₂, CeO₂, SnO₂ und Y₂O₃ ausgewählt ist, oder ein Verbundmetalloxid davon unter Verwendung von Metallalkoxiden als Ausgangsmaterial im wesentlichen unter den gleichen Bedingungen ausgewählt werden.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Übertragungs dämpfung und der Dicke eines Dielektrikums unter Verwendung eines Metalloxids, speziell Y₂O₃, auf der Innenwand eines Silberhohlwellenleiters, d. h. einer Dünnschicht aus Y₂O₃, gemäß der Erfindung als Beispiel. Die Abszisse stellt die Schichtdicke des Dielektrikums auf der Innenwand des Wellen leiters dar, und die Ordinate zeigt die Übertragungsdämpfung einer HEll-Mode als Grundausbreitungsmode. Zum Vergleich ist in Fig. 3 auch die Übertragungsdämpfung des herkömmlichen Silberhohlwellenleiters gezeigt, der auf seiner Innenwand mit Germanium versehen ist. Zu übertragendes Licht ist CO₂-La serlicht mit einer Wellenlänge von 10,6 µm.

Wie Fig. 3 zeigt, beträgt die Brechzahl von Germanium 4, während die von Y₂O₃ nur 1,87 beträgt. Daher ist die klein ste Dämpfung relativ zur Dicke der Dünnschicht auf der Innen wand des Wellenleiters im Silberhohlwellenleiter mit einem Dielektrikum aus Y₂O₃ auf seiner Innenwand auf etwa 1/3 der im herkömmlichen Silberhohlwellenleiter reduziert, auf dessen Innenwand Germanium vorgesehen ist.

Die Übertragungsdämpfung des Silberhohlwellenleiters mit einem Dielektrikum auf seiner Innenwand schwankt periodisch relativ zur Schichtdicke eines Metalloxids auf der Innenwand des Wellenleiters. Im vorliegenden Fall mildert Y₂O₃ auf der Innenwand des Wellenleiters die Schwankung der Übertragungs dämpfung, wodurch der zulässige Schichtdickenbereich des Me talloxids in der Herstellung des Hohlwellenleiters erweitert werden kann. Außerdem ist deutlich, daß bei Übertragung von CO₂-Laserlicht eine Y₂O₃-Schichtdicke von etwa 1 µm die kleinste Übertragungsdämpfung liefert. Die optimale Schicht dicke schwankt je nach Wellenlänge des übertragenen Laser strahls. Durch Einstellen einer optimalen Schichtdicke in Übereinstimmung mit den übertragenen Laserstrahlen können dämpfungsarme Wellenleiter ohne Beschränkung auf die Übertra gung eines CO₂-Laserstrahls von Fig. 3 realisiert werden.

Fig. 4 zeigt eine Kurve für Absorptionskennwerte von Y₂O₃. Allgemein unterscheiden sich Metalloxide in der Ab sorptionsdämpfung bei Wellenlängen im Infrarotbereich. Offen sichtlich hat Y₂O₃ ausgezeichnete Transparenz auch für die CO₂-Laserwellenlänge von 10,6 µm. Ferner erscheinen in der Kurve für Absorptionskennwerte Absorptionspeaks um Wellenlän gen von 3,4 µm, 6,8 µm und 7,2 µm und in einem Wellenband von mindestens 15 µm. In solchen Wellenbändern, in denen große Absorptionsdämpfung verursacht wird, ist die Bereitstellung einer Dünnschicht aus einem Dielektrikum unwirksam beim Sen ken der Übertragungsdämpfung des Wellenleiters. Allerdings tritt kein Absorptionspeak bei 2,94 µm, 5 µm und 10,6 µm, den Schwingungswellenlängen des Er-YAG-Lasers, CO-Lasers und CO₂-Lasers, auf, die aus praktischer Sicht wichtige Licht quellen im Infrarotbereich sind. Daher können Laserstrahlen in diesen Wellenlängen dämpfungsarm übertragen werden.

Ist beispielsweise SiO₂ als Material ausgewählt, steigt die Absorptionsdämpfung bei einer Wellenlänge von mindestens 5 µm, was SiO₂ als Material für einen CO₂-Laser ungeeignet macht, der bei einer Wellenlänge von 10,6 µm schwingt. Be trägt andererseits die Wellenlänge höchstens 3 µm, ist die Absorptionsdämpfung für SiO₂ kleiner als die für Y₂O₃. Aus diesem Grund ist SiO₂ bei einem Wellenleiter für den mit 2,94 µm schwingenden Er-YAG-Laser günstiger als Y₂O₃. Durch geeignete Einstellung von Materials und Schichtdicke für das Dielektrikum gemäß der Wellenlänge des übertragenen Laser strahls ergibt sich somit die Realisierung eines Wellenlei ters mit geringer Dämpfung über einen breiten Bereich von Wellenbändern vom Ultraviolettbereich zum Infrarotbereich. Ferner sind verschiedene andere Metalloxide als Y₂O₃ im gleichen Verfahren und unter gleichen Bedingungen verwendbar, was den Freiheitsgrad bei der Materialauswahl erweitert.

Wie zuvor beschrieben wurde, breitet sich das durch den Wellenleiter übertragene Licht zumeist durch den Hohlbereich aus. In diesem Fall ist die Lichtmenge, die in die sich vor wiegend aus einer anorganischen Verbindung zusammensetzende dielektrische Schicht absorbiert wird, so klein, daß die Lichtübertragungsdämpfungsarm erfolgen und durch Anwendung auf einen Wellenleiter mit kleinem Durchmesser dem Wellenlei ter eine ausgezeichnete Flexibilität verliehen werden kann.

Zudem läßt sich eine transparente dielektrische Schicht einer metallischen Verbindung leicht auf der Innenwand eines metallischen Hohlwellenleiters vorsehen, indem eine Lösung einer organometallischen Verbindung in den metallischen Hohl wellenleiter eingeleitet, die Lösung abgegeben und die Lösung getrocknet und verfestigt wird. Die Dicke der dielektrischen Schicht kann nach Bedarf mit guter Genauigkeit durch Änderung von Herstellungsbedingungen gesteuert werden, z. B. der An zahl von Wiederholungen der Schritte zum Einfüllen, Abgeben und Trocknen der Lösung, der Viskosität der Lösung, des Ge halts der Feststoffkomponente und der Beschichtungsgeschwin digkeit. Ferner benötigt dieses Verfahren zur Herstellung ei nes Hohlwellenleiters gemäß der Erfindung keine teure Her stellungsvorrichtung, kann auf die Herstellung von Wellenlei tern mit ausgezeichneter Flexibilität und kleinem Durchmesser angewendet werden und eine größere Länge des Wellenleiters realisieren, da die Länge des Wellenleiters nicht von der Vorrichtung zur Wellenleiterherstellung abhängig ist.

