JP2009198728A - Hollow fiber and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow fiber that attains improvement in fracture threshold value and excels in long-term stability and mechanical strength as well as manufacturing efficiency. <P>SOLUTION: The hollow fiber 1 has: a hollow glass capillary 11 made of quartz; an Ag film 12 which is formed in a thin film shape as a reflection film by sintering Ag nano particles inside the glass capillary 11; and a polyimide layer 13 which is coated so as to cover the outer periphery of the glass capillary 11. This hollow fiber 1 is configured to propagate light into a hollow region 14 provided inside the Ag film 12. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、中空ファイバ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a hollow fiber and a manufacturing method thereof.

従来の中空導波路として、石英材料で形成されて中空構造を有する中空ファイバが知られている。中空ファイバは、高ピークパワーを有するパルスレーザ光、あるいは石英系材料を伝送媒体とする充実型の光ファイバでは伝送損失が大になって使用することのできない波長2μm以上の赤外波長帯の光伝送路として使用されている。   As a conventional hollow waveguide, a hollow fiber formed of a quartz material and having a hollow structure is known. A hollow fiber is a pulse laser beam having a high peak power, or an infrared wavelength band having a wavelength of 2 μm or more, which cannot be used with a solid optical fiber using a silica-based material as a transmission medium. It is used as a transmission line.

このような中空ファイバにおける光透過率を高めるものとして、中空構造の内面に金属膜をコーティングした中空ファイバが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   In order to increase the light transmittance in such a hollow fiber, a hollow fiber in which a metal film is coated on the inner surface of a hollow structure has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).

非特許文献1に記載された中空ファイバは、硝酸銀を溶解した銀液とブドウ糖を還元剤とする還元液を真空ポンプで同時に吸引するとともに混合して、中空ファイバの母材となるガラスキャピラリに流入させることにより、内壁に銀粒子を析出させて銀薄膜を設けている。   In the hollow fiber described in Non-Patent Document 1, a silver solution in which silver nitrate is dissolved and a reducing solution containing glucose as a reducing agent are simultaneously sucked and mixed by a vacuum pump, and flows into a glass capillary serving as a base material of the hollow fiber. As a result, silver particles are deposited on the inner wall to provide a silver thin film.

また、他の中空ファイバとして、原料にDMEAA(ジメチルエチルアミンアラン)を用いてMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法によってアルミニウムの薄膜をガラスキャピラリ内壁に形成したものがある(例えば、非特許文献2参照)。
久保田智、外6名、「銀鏡反応法による低損失細径銀中空ガラス導波路の製作」、レーザ研究、(社)レーザー学会、1997年6月、第25巻,p438−441 松浦祐司、外1名「エキシマレーザ用アルミニウム中空ファイバ」、光アライアンス、日本工業出版、1999年7月、p20−22
As another hollow fiber, there is one in which a thin film of aluminum is formed on the inner wall of a glass capillary by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method using DMEAA (dimethylethylamine alane) as a raw material (for example, see Non-Patent Document 2). ).
Satoshi Kubota and 6 others, “Production of low-loss thin hollow glass waveguides by silver mirror reaction method”, Laser Research, Laser Society, June 1997, Vol. 25, p438-441 Yuji Matsuura, 1 other "Aluminum hollow fiber for excimer laser", Optical Alliance, Nihon Kogyo Shuppan, July 1999, p20-22

しかし、従来の中空ファイバによると、より高いピークパワーを持つレーザ光を使用する場合、内壁に形成される金属膜を構成する金属粒子径によってはレーザ光の照射に基づく応力負荷が無視できないものとなるため、中空ファイバの破壊閾値を低下させるという問題がある。   However, according to the conventional hollow fiber, when using a laser beam having a higher peak power, the stress load due to the laser beam irradiation cannot be ignored depending on the metal particle diameter constituting the metal film formed on the inner wall. Therefore, there is a problem of lowering the fracture threshold of the hollow fiber.