Als weitere bevorzugte Ausführungsform in Fig. 1 kommt Zinksulfid oder -selenid als dielektrische Schicht 3A zum Einsatz. Im folgenden wird der Schritt zum Bereitstellen der dielektrischen Schicht 3A unter Verwendung von Zinksulfid oder Zinkselenid beschrieben.

Die Zinksulfidschicht oder Zinkselenidschicht, die als dielektrische Schicht dienen soll, wird durch eine Reaktion des Zinkalkoxids mit Wasserstoffsulfid oder Wasserstoffsele nid synthetisiert.

In der Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlwellenlei ters gemäß Fig. 2 ist eine Zinkalkoxidlösung 6 im Zufuhrbe hälter 5 enthalten. In diesem Fall wurde Zinktetra-n-butoxid als Zinkalkoxid verwendet. Neben Zinktetra-n-butoxid können Zinkdimethoxid, Zinkdiethoxid, Zinkdi-n-propoxid und Zinkdi n-butoxid auf die gleiche Weise verwendet werden. Allgemein ist das Zinkalkoxid in den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich. Allerdings läßt es sich in einem Alkohol durch ei ne Reaktion mit einem Aminoalkohol lösen, z. B. mit 2,2'- Iminodiethanol (HN(CH₂CH₂OH)₂), um einen bestimmten Komplex zu bilden. In dieser Ausführungsform wurde Zinktetra-n-but oxid zunächst in Ethanol suspendiert, 2,2'-Iminodiethanol wurde der Suspension zugegeben, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur gründlich gerührt, um eine farblose, transpa rente Lösung herzustellen. Ferner wurde Ethanol zum Regulie ren der Konzentration zugegeben, und die resultierende Lösung wurde als Zinkalkoxidlösung 6 verwendet.

Das im Elektroofen 7 untergebrachte Rohr 8 entspricht dem zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Rohr 1, und gemäß der vorstehenden Beschreibung wird entweder ein me tallisches Rohr oder ein metallisches oder nichtmetallisches Rohr verwendet, das auf seiner Innenwand mit einer metalli schen Dünnschicht versehen ist. In dieser Ausführungsform kam ein rostfreies Kapillarrohr mit einem Innendurchmesser von 700 µ und einem Außendurchmesser von 800 µm als metallisches Rohr zum Einsatz. Die Innenfläche des rostfreien Kapillar rohrs war poliert und mit einer Silberdünnschicht beschich tet. Das Rohr 8, das als Wellenleiter dienen soll, läßt sich leicht als Schlange anordnen, um seine Länge zu erhöhen.

Zunächst wird die Zinkalkoxidlösung 6 aus dem Zufuhrbe hälter 5 durch die Rohrstrecke 12b mittels eines Hochdruckga ses gepreßt, das in Richtung A durch den Dreiwegehahn 9 strö men kann, und wird in das Rohr 8 durch die Rohrstrecke 12d eingeleitet; ein Teil der Lösung 6 lagert sich auf der Innen wand des Rohrs 8 ab, während die übrige Lösung durch die Rohrstrecke 12e in den Abgabebehälter 10 abgegeben wird. Nachdem eine bestimmte Menge der Zinkalkoxidlösung in den Ab gabebehälter 10 abgegeben wurde, wird der Durchgang für das Hochdruckgas durch den Dreiwegehahn 9 von Richtung A auf Richtung B umgeschaltet, in der die Rohrstrecke 12c ange schlossen ist. Die Innentemperatur des Elektroofens 7 wird wie zuvor auf 150 bis 200°C gehalten, und beim Strömen des Hochdruckgases in das Rohr 8 wird die Zinkalkoxidlösung, mit der die Innenwand des Rohrs 8 beschichtet ist, sofort ge trocknet und verfestigt. Die Dicke der Dünnschicht auf der Innenwand des Rohrs 8 hängt neben dem Feststoffgehalt von der Beschichtungsgeschwindigkeit ab. Eine Rohrstrecke 12a zum Einleiten eines Hochdruckgases ist mit dem Dreiwegehahn 9 verbunden, und die Beschichtungsgeschwindigkeit läßt sich durch Regulieren des Durchflusses des Hochdruckgases unter Verwendung dem Durchflußmessers 11 steuern, der im Verlauf der Rohrstrecke 12a vorgesehen ist. In diesem Fall kann ein Hochdruckgas eine bestimmte Zeit in das Rohr 8 strömen, so daß das Trocknen zufriedenstellend erfolgen kann. In dieser Ausführungsform wurde als Hochdruckgas ein Heliumgas mit ei nem hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten verwendet.

Der Schritt zum Einleiten der Zinkalkoxidlösung in das Rohr 8 und der Schritt zum Einleiten des Hochdruckgases wer den durch Umschalten des Dreiwegehahns 9 wiederholt, bis die Dicke einen gewünschten Wert erreicht. Zuletzt wird das be schichtete Rohr etwa eine Stunde im auf etwa 450°C umge stellten Elektroofen 7 vollständig getrocknet, während ein Wasserstoffsulfidgas, ein Wasserstoffselenidgas oder ein sich aus einem Wasserstoffsulfidgas oder einem Wasserstoffselenid gas in Verdünnung mit einem Heliumgas zusammensetzendes Mischgas eingeleitet wird. Dadurch wird ein Hohlwellenleiter mit einer Dünnschicht aus Zinksulfid oder Zinkselenid herge stellt, die auf der Innenwand eines Rohrs 8 vorgesehen ist.

In der Ausführungsform von Fig. 2 wird ein Hochdruckgas von der Zufuhrseite zugeführt, um die Zinkalkoxidlösung 6 in das Rohr 8 einzuleiten. Alternativ kann neben der Verwendung des Hochdruckgases auf der Zufuhrseite für das Verfahren zum Einleiten der Zinkalkoxidlösung 6 auch ein Verfahren zum Ein satz kommen, bei dem eine Vakuumpumpe auf der Abgabeseite verwendet wird, damit die Zinkalkoxidlösung 6 in das Rohr 8 durch Saugen eingeleitet werden kann.

Im vorgenannten Schritt zum Bereitstellen einer dielek trischen Schicht auf der Innenwand des Wellenleiters wurde eine Dünnschicht aus Zinksulfid oder Zinkselenid verwendet, die durch eine Reaktion eines Zinkalkoxids mit Wasserstoff sulfid oder Wasserstoffselenid synthetisiert wurde. Alterna tiv kann eine dielektrische Schicht aus Zinksulfid oder Zink selenid durch Wärmezersetzung eines Vorläufermaterials herge stellt werden, das durch Mischen von Zinkchlorid mit Thio harnstoff oder Selenharnstoff in einem Alkohol hergestellt ist. Im folgenden wird das Herstellungsverfahren der dielek trischen Schicht beschrieben.

Zunächst wurden Zinkchlorid und Thioharnstoff in einem Atomverhältnis von Zn : S = 1 : 1 in einer Herstellungsausrü stung gemäß Fig. 2 gemischt. Ferner wurde eine Überschußmenge von Methanol zugegeben, um die Konzentration von Zinkchlorid und Thioharnstoff so zu regulieren, daß die Konzentration von Zinkchlorid und Thioharnstoff etwa 20 Gew.-% bezogen auf ZnS betrug. Auf die zuvor im Zusammenhang mit dem Herstellungs verfahren beschriebene Weise wurde die so hergestellte Vor läuferlösung in das als Wellenleiter dienende rostfreie Ka pillarrohr eingeleitet und aus dem rostfreien Kapillarrohr abgegeben, wodurch die Lösung auf die Innenwand des rostfrei en Kapillarrohrs abgeschieden wurde. Wie zuvor dargestellt, war das rostfreie Kapillarrohr auf seiner Innenfläche vorab poliert und mit einer Silberdünnschicht beschichtet. Danach wird die Vorläuferlösung, mit der die Rohrinnenwand beschich tet ist, in einem auf etwa 350°C gehaltenen Elektroofen ge trocknet und verfestigt, während ein Heliumgas in das rost freie Kapillarrohr eingeleitet wird. Der Schritt zum Einlei ten der Vorläuferlösung in das rostfreie Kapillarrohr und der Schritt zum Einleiten eines Heliumgases in das rostfreie Ka pillarrohr werden wiederholt, bis die Beschichtungsdicke ei nen gewünschten Wert erreicht. Zuletzt wird das beschichtete rostfreie Kapillarrohr etwa eine Stunde bei etwa 450°C voll ständig getrocknet. Dadurch wird ein Hohlwellenleiter mit ei ner Dünnschicht aus Zinksulfid auf der Innenwand des rost freien Kapillarrohrs hergestellt. Wird eine Dünnschicht aus Zinkselenid anstelle der Dünnschicht aus Zinksulfid auf der Innenwand des rostfreien Kapillarrohrs bereitgestellt, kommt als Vorläuferlösung Selenharnstoff anstelle von Thioharnstoff zum Einsatz.

Die so gebildete Dünnschicht aus Zinksulfid oder Zinkse lenid hat sehr hohe Wärmefestigkeit und Feuchtebeständigkeit, da organischer Stoff durch Wärmezersetzung transpiriert wur de, weshalb sich die Dünnschicht hauptsächlich aus einer an organischen Verbindung zusammensetzt.

Im folgenden wird die Funktion des Hohlwellenleiters be schrieben, der auf seiner Innenwand mit Zinksulfid oder Zink selenid versehen ist.

Als Beispiel wird ein Hohlwellenleiter beschrieben, der auf seiner Innenwand mit Zinksulfid versehen und experimen tell für die Übertragung eines CO₂-Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 10,6 µm hergestellt wurde.

Vergleicht man diesen Hohlwellenleiter mit dem Silber hohlwellenleiter mit Germanium auf seiner Innenwand, wird deutlich, daß die Brechzahl von Germanium 4 beträgt, während die von Zinksulfid nur bei etwa 2,2 liegt. Daher ist die Übertragungsdämpfung des Hohlwellenleiters mit Zinksulfid auf seiner Innenwand auf etwa die Hälfte der des herkömmlichen Hohlwellenleiters mit Germanium auf seiner Innenwand verrin gert. Die Übertragungsdämpfung ändert sich periodisch relativ zur Dicke der Dünnschicht auf der Innenwand des Wellenlei ters. Im vorliegenden Fall mildert Zinksulfid auf der Innen wand des Wellenleiters die Schwankung der Übertragungsdämp fung, wodurch der zulässige Schichtdickenbereich des Dielek trikums bei der Herstellung des Hohlwellenleiters gegenüber dem für Germanium verbreitert sein kann. Bei Übertragung ei nes CO₂-Laserstrahls liefert eine Zinksulfid-Schichtdicke von etwa 0,8 µm die kleinste Übertragungsdämpfung. Die opti male Schichtdicke schwankt je nach Wellenlänge des übertrage nen Laserstrahls. Durch Einstellen einer optimalen Schicht dicke in Übereinstimmung mit den übertragenen Laserstrahlen können dämpfungsarme Wellenleiter in jeweiligen Wellenbändern von Laserstrahlen ohne Beschränkung auf die Übertragung des CO₂-Laserstrahls realisiert werden.

Im allgemeinen hat Zinksulfid oder Zinkselenid eine ge ringe Absorptionsdämpfung über ein breites Wellenband im Be reich vom sichtbaren Licht bis zur fernen Infrarotstrahlung. Insbesondere tritt kein Absorptionspeak bei 2,94 µm, 5 µm und 10,6 µm auf, den Wellenlängen des Er-YAG-Lasers, CO-Lasers und CO₂-Lasers, die aus praktischer Sicht wichtige Licht quellen im Infrarotbereich sind. Daher können Laserstrahlen in diesen Wellenbändern dämpfungsarm übertragen werden.

Im vorgenannten Hohlwellenleiter breitet sich das durch den Wellenleiter übertragene Licht zumeist durch den Hohlbe reich aus. In diesem Fall ist die Lichtmenge, die in die di elektrische Schicht absorbiert wird, so klein, daß die Licht übertragung dämpfungsarm erfolgen kann; und da sich die vor genannte Technik auf einen Wellenleiter mit kleinem Durchmes ser anwenden läßt, kann eine ausgezeichnete Flexibilität rea lisiert werden.

Ferner hat Zinksulfid oder Zinkselenid hohe Wärmebestän digkeit, da es eine anorganische Verbindung ist. Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Laserenergiemenge, die durch die dielektrische Schicht auf der Innenwand des Wellenleiters übertragen wird, klein. Da aber die absorbierte Laserenergie vollständig in Wärmeenergie umgewandelt wird, ist die Wärme beständigkeit eine wichtige Eigenschaft, insbesondere beim Wellenleiter der Erfindung, durch den hohe Laserenergie über tragen wird. Die Dünnschicht aus Zinksulfid oder Zinkselenid als dielektrische Schicht auf der Innenwand des Wellenleiters verursacht weder Wärmeverformung noch Wärmezersetzung.