従って、本発明の目的は、破壊閾値の向上を実現し、長期にわたって安定性、機械的強度に優れ、製造効率に優れる中空ファイバ及びその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a hollow fiber that realizes an improvement in the fracture threshold, is excellent in stability and mechanical strength over a long period of time, and is excellent in manufacturing efficiency, and a manufacturing method thereof.

本発明は上記目的を達成するため、中空管と、前記中空管の内壁に形成された反射膜とを備え、前記反射膜は、金属ナノ粒子を焼結した金属膜を有することを特徴とする中空ファイバを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a hollow tube and a reflective film formed on the inner wall of the hollow tube, and the reflective film has a metal film obtained by sintering metal nanoparticles. A hollow fiber is provided.

また、本発明は上記目的を達成するため、中空管の内部に金属ナノ粒子を溶媒中に分散させた溶液を注入する工程と、前記中空管の内壁に前記溶液を付着させるとともに前記中空管の内部から余分な前記溶液を排出させる工程と、前記中空管の内壁に付着した前記溶液を乾燥させる工程と、前記溶液を乾燥させた前記中空管に熱処理を施して焼結させることにより前記中空管の内壁に金属膜を形成する工程とを含むことを特徴とする中空ファイバの製造方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention includes a step of injecting a solution in which metal nanoparticles are dispersed in a solvent inside the hollow tube, and attaching the solution to the inner wall of the hollow tube and The step of discharging the excess solution from the inside of the empty tube, the step of drying the solution adhering to the inner wall of the hollow tube, and subjecting the hollow tube dried from the solution to heat treatment and sintering. And a step of forming a metal film on the inner wall of the hollow tube.

本発明によれば、破壊閾値の向上を実現し、長期にわたって安定性、機械的強度に優れ、製造効率に優れる中空ファイバ及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a hollow fiber that realizes an improvement in the fracture threshold, is excellent in stability and mechanical strength over a long period of time, and is excellent in manufacturing efficiency, and a manufacturing method thereof.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る中空ファイバを示す断面図である。この中空ファイバ1は、石英からなる中空状のガラスキャピラリ11と、ガラスキャピラリ11の内側に銀(Ag)ナノ粒子を焼結することにより反射膜として薄膜状に設けられるAg膜12と、ガラスキャピラリ11の外周面を覆うようにコーティングされているポリイミド層13とを有する。この中空ファイバ1は、Ag膜12の内側に設けられる中空領域14内で光を伝搬させるように構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a hollow fiber according to a first embodiment of the present invention. The hollow fiber 1 includes a hollow glass capillary 11 made of quartz, an Ag film 12 provided in a thin film as a reflective film by sintering silver (Ag) nanoparticles inside the glass capillary 11, a glass capillary 11 and a polyimide layer 13 that is coated so as to cover the outer peripheral surface. The hollow fiber 1 is configured to propagate light in a hollow region 14 provided inside the Ag film 12.

ガラスキャピラリ11は、内壁が平滑に形成されており、光学特性、耐熱性に優れる。第1の実施の形態では、内径500μm、外径650μmの石英ガラスキャピラリを使用しており、フレキシブル性にも優れている。   The glass capillary 11 has a smooth inner wall and is excellent in optical characteristics and heat resistance. In the first embodiment, a quartz glass capillary having an inner diameter of 500 μm and an outer diameter of 650 μm is used, and the flexibility is excellent.

Ag膜12は、焼結前のAgナノ粒子の平均粒子径が10nm以下であることが好ましく、第1の実施の形態では3〜5nmの粒子径を持つAgナノ粒子を用いて形成されている。このような粒子径の金属ナノ粒子の製造技術は、Ag、Au、Cuについては既に確立されている。また、Ag膜12の膜厚は、中空ファイバ1を伝搬する光の波長帯におけるスキンデプスよりも厚く、かつ100nm以下が好ましく、第1の実施の形態ではおよそ50nmで形成されている。   The Ag film 12 preferably has an average particle size of Ag nanoparticles before sintering of 10 nm or less, and is formed using Ag nanoparticles having a particle size of 3 to 5 nm in the first embodiment. . Production techniques for metal nanoparticles having such particle diameters have already been established for Ag, Au, and Cu. Further, the film thickness of the Ag film 12 is thicker than the skin depth in the wavelength band of light propagating through the hollow fiber 1 and is preferably 100 nm or less, and is formed to be approximately 50 nm in the first embodiment.