Zudem läßt sich eine transparente dielektrische Schicht leicht auf der Innenwand eines metallischen Hohlwellenleiters vorsehen, indem eine Lösung als Ausgangsverbindung für Zink sulfid oder Zinkselenid in einen metallischen Hohlwellenlei ter eingeleitet, die Lösung aus dem Wellenleiter abgegeben und die Lösung getrocknet und verfestigt wird. Die Dicke der dielektrischen Schicht kann nach Bedarf mit guter Genauigkeit durch Ändern von Herstellungsbedingungen gesteuert werden, z. B. der Anzahl von Wiederholungen der Schritte zum Einfül len, Abgeben und Trocknen der Lösung, der Viskosität und Kon zentration der Lösung und der Beschichtungsgeschwindigkeit. Ferner benötigt dieses Verfahren zur Herstellung eines Hohl wellenleiters gemäß der Erfindung keine teure Herstellungs vorrichtung, kann auf die Herstellung von Wellenleitern mit ausgezeichneter Flexibilität und kleinem Durchmesser angewen det werden und eine größere Länge des Wellenleiters realisie ren, da die Länge des Wellenleiters nicht von der Vorrichtung zur Herstellung des Wellenleiters abhängig ist.

Fig. 5 zeigt einen Hohlwellenleiter 1 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dieser Hohlwellen leiter 1 weist auf: ein metallisches Rohr 2; eine dielektri sche Schicht 3B auf der Innenwand des metallischen Rohrs 2, wobei die dielektrische Schicht 3B aus einem cyclischen Ole finpolymer gebildet ist; und einen Hohlbereich 4 auf der In nenseite der dielektrischen Schicht 3B.

Nach Eintritt in den Hohlwellenleiter 1 wird ein Laser strahl wiederholt in der Grenzfläche des Hohlbereichs 4 und der dielektrischen Schicht 3B sowie der dielektrischen Schicht 3B und des metallischen Rohrs 2 reflektiert, wodurch sich der Laserstrahl durch den Hohlwellenleiter 1 ausbreiten kann. Da allgemein das metallische Material einen hohen Ab sorptionskoeffizienten für einen durch den Wellenleiter über tragenen Laserstrahl hat, besteht keine Möglichkeit, daß die Laserenergie tief in die metallische Schicht eindringt. Daher reicht für die mit der dielektrischen Schicht 3B in Berührung stehende metallische Schicht aus optischer Sicht eine Dicke aus, die größer als die Hauttiefe ist.

Das metallische Rohr 2 spielt optisch für die Übertra gungskennwerte eine Rolle und dient gleichzeitig dazu, die mechanische Festigkeit des Hohlwellenleiters 1 aufrechtzuer halten. Für das in Berührung mit der dielektrischen Schicht 3B stehende Metall gilt, daß mit größerem Absolutwert der komplexen Brechzahl die Dämpfung sinkt. Daher senkt z. B. die Verwendung eines metallischen Rohrs 2 aus Silber oder Gold wirksam die Dämpfung des Wellenleiters. Allerdings ist dies aus wirtschaftlicher Sicht und im Hinblick auf mechanische Eigenschaften unpraktisch.

Als metallisches Rohr 2 kann ferner ein dickwandiges me tallisches Rohr zum Einsatz kommen, das billig ist und ausge zeichnete Festigkeit hat sowie auf seiner Innenwand mit einer metallischen Dünnschicht aus einem metallischen Material ver sehen ist, das sich von dem das Rohr bildenden metallischen Material unterscheidet. Zu diesen Forderungen erfüllenden Rohren gehören Phosphorbronzerohre mit einem hohen Wärmeleit fähigkeitskoeffizienten und ausgezeichneten mechanischen Bie geeigenschaften sowie rostfreie Rohre, die billig als stabile chemische Rohre erhältlich sind, wobei die Oberflächenrauheit der Innenwand klein ist. Gold, Silber oder Kupfer, deren Ab solutwert der komplexen Brechzahl besonders groß ist, oder Molybdän, das hart ist und weniger leicht zerkratzt wird, sind für die auf der Innenwand des metallischen Rohrs zu bil dende metallische Dünnschicht günstig.

Es gibt viele cyclische Olefinpolymere, die eine niedri ge Brechzahl haben und für einen breiten Bereich von Ultra violett bis Infrarot transparent sind. Gemäß der zweiten be vorzugten Ausführungsform der Erfindung wird insbesondere ein nichtkristallines cyclisches Olefinpolymer verwendet, das aus Norbornen, Dicyclopentadien oder Tetracyclododecen herge stellt ist. Ein solches cyclisches Olefinpolymer hat einen inhärenten Absorptionspeak im Infrarotbereich, der jedoch im Hinblick auf die Wellenlänge diskret auftritt. Daher fallen die Wellenlängen beim Absorptionspeak nicht mit Schwingungs wellenlängen von Laserquellen zusammen, z. B. des Er-YAG- Lasers, CO-Lasers und CO₂-Lasers, die wichtige Laserquellen aus praktischer Sicht sind.

Im Vergleich zu Germanium, Zinksulfid o. a. hat das cy clische Olefinpolymer einen großen Absorptionskoeffizienten auch in anderen Wellenbändern als den mit einem dem Material eigenen Absorptionspeak. Im Gegensatz zur massiven optischen Faser ist beim Hohlwellenleiter die übertragene Laserenergie zumeist auf den Hohlbereich 4 fokussiert, in dem die zu über tragende Laserenergie kaum gedämpft wird, während nur ein sehr geringer Energieanteil in die dielektrische Schicht 3B absorbiert wird. Daher ist der Einfluß sehr geringer Dämpfung in der dielektrischen Schicht 3B auf die Übertragungsdämpfung sehr klein.

Wie zuvor beschrieben wurde, ist im metallischen Hohl wellenleiter mit einem Dielektrikum auf seiner Innenwand mit größerer Annäherung der Brechzahl der Dünnschicht eines Di elektrikums auf der Innenwand des Wellenleiters an √2 die Übertragungsdämpfung geringer. Das cyclische Olefinpolymerma terial hat eine Brechzahl von etwa 1,45 bis 1,55 und kann da her einen dämpfungsarmen Wellenleiter realisieren und gleich zeitig den zulässigen Dickenbereich für die auf der Innenwand des Wellenleiters vorzusehende Dünnschicht erweitern, was die Herstellung des Wellenleiters erleichtert.

Das cyclische Olefinpolymer hat eine bessere Wärmefe stigkeit als Polymethylmethacrylat, das weithin als optisches Polymer zum Einsatz kommt, und der Glasumwandlungspunkt von Polymethylmethacrylat beträgt etwa 105°C, während der Gla sumwandlungspunkt des cyclischen Olefinpolymers bei etwa 140°C liegt. Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Laserener giemenge, die sich durch die dielektrische Schicht auf der Innenwand des Wellenleiters ausbreitet, gering. Da jedoch die absorbierte Laserenergie vollständig in Wärmeenergie umgewan delt wird, ist die Wärmebeständigkeit eine wichtige Eigen schaft, insbesondere beim Wellenleiter der Erfindung, durch den hohe Laserenergie übertragen wird.

Die Wasserabsorption des cyclischen Olefinpolymers be trägt höchstens 0,01% und ist geringer als die von Polycar bonat und Polymethacrylat mit mindestens 0,2%. Daher kann das cyclische Olefinpolymer eine geringere Dämpfung bei der Übertragung eines infraroten Laserstrahls bieten. Insbesonde re fällt die Schwingungswellenlänge des Er-YAG-Lasers von 2,94 µm mit der Wellenlänge des aus Wasser abgeleiteten maxi malen Absorptionspeaks eines Laserstrahls zusammen. Somit führt die Gegenwart einer sehr kleinen Wassermenge zu erhöh ter Übertragungsdämpfung des Wellenleiters.

Im Hohlwellenleiter von Fig. 5 kann anstelle des metal lischen Rohrs 2 ein nichtmetallisches Rohr verwendet werden, das mit einer metallischen Schicht beschichtet ist. Zu beson ders bevorzugten nichtmetallischen Rohren gehören Fluorharz rohre und Quarzglasrohre. Die Fluorharzrohre haben ausge zeichnete Flexibilität und chemische Beständigkeit. Anderer seits haben die Quarzglasrohre ausgezeichnete Wärmefestigkeit und chemische Beständigkeit und zudem sehr geringe Oberflä chenrauheit in der Innenwand, was zu verringerter Übertra gungsdämpfung führt. Die mechanische Festigkeit des Glasrohrs läßt sich durch Beschichten der Außenfläche des Glasrohrs mit einem Harz stark verbessern.

Wie zuvor beschrieben wurde, sind Gold, Silber oder Kup fer, deren Absolutwert der komplexen Brechzahl besonders groß ist, oder Molybdän, das hart ist und weniger leicht zerkratzt wird, für die metallische Schicht günstig, mit der die Innen wand des nichtmetallischen Rohrs beschichtet wird. Eine ein zelne Schicht des vorgenannten Metalls reicht für zufrieden stellende optische Eigenschaften aus. Allerdings kann z. B. das Einfügen einer Nickelschicht zwischen dem nichtmetalli schen Rohr und der vorgenannten metallischen Schicht die Haf tung der metallischen Schicht am nichtmetallischen Rohr ver bessern. Die Nickelschicht läßt sich leicht dadurch bilden, daß man eine stromlose Nickelplattierlösung in das nichtme tallische Rohr fließen läßt und die Plattierlösung aus dem nichtmetallischen Rohr abgibt.

Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung beträgt wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Dicke der metallischen Schicht, mit der die Innenwand des metallischen Rohrs 2 beschichtet wird, höch stens 50 µm. Eine Dicke über der Hauttiefe reicht für zufrie denstellende Ergebnisse aus. Ist die Dicke zu groß, sinkt die Haftung infolge der Innenspannung der metallischen Schicht und einer Differenz im linearen Ausdehnungskoeffizienten.

Durch den Hohlwellenleiter 1 kann sichtbares Licht eines He-Ne-Lasers o. a. in einem überlagerten Zustand oder unter Umschaltung übertragen werden. Wirksam ist dies beim sicheren Aufbringen eines unsichtbaren Laserstrahls auf ein Objekt. Ferner kann ein getrocknetes Gas, z. B. Luft-, Stickstoff- oder Kohlendioxidgas, in den Wellenleiter eingeleitet und durch ihn geführt werden. Das getrocknete Gas verhindert den Eintritt von Staub oder Wasser in das Innere des Wellenlei ters und kühlt außerdem den Wellenleiter, der bei Absorption der Laserenergie Wärme erzeugt. Auf medizinischem Gebiet sollte das vorgenannte Gas gleichzeitig mit der Bestrahlung durch den Laserstrahl auf das betroffene Teil gesprüht wer den. In diesem Fall kann das Gas unter Ausnutzung der Hohl struktur des Wellenleiters eingeleitet werden.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung des Hohl wellenleiters 1. Diese Vorrichtung weist ein Gerät zum Be schichten mit einem cyclischen Olefinpolymer gemäß Fig. 6A und ein Gerät zum Trocknen des cyclischen Olefinpolymers ge maß Fig. 6B auf.

Das Gerät zum Beschichten mit einem cyclischen Olefinpo lymer weist auf: einen Zufuhrbehälter 13, der eine Lösung 14 aus einem nichtkristallinen cyclischen Olefinpolymer enthält, das in Mesitylen gelöst ist, ein Zufuhrrohr 17a, das über ei nen Anschluß 18 mit einem Ende eines Rohr 15 verbunden ist, das als Wellenleiter dienen soll, ein Abgaberohr 17b, das über einen Anschluß 18 mit dem anderen Ende des Rohrs 15 ver bunden ist, und eine Lösungsförderpumpe 16, die mit dem Abga berohr 17b verbunden ist.

Die Lösung 14 wird durch Lösen eines nichtkristallinen cyclischen Olefinpolymers in Mesitylen oder Cyclohexan herge stellt, und die Konzentration (Feststoffgehalt) ist auf 8 bis 10% eingestellt. Das Rohr 15 ist ein Quarzkapillarrohr mit einem Innendurchmesser von 700 µm und einem Außendurchmesser von 800 µm, dessen Innenwand mit einer Silberdünnschicht be schichtet ist, und ist als Schlange angeordnet, um einer For derung nach größerer Länge des Wellenleiters nachzukommen.

Die Vorrichtung zum Trocknen des cyclischen Olefinpoly mers weist auf: einen Elektroofen 19 zur Wärmebehandlung des Rohrs 15 mit der eingeleiteten Polymerlösung, eine Vakuumpum pe 20 zum Senken des Innendrucks des Rohrs 15, einen Durch flußmesser 21 zum Anzeigen des Durchflusses eines Gases, das in das Rohr 15 einzuleiten und durchzuführen ist, sowie Rohr strecken 22a, 22b und 22c, die das Rohr 15, die Vakuumpumpe 20 und den Durchflußmesser 21 miteinander verbinden.

Anfangs ist das Rohr 15 mit dem Zufuhrrohr 17a über den Anschluß 18 und mit dem Abgaberohr 17b über den Anschluß 18 verbunden. Das vordere Ende des Zufuhrrohrs 17a ist in die im Zufuhrbehälter 13 enthaltene Lösung 14 eingetaucht, und das Abgaberohr 17b ist mit der Förderpumpe 16 verbunden.