ポリイミド層13は、保護層としてガラスキャピラリ11の外周面を覆うように予め設けられている。このポリイミド層13は、Ag膜12を形成する焼結過程において高温雰囲気にさらされるが、この焼結温度に十分耐えられる耐熱性を有している。   The polyimide layer 13 is provided in advance so as to cover the outer peripheral surface of the glass capillary 11 as a protective layer. The polyimide layer 13 is exposed to a high-temperature atmosphere in the sintering process for forming the Ag film 12, but has heat resistance enough to withstand this sintering temperature.

図2(a)から(d)は、本発明の第1の実施の形態に係る中空導波路としての中空ファイバの製造方法を示す図である。なお、図2においては説明を容易にするためにシリンジ20とガラスキャピラリ11の一部等を断面図示している。以下に、図1及び図2(a)〜(d)を参照しつつ、中空ファイバ1の製造について説明する。   FIGS. 2A to 2D are views showing a method for manufacturing a hollow fiber as a hollow waveguide according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, a part of the syringe 20 and the glass capillary 11 and the like are shown in cross section for easy explanation. Below, manufacture of the hollow fiber 1 is demonstrated, referring FIG.1 and FIG.2 (a)-(d).

まず、図2(a)に示すように、ガラスキャピラリ11の上部に設けられる口金11Aにピストン21を有したシリンジ20の先端を装着する。このシリンジ20は、円柱状のピストン21と円筒状の本体22からなり、ピストン21を精度良く駆動することが可能なシリンジポンプを構成している。本体22には、上記したAgナノ粒子を溶媒であるヘキサンに分散させた所定の容量のAgナノ粒子溶液23が収容されている。第1の実施の形態では、Agの含有率が35w%、粘度が10〜50mPa・sのAgナノ粒子溶液23を用いた。   First, as shown in FIG. 2A, the tip of a syringe 20 having a piston 21 is attached to a base 11 </ b> A provided on the upper part of the glass capillary 11. The syringe 20 includes a columnar piston 21 and a cylindrical main body 22, and constitutes a syringe pump capable of driving the piston 21 with high accuracy. The main body 22 contains a predetermined volume of Ag nanoparticle solution 23 in which the above Ag nanoparticles are dispersed in hexane as a solvent. In the first embodiment, the Ag nanoparticle solution 23 having an Ag content of 35 w% and a viscosity of 10 to 50 mPa · s was used.

次に、図2(b)に示すように、シリンジ20のピストン21を一定速度で押し込み方向に駆動する。Agナノ粒子溶液23は、ピストン21の押し込み駆動に基づいて本体22から一定速度で排出されて、ガラスキャピラリ11の内部へ加圧注入される。   Next, as shown in FIG. 2B, the piston 21 of the syringe 20 is driven in the pushing direction at a constant speed. The Ag nanoparticle solution 23 is discharged from the main body 22 at a constant speed based on the pushing drive of the piston 21 and is injected under pressure into the glass capillary 11.

ガラスキャピラリ11は、管内に注入されたAgナノ粒子溶液23が下方に移動するにつれて内壁に付着し、図2(c)に示すように余分なAgナノ粒子溶液23がガラスキャピラリ11の下端から廃液容器24に排出される。ガラスキャピラリ11の内壁に付着するAgナノ粒子溶液23の量は、Agナノ粒子溶液23の粘度やAgナノ粒子溶液23のキャピラリ内での流速に依存する。   The glass capillary 11 adheres to the inner wall as the Ag nanoparticle solution 23 injected into the tube moves downward, and excess Ag nanoparticle solution 23 is discharged from the lower end of the glass capillary 11 as shown in FIG. It is discharged into the container 24. The amount of the Ag nanoparticle solution 23 attached to the inner wall of the glass capillary 11 depends on the viscosity of the Ag nanoparticle solution 23 and the flow rate of the Ag nanoparticle solution 23 in the capillary.

次に、図2(d)に示すように、Agナノ粒子溶液23が内壁に付着したガラスキャピラリ11を電気炉25に収容し、窒素ガスを挿通しながら高温熱処理を施すことによりによりAgナノ粒子溶液23を乾燥させ、乾燥後に更に熱処理を施して焼結させる。   Next, as shown in FIG. 2 (d), the glass capillary 11 with the Ag nanoparticle solution 23 adhered to the inner wall is accommodated in an electric furnace 25, and subjected to high-temperature heat treatment while nitrogen gas is inserted, whereby Ag nanoparticles are obtained. The solution 23 is dried, and after drying, further heat treatment is performed and sintering is performed.

第1の実施の形態では、Agナノ粒子溶液23を焼結させる熱処理温度は150〜350℃とした。これは、前述の温度範囲より低い温度では、焼結後に得られるAg膜12の密度が低く、十分な光学特性、機械的強度、及び付着力を得ることができないことによる。また、前述の温度範囲よりさらに高い温度では、Agナノ粒子が凝集し、粒子径が粗くなる傾向が見られた。   In the first embodiment, the heat treatment temperature for sintering the Ag nanoparticle solution 23 is 150 to 350 ° C. This is because at a temperature lower than the above-described temperature range, the density of the Ag film 12 obtained after sintering is low, and sufficient optical properties, mechanical strength, and adhesive force cannot be obtained. Further, at a temperature higher than the above-described temperature range, Ag nanoparticles were aggregated and the particle diameter tended to be coarse.

この高温熱処理に基づいてガラスキャピラリ11の内壁にAg膜12が形成される。焼結後のAg膜12の厚さはAgの含有率にも依存するが、Ag含有率が40wt%超、あるいはAgナノ粒子溶液23の粘度が100mPa・s超であるとAg膜12の均一性が低下し、所望の膜厚を高精度で設けることが難しい。なお、150〜350℃の温度範囲では、ガラスキャピラリ11の外面に予め保護層としてコーティングされているポリイミド層13は十分耐えられる。   Based on this high temperature heat treatment, an Ag film 12 is formed on the inner wall of the glass capillary 11. The thickness of the Ag film 12 after sintering depends on the Ag content, but if the Ag content exceeds 40 wt% or the viscosity of the Ag nanoparticle solution 23 exceeds 100 mPa · s, the Ag film 12 is uniform. It is difficult to provide a desired film thickness with high accuracy. In the temperature range of 150 to 350 ° C., the polyimide layer 13 that is coated on the outer surface of the glass capillary 11 in advance as a protective layer can withstand sufficiently.

(第1の実施の形態の効果)
上記した第1の実施の形態の中空ファイバによると、Agナノ粒子を溶媒に分散させたAgナノ粒子溶液23をガラスキャピラリの内壁に付着させて高温熱処理を施すことによりAg膜を焼結形成したので、大掛かりな装置を用いなくとも空気に接する面とガラスキャピラリの内壁に接する面とでAg粒子の粗さの差を少なくでき、ナノオーダーのAg粒子からなる膜厚が均一なAg膜が得られる。これにより、高いピークパワーのレーザ光伝送における光学特性が安定し、光の透過率が向上するとともに、Ag膜を構成するAg粒子の粒子径に起因する機械的強度特性についても改善することができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the hollow fiber of the first embodiment described above, the Ag film was sintered and formed by attaching an Ag nanoparticle solution 23 in which Ag nanoparticles were dispersed in a solvent to the inner wall of the glass capillary and performing a high-temperature heat treatment. Therefore, the difference in roughness of Ag particles between the surface in contact with air and the surface in contact with the inner wall of the glass capillary can be reduced without using a large apparatus, and an Ag film having a uniform film thickness composed of nano-order Ag particles can be obtained. It is done. As a result, the optical characteristics in high peak power laser light transmission are stabilized, the light transmittance is improved, and the mechanical strength characteristics resulting from the particle diameter of the Ag particles constituting the Ag film can also be improved. .

また、高出力、短パルスのレーザ光のような空間的あるいは時間的に非常に高いピークパワーをもつレーザ光に対しても、破壊閾値が格段に高く、しかも長期安定性、機械的強度に優れる中空ファイバを、従来の製造装置による製造方法よりも製造コストの増加を抑えながら高い製造効率で製造することができ、医療、工業加工、計測、分析、化学等の分野で有用である。   In addition, even for laser light with very high peak power in space or time, such as high-power, short-pulse laser light, the breakdown threshold is remarkably high, and long-term stability and mechanical strength are excellent. A hollow fiber can be manufactured with higher manufacturing efficiency while suppressing an increase in manufacturing cost as compared with a manufacturing method using a conventional manufacturing apparatus, and is useful in fields such as medical treatment, industrial processing, measurement, analysis, and chemistry.

上記した第1の実施の形態では、3〜5nmの粒子径を持つAgナノ粒子を用いた中空ファイバの構成を説明したが、このような粒子径の金属ナノ粒子を用いることで、光沢面を有し膜厚が均一な金属膜を得ることができる。   In the first embodiment described above, the configuration of the hollow fiber using Ag nanoparticles having a particle diameter of 3 to 5 nm has been described. By using metal nanoparticles having such a particle diameter, a glossy surface can be obtained. A metal film having a uniform thickness can be obtained.

また、図2に示した製造方法では、廃液容器24に排出されるAgナノ粒子溶液23はわずかであり、また、排出されたAgナノ粒子溶液23は回収して再度注入することが可能なので、Agナノ粒子溶液23の利用効率が格段に高く、AgのみならずAuのような高価な材料を用いても製造コストの増大を抑えることができる。   Moreover, in the manufacturing method shown in FIG. 2, the Ag nanoparticle solution 23 discharged to the waste liquid container 24 is small, and since the discharged Ag nanoparticle solution 23 can be recovered and injected again, The utilization efficiency of the Ag nanoparticle solution 23 is remarkably high, and an increase in manufacturing cost can be suppressed even when an expensive material such as Au is used as well as Ag.

上記した第1の実施の形態では、中空ファイバの母材として石英からなるガラスキャピラリ11を用いたが、これに限定されず、ポリマー樹脂チューブ、ステンレスパイプ等の他の中空管を用いてもよい。ポリマー樹脂チューブは、石英のガラスキャピラリ11より耐熱性は劣るものの、フレキシブル性に優れ、破損の危険性が小さい。ステンレスを用いた中空ファイバは、フレキシブル性には欠けるが、強固で衝撃に強く破損の危険性がほとんどない。また熱伝送率に優れるので、高出力のレーザ光伝送に適している。   In the first embodiment described above, the glass capillary 11 made of quartz is used as the base material of the hollow fiber. However, the present invention is not limited to this, and other hollow tubes such as a polymer resin tube and a stainless steel pipe may be used. Good. The polymer resin tube is inferior in heat resistance to the quartz glass capillary 11 but has excellent flexibility and a low risk of breakage. A hollow fiber using stainless steel lacks flexibility, but is strong, impact-resistant and has almost no risk of breakage. Moreover, since it has an excellent heat transfer rate, it is suitable for high-power laser light transmission.

また、上記した第1の実施の形態では、ガラスキャピラリ11に高温熱処理を施す際に挿通させる気体として窒素ガスを用いたが、これに限らず、空気、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの気体を用いてもよい。   In the first embodiment described above, nitrogen gas is used as a gas to be inserted when the glass capillary 11 is subjected to high-temperature heat treatment. However, the present invention is not limited to this, and a gas such as air, argon gas, or helium gas is used. May be.

また、ガラスキャピラリ11の内壁に形成する金属材料についても、上記したAgに限定されず、CuやAuでもよい。これらの材料を用いて形成した金属薄膜は、高い反射率を有するので光学的特性にも優れている。Auは高価な材料であるが、化学的に安定で腐食や変色がなく安定性に優れている。   Further, the metal material formed on the inner wall of the glass capillary 11 is not limited to Ag described above, and may be Cu or Au. Metal thin films formed using these materials have high reflectivity and thus excellent optical characteristics. Although Au is an expensive material, it is chemically stable and excellent in stability without corrosion or discoloration.

また、第1の実施の形態では、Agナノ粒子を分散させる溶媒として、ガラスキャピラリ11の内壁面に付着したAgナノ粒子溶液23の乾燥が比較的迅速なヘキサンを使用したが、これに限定されず、トルエン、テトラデカン等の溶媒を用いることができる。   In the first embodiment, hexane is used as the solvent for dispersing the Ag nanoparticles, which is relatively quick to dry the Ag nanoparticle solution 23 attached to the inner wall surface of the glass capillary 11. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a solvent such as toluene or tetradecane can be used.

また、第1の実施の形態では、Ag膜12の膜厚は100nm以下としたが、これを超える厚さではAg膜12の粒子径が大きくなり、ガラスキャピラリ11ヘの機械的応力負荷も無視できず、中空ファイバ1の機械的強度が劣化することを確認している。上記したAg膜12は損失性媒質であり、光エネルギーがAg膜12内に深く入り込むことはない。従って、光学的にはAg膜12の厚さをスキンデプスより厚くすることでAg膜12を形成した効果が現れる。ここで、スキンデプスとは、光エネルギーがexp(−1)に減衰する膜厚dで定義され、d=λ/(4πk)(但し、λは光の波長、kは材料の消衰係数)で表される。   In the first embodiment, the thickness of the Ag film 12 is 100 nm or less. However, if the thickness exceeds this, the particle diameter of the Ag film 12 increases, and the mechanical stress load on the glass capillary 11 is ignored. It was not possible to confirm that the mechanical strength of the hollow fiber 1 deteriorated. The above Ag film 12 is a lossy medium, and light energy does not penetrate deeply into the Ag film 12. Therefore, optically, the effect of forming the Ag film 12 appears by making the thickness of the Ag film 12 thicker than the skin depth. Here, the skin depth is defined by a film thickness d at which light energy attenuates to exp (−1), and d = λ / (4πk) (where λ is the wavelength of light and k is the extinction coefficient of the material). It is represented by

例えば、COレーザの波長である10.6μmにおいては、Agの消衰係数が75であり、スキンデプスが11nm程度である。第1の実施の形態では、Ag膜12の膜厚を50nm程度としたが、これは上記スキンデプスよりも十分に厚く、かつ機械的強度に影響を与えない厚さである。 For example, at 10.6 μm which is the wavelength of the CO 2 laser, the extinction coefficient of Ag is 75 and the skin depth is about 11 nm. In the first embodiment, the thickness of the Ag film 12 is set to about 50 nm, which is sufficiently thicker than the skin depth and does not affect the mechanical strength.

(第2の実施の形態)
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る中空ファイバの製造装置を示す図である。なお、図3においても説明を容易にするためにシリンジ20とガラスキャピラリ11の一部等を断面図示している。また、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の構成及び機能を有する部分については同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a hollow fiber manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3 as well, a part of the syringe 20 and the glass capillary 11 are shown in cross section for easy explanation. Moreover, in the following description, the same code | symbol is attached | subjected about the part which has the same structure and function as 1st Embodiment.

第2の実施の形態の製造装置は、第1の実施の形態で説明したシリンジ20とガラスキャピラリ11との間にAgナノ粒子溶液23を複数のガラスキャピラリ11に注入可能な分岐管16を設けた構成を有する。   In the manufacturing apparatus of the second embodiment, a branch pipe 16 capable of injecting an Ag nanoparticle solution 23 into a plurality of glass capillaries 11 is provided between the syringe 20 and the glass capillaries 11 described in the first embodiment. Have a configuration.

分岐管16は、導入側の口金16Aにシリンジ20が接続され、複数の排出側が各ガラスキャピラリ11の口金11Aにそれぞれ接続されており、複数のガラスキャピラリ11に対して1つのシリンジ20から同時にAgナノ粒子溶液23を注入するように構成されている。   The branch pipe 16 has a syringe 20 connected to the inlet side cap 16 </ b> A, and a plurality of discharge sides connected to the caps 11 </ b> A of the glass capillaries 11. The nanoparticle solution 23 is configured to be injected.

(第2の実施の形態の効果)
上記した第2の実施の形態によると、複数の中空ファイバ1に同時にAgナノ粒子溶液23を注入でき、中空ファイバ1の製造効率を高めることができる。
(Effect of the second embodiment)
According to the second embodiment described above, the Ag nanoparticle solution 23 can be simultaneously injected into the plurality of hollow fibers 1, and the manufacturing efficiency of the hollow fibers 1 can be increased.

(第3の実施の形態)
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る中空ファイバの製造装置を示す図である。図4においては説明を容易にするために容器26と廃液容器24について断面図示としている。第3の実施の形態の製造装置は、介してガラスキャピラリ11の導入側(上側)に設けられる口金11AにAgナノ粒子溶液23を受容した筒状の容器26を接続し、排出側(下側)に設けられる口金11Bに弾力性を有する配管27を接続して構成されている。配管27には蠕動ポンプ28が設けられており、蠕動ポンプ28より下流側の配管27の端部は廃液容器24に位置するように設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a hollow fiber manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the container 26 and the waste liquid container 24 are shown in cross-section for easy explanation. In the manufacturing apparatus of the third embodiment, a cylindrical container 26 that receives the Ag nanoparticle solution 23 is connected to a base 11A provided on the introduction side (upper side) of the glass capillary 11 via the discharge side (lower side). ) Is provided with a pipe 27 having elasticity. The pipe 27 is provided with a peristaltic pump 28, and the end of the pipe 27 downstream from the peristaltic pump 28 is provided so as to be located in the waste liquid container 24.

蠕動ポンプ28は、ローラー等で配管27に外力を加えて波状に収縮させることによりAgナノ粒子溶液23を送るものである。図4においては、蠕動ポンプ28はガラスキャピラリ11の下流側に接続されており、ガラスキャピラリ11及び配管27内を減圧することによって容器26からガラスキャピラリ11内にAgナノ粒子溶液23を減圧吸引するように構成されている。   The peristaltic pump 28 feeds the Ag nanoparticle solution 23 by applying an external force to the pipe 27 with a roller or the like and contracting it in a wave shape. In FIG. 4, the peristaltic pump 28 is connected to the downstream side of the glass capillary 11, and the Ag nanoparticle solution 23 is sucked from the container 26 into the glass capillary 11 under reduced pressure by reducing the pressure inside the glass capillary 11 and the pipe 27. It is configured as follows.

(第3の実施の形態の効果)
上記した第3の実施の形態によると、蠕動ポンプ28を用いてガラスキャピラリ11及び配管27内を減圧することにより容器26からAgナノ粒子溶液23を吸引するようにしても、Agナノ粒子溶液23の加圧注入と同様にガラスキャピラリ11の内壁に均一にAgナノ粒子溶液23を付着させることができる。
(Effect of the third embodiment)
According to the third embodiment described above, the Ag nanoparticle solution 23 may be sucked from the container 26 by reducing the pressure inside the glass capillary 11 and the pipe 27 using the peristaltic pump 28. Similarly to the pressure injection, the Ag nanoparticle solution 23 can be uniformly attached to the inner wall of the glass capillary 11.

(第4の実施の形態)
図5は、本発明の第4の実施の形態に係る中空ファイバの製造装置を示す図である。図5においては説明を容易にするために容器26と廃液容器24について断面図示としている。第4の実施の形態の製造装置は、ガラスキャピラリ11の導入側(上側)の構成は第2の実施の形態と同様であるが、ガラスキャピラリ11の排出側(下側)には、口金11Bを介して合流管17が設けられている。この合流管17は、各ガラスキャピラリ11から排出されるAgナノ粒子溶液23を合流させて配管27に導くものである。配管27から廃液容器24にかけては第3の実施の形態と同様に構成されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a view showing a hollow fiber manufacturing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the container 26 and the waste liquid container 24 are shown in cross-section for easy explanation. In the manufacturing apparatus of the fourth