Bei Inbetriebnahme der Förderpumpe 16 in diesem Zustand wird die Lösung 14 angesaugt und durch das Zufuhrrohr 17a in das Rohr 15 eingeleitet sowie anschließend aus dem Rohr 15 abgegeben. Dadurch kann die Innenwand des Rohrs 15 mit einer bestimmten Menge der Lösung 14 beschichtet werden.

Anschließend wird das Rohr 15 mit einer mit der Lösung 14 beschichteten Innenwand in den Elektroofen 19 gegeben. Die Vakuumpumpe 20 wird mit einem Ende des Rohrs 15 über die Rohrstrecke 22a verbunden, und der Durchflußmesser 21 wird mit dem anderen Ende des Rohrs 15 über die Rohrstrecke 22b verbunden. Danach wird der Elektroofen 19 auf eine vorbe stimmte Temperatur erwärmt, um Mesitylen aus der Lösung 14 zu verdampfen, wodurch das cyclische Olefinpolymer getrocknet und verfestigt wird. Da der Siedepunkt von Mesitylen 165°C beträgt, kommt zum Erwärmen eine Temperatur über dem Siede punkt zum Einsatz.

Ein Trocknungsgas, z. B. ein Stickstoff- oder Heliumgas, wird in das Rohr 15 eingeleitet und durchgeführt, so daß Me sitylen durch Verdampfen vollständig entfernt werden kann. Das Trocknungsgas wird in die mit dem Durchflußmesser 21 ver bundene Rohstrecke 22c eingeleitet und durchgeführt, und sein Durchfluß wird auf der Grundlage eines Werts auf einer Anzei ge des Durchflußmessers 21 reguliert. Der Schritt zum Be schichten mit der Lösung 14 und der Schritt zum Trocknen der Beschichtung werden wiederholt, bis die Dicke der Dünnschicht eines cyclischen Olefinpolymers auf der Innenwand des Rohrs 15 einen gewünschten Wert erreicht.

Ist eine Dünnschicht eines cyclischen Olefinpolymers mit einer gewünschten Dicke auf der Innenwand des Rohrs gebildet, wird die Temperatur des Elektroofens 19 auf 200°C einge stellt, woran sich eine etwa einstündige Erwärmung des Rohrs 15 zum vollständigen Trocknen der Dünnschicht anschließt.

In der Ausführungsform von Fig. 6A wurde eine Förderpum pe zum Beschichten mit der Polymerlösung verwendet. Aller dings ist das Beschichtungsverfahren nicht darauf beschränkt. Es kann z. N. auch ein Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem ein Kapillarrohr in die Lösung eingetaucht und dann hochgezo gen wird, um die Innenwand des Kapillarrohrs gleichmäßig mit der Lösung unter Ausnutzung der Schwerkraft der Lösung zu überziehen.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen Übertragungsdämpfung und Wellenlänge für einen metallischen Hohlwellenleiter mit einer Silberschicht und einem Dielektrikum aus einem cycli schen Olefinpolymer auf der Innenwand der Silberschicht. Zum Vergleich sind in Fig. 7 auch die Eigenschaften eines Silber hohlwellenleiters ohne cyclische Olefinpolymerschicht auf seiner Innenwand gezeigt. Der Wellenleiter hat eine Länge von 1 m und einen Innendurchmesser von 700 µm. Im metallischen Hohlwellenleiter mit einem Dielektrikum auf seiner Innenwand beträgt die Dicke der cyclischen Olefinpolymerschicht etwa 0,5 µm. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, hat der metallische Hohlwellenleiter mit einem Dielektrikum auf seiner Innenwand eine geringe Übertragungsdämpfung bei einer Wellenlänge um 5 µm, was darauf verweist, daß diese Wellenlänge zur Übertra gung eines mit einer Wellenlänge von 5,3 µm schwingenden CO-Laser strahls geeignet ist. Die Übertragungsdämpfung des me tallischen Hohlwellenleiters mit einem Dielektrikum auf sei ner Innenwand hängt von der Dicke der dielektrischen Schicht als Innenschicht ab, und die optimale Schichtdicke wird an hand der Wellenlänge des übertragenen Laserstrahls bestimmt.

Bei Verwendung eines anderen Lasers als dem CO-Laser, z. B. eines Er-YAG-Lasers, sollte die Dicke der cyclischen Olefinpolymerschicht auf etwa 0,25 µm eingestellt sein. In diesem Fall verschiebt sich die dämpfungsärmste Wellenlänge des Wellenleiters zur kürzeren Wellenlängenseite und beträgt rund 2,94 µm, die Schwingungswellenlänge des Er-YAG-Lasers. Soll andererseits die Übertragung eines Laserstrahls mit ei ner längeren Schwingungswellenlänge erfolgen, z. B. eines CO₂-Laserstrahls mit einer langen Schwingungswellenlänge, sollte die Dicke einer cyclischen Olefinpolymerschicht als Innenschicht größer sein. Somit kann eine richtige Dickenein stellung der cyclischen Olefinpolymerschicht in Übereinstim mung mit der Schwingungswellenlänge des übertragenen Laser strahls einen dämpfungsarmen Wellenleiter realisieren. Die Dicke der cyclischen Olefinpolymerschicht läßt sich leicht durch den Feststoffgehalt, die Beschichtungsgeschwindigkeit, die Anzahl von Beschichtungen u. ä. der cyclischen Olefinpo lymerlösung im Herstellungsverfahren des Hohlwellenleiters 1 regulieren.

Das in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Er findung verwendete cyclische Polyolefinpolymer bewirkt eine inhärente Absorptionsdämpfung im Infrarotbereich. Wie auch aus Fig. 7 hervorgeht, erscheint ein Absorptionspeak, der wohl von einer CH-Gruppe abgeleitet ist, bei einer Wellenlän ge von rund 3,4 µm. In einem solchen Wellenband, das einen großen Absorptionspeak zeigt, kann eine Dünnschicht aus einem Dielektrikum auf der Innenwand des Wellenleiters keine ver ringerte Übertragungsdämpfung des Wellenleiters realisieren.

Andererseits erscheinen keine großen Absorptionspeaks bei 2,94 µm, 5 µm und 10,6 µm, den Wellenlängen des Er-YAG- Lasers, CO-Lasers und CO₂-Lasers, die aus praktischer Sicht als wichtige Lichtquellen im Infrarotbereich gelten. Daher kann im Vergleich zum Silberhohlwellenleiter eine cyclische Olefinpolymerschicht als Innenschicht die Übertragungsdämp fung des Wellenleiters senken. Somit läßt sich durch richtige Einstellung der Dicke der dielektrischen Schicht als Innen schicht, die aus einem cyclischen Olefinpolymer gebildet ist, in Übereinstimmung mit der Wellenlänge ein dämpfungsarmer Wellenleiter über einen breiten Wellenlängenbereich von Ul traviolett bis Infrarot realisieren, während die dem Material eigene Absorptionspeakwellenlänge umgangen wird.

Wie zuvor beschrieben wurde, breitet sich das über den Wellenleiter übertragene Licht zumeist durch den Hohlbereich aus. Hierbei ist die Lichtmenge, die in die dielektrische Schicht aus einem cyclischen Olefinpolymermaterial absorbiert wird, so klein, daß die Lichtübertragung dämpfungsarm erfol gen kann; und durch Anwendung der vorgenannten Technik auf einen Wellenleiter mit kleinem Durchmesser kann eine ausge zeichnete Flexibilität im Wellenleiter realisiert werden.

Zudem läßt sich eine dielektrische Schicht aus einem cy clischen Olefinpolymer leicht auf der Innenwand eines metal lischen Hohlwellenleiters bilden, indem eine Lösung aus einem in einem Lösungsmittel gelösten cyclischen Olefinpolymer in einen metallischen Hohlwellenleiter eingeleitet, die Lösung aus dem Wellenleiter abgegeben und die Lösung getrocknet und verfestigt wird. Die Dicke der dielektrischen Schicht kann nach Bedarf mit guter Genauigkeit durch Änderung von Herstel lungsbedingungen gesteuert werden, z. B. der Anzahl von Wie derholungen der Schritte zum Einfüllen, Abgeben und Trocknen der Lösung, der Viskosität der Lösung, des Feststoffgehalts und der Beschichtungsgeschwindigkeit. Ferner benötigt dieses Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters gemäß der Erfindung keine teure Herstellungsvorrichtung, kann auf die Herstellung von Wellenleitern mit ausgezeichneter Flexibili tät und kleinem Durchmesser angewendet werden und eine größe re Länge des Wellenleiters realisieren, da die Länge des Wel lenleiters nicht von der Vorrichtung zur Herstellung des Wel lenleiters abhängig ist.

Wie zuvor beschrieben wurde, kann beim Hohlwellenleiter und beim Verfahren zu seiner Herstellung gemäß der Erfindung die Bereitstellung einer Dünnschicht aus einem Dielektrikum mit einer anorganischen Verbindung oder einem cyclischen Ole finpolymer auf der Innenwand eines Hohlrohrs einen Hohlwel lenleiter realisieren, der keine wesentliche Dämpfung in Licht mit einem durch eine optische Quarzfaser nicht über tragbaren Wellenband bewirkt, für die Massenherstellung ge eignet ist, sich leicht mit größerer Länge oder kleinerem Durchmesser herstellen läßt und eine ausgezeichnete langfri stige Zuverlässigkeit hat.

Claims

1. Hohlwellenleiter mit:
einem Rohrteil, das einen Wellenleiter bildet; und
einem Dielektrikum, das auf der Innenwand des Rohrteils vorgesehen und transparent für ein Wellenband von zu übertragendem Licht ist, wobei sich das Dielektrikum hauptsächlich aus einer anorganischen Verbindung zusam mensetzt, die durch Wärmebehandlung einer Lösung einer Metallverbindung bei einer hohen Temperatur, um die or ganometallische Verbindung zu trocknen und zu verfesti gen, und Wärmezersetzung der organischen Komponente her gestellt ist.

2. Hohlwellenleiter nach Anspruch 1, wobei die metallische Verbindungslösung eine Metallalkoxidverbindung aufweist, die in einem Alkohol oder einem esterorganischen Lö sungsmittel gelöst und damit verdünnt ist.

3. Hohlwellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Dielektrikum hauptsächlich aus einem Metalloxid zusam mensetzt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZnO, MgO, ZrO₂, CeO₂, SnO₂ und Y₂O₃ besteht, wobei das Metalloxid in Form eines einzelnen Oxids oder in Form eines Verbundoxids vorliegt.

4. Hohlwellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Dielektrikum hauptsächlich aus Zinksulfid (ZnS) zusam mensetzt, das durch eine Reaktion eines Zinkalkoxids mit Wasserstoffsulfid (H₂S) synthetisiert ist.

5. Hohlwellenleiter nach Anspruch 1, 2 oder 4, wobei sich das Dielektrikum hauptsächlich aus Zinkselenid zusammen setzt, das durch eine Reaktion eines Zinkalkoxids mit Wasserstoffselenid (H₂Se) synthetisiert ist.

6. Hohlwellenleiter nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Zink alkoxid Zinkdimethoxid, Zinkdiethoxid, Zinkdi-n-prop oxid, Zinkdi-n-butoxid oder Zinktetra-n-butoxid aufweist und durch eine Reaktion mit einem Aminoalkohol gelöst ist.

7. Hohlwellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Dielektrikum hauptsächlich aus Zinksulfid zusammensetzt, das durch Wärmezersetzung eines Vorläufers hergestellt ist, wobei der Vorläufer durch Mischen von Zinkchlorid (ZnCl₂) mit Thioharnstoff (S:C(NH₂)₂) in einem Alkohol hergestellt wurde.

8. Hohlwellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Dielektrikum hauptsächlich aus Zinkselenid zusammen setzt, das durch Wärmezersetzung eines Vorläufers herge stellt ist, wobei der Vorläufer durch Mischen von Zink chlorid (ZnCl₂) mit Selenharnstoff (Se:C(NH₂)₂) in ei nem Alkohol hergestellt wurde.

9. Hohlwellenleiter nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Zinkalkoxid aus der Gruppe aus Zinkdimethoxid (Zn(OCH₃)₂), Zinkdiethoxid (Zn(OC₂H₅)₂), Zinkdi-n propoxid (Zn(OnC₃H₇) 2), Zinkdi-n-butoxid (Zn(OnC₄H₉)₂) oder Zinktetra-n-butoxid (Zn(OnC₄H₉)₄) ausgewählt ist.

10. Hohlwellenleiter mit:
einem Rohrteil, das einen Wellenleiter bildet; und
einem Dielektrikum, das auf der Innenwand des Rohrteils vorgesehen ist, wobei das Dielektrikum ein cyclisches Olefinpolymer aufweist, das transparent für ein Wellen band von zu übertragendem Licht ist.

11. Hohlwellenleiter nach Anspruch 10, wobei das cyclische Olefinpolymer ein nichtkristallines cyclisches Olefinpo lymer ist, das durch Wärmebehandlung einer aus Norbor nen, Dicyclopentadien oder Tetracyclododecen hergestell ten Polymerlösung hergestellt ist.

12. Hohlwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wo bei das Rohrteil ein metallisches Rohr ist.

13. Hohlwellenleiter nach Anspruch 12, wobei das metallische Rohr Phosphorbronze oder rostfreien Stahl aufweist.

14. Hohlwellenleiter nach Anspruch 12 oder 13, wobei das me tallische Rohr einen solchen Aufbau hat, daß eine metal lische Dünnschicht, die aus einem metallischen Material gebildet ist, das sich von dem das metallische Rohr bil denden Metall unterscheidet, auf der Innenwand des me tallischen Rohrs vorgesehen ist.

15. Hohlwellenleiter nach Anspruch 14, wobei die metallische Dünnschicht Gold, Silber, Molybdän oder Nickel aufweist.

16. Hohlwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wo bei das Rohrteil ein nichtmetallisches Rohr ist.

17. Hohlwellenleiter nach Anspruch 16, wobei das nichtmetal lische Rohr eine solche Struktur hat, daß eine metalli sche Dünnschicht mit einer Einzelschicht- oder Mehr schichtstruktur aus einem metallischen Material auf der Innenwand des Rohrs vorgesehen ist.

18. Hohlwellenleiter nach Anspruch 17, wobei die metallische Dünnschicht Gold, Silber, Molybdän oder Nickel aufweist.

19. Hohlwellenleiter nach Anspruch 16, 17 oder 18, wobei das nichtmetallische Rohr ein Fluorharz oder ein Quarzglas aufweist.

20. Hohlwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wo bei sichtbares Licht und Infrarotlicht mit einer Wellen länge von mindestens 2 µm in den von dem Rohrteil umge benen Hohlbereich in einem überlagerten Zustand oder un ter Umschaltung vom Eintritt des sichtbaren Lichts zum Eintritt des Infrarotlichts oder umgekehrt eintreten können.

21. Hohlwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wo bei Luft-, Stickstoff- oder Kohlendioxidgas in den von dem Rohrteil umgebenen Hohlbereich eingeleitet und durch ihn geführt wird.

22. Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Rohrteils zum Bilden eines Wellen leiters;
Einleiten einer Organometallverbindungslösung in das Rohrteil, um die Lösung auf die gesamte Innenwand des Rohrteils abzuscheiden;
Abgeben der überschüssigen Lösung aus dem Inneren des Rohrteils;
Wärmebehandeln des Rohrteils bei einer hohen Temperatur unter Einleiten eines vorbestimmten Gases in das Rohr teil und Führen des Gases durch das Rohrteil; und
Trocknen und Verfestigen der auf den gesamten Innenwand bereich abgeschiedenen Lösung durch die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur, um eine dielektrische Schicht zu bilden.

23. Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Rohrteils zum Bilden eines Wellen leiters;
Einleiten einer Lösung aus einem gelösten Zinkalkoxid in das Rohrteil, um die Zinkalkoxidlösung auf die gesamte Innenwand des Rohrteils abzuscheiden;
Abgeben der überschüssigen Lösung aus dem Inneren des Rohrteils;
Wärmebehandeln des Rohrteils bei einer hohen Temperatur unter Einleiten von Wasserstoffsulfidgas in das Rohrteil und Führen des Wasserstoffsulfidgases durch das Rohr teil; und
Trocknen und Verfestigen der auf den gesamten Innenwand bereich abgeschiedenen Lösung durch die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur, um eine dielektrische Schicht aus Zinksulfid zu bilden.

24. Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Rohrteils zum Bilden eines Wellen leiters;
Einleiten einer Lösung aus einem gelösten Zinkalkoxid in das Rohrteil, um die Zinkalkoxidlösung auf die gesamte Innenwand des Rohrteils abzuscheiden;
Abgeben der überschüssigen Lösung aus dem Inneren des Rohrteils;
Wärmebehandeln des Rohrteils bei einer hohen Temperatur unter Einleiten von Wasserstoffselenidgas in das Rohr teil und Führen des Wasserstoffselenidgases durch das Rohrteil; und
Trocknen und Verfestigen der auf den gesamten Innenwand bereich abgeschiedenen Lösung durch die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur, um eine dielektrische Schicht aus Zinkselenid zu bilden.

25. Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Rohrteils zum Bilden eines Wellen leiters;
Einleiten einer durch Mischen von Zinkchlorid mit Thio harnstoff in einem Alkohol hergestellten Vorläuferlösung in das Rohrteil, um die Vorläuferlösung auf die gesamte Innenwand des Rohrteils abzuscheiden;
Abgeben der überschüssigen Lösung aus dem Inneren des Rohrteils;

Wärmebehandeln des Rohrteils bei einer hohen Temperatur unter Einleiten eines Gases in das Rohrteil und Führen des Gases durch das Rohrteil; und
Trocknen und Verfestigen der auf den gesamten Innenwand bereich abgeschiedenen Lösung durch die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur, um eine dielektrische Schicht aus Zinksulfid zu bilden.

26. Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Rohrteils zum Bilden eines Wellen leiters;
Einleiten einer durch Mischen von Zinkchlorid mit Selenharnstoff in einem Alkohol hergestellten Vorläuferlösung in das Rohrteil, um die Vorläuferlösung auf die gesamte Innenwand abzuscheiden;
Abgeben der überschüssigen Lösung aus dem Inneren des Rohrteils;
Wärmebehandeln des Rohrteils bei einer hohen Temperatur unter Einleiten eines Gases in das Rohrteil und Führen des Gases durch das Rohrteil; und
Trocknen und Verfestigen der auf den gesamten Innenwand bereich abgeschiedenen Lösung durch die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur, um eine dielektrische Schicht aus Zinkselenid zu bilden.

27. Verfahren zur Herstellung eines Hohlwellenleiters mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Rohrteils zum Bilden eines Wellen leiters;
Einleiten einer Lösung aus einem cyclischen Polyolefin polymer in das Rohrteil, um die Lösung auf die gesamte Innenwand des Rohrteils abzuscheiden;
Abgeben der überschüssigen Lösung aus dem Inneren des Rohrteils;
Wärmebehandeln des Rohrteils bei einer hohen Temperatur unter Einleiten eines vorbestimmten Gases in das Rohr teil und Führen des Gases durch das Rohrteil; und
Trocknen und Verfestigen der auf den gesamten Innenwand bereich abgeschiedenen Lösung durch die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur, um eine dielektrische Schicht zu bilden.

28. Verfahren nach einem der Schritte 22 bis 27, wobei die Bildung der dielektrischen Schicht wiederholt wird, bis die Dicke einen erwünschten Wert erreicht.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die Lösung in das Rohrteil durch Saugen mittels einer Vaku umpumpe, Zwangszufuhr durch ein Hochdruckgas oder -Aus nutzung der Schwerkraft der Lösung eingeleitet und dar aus abgegeben wird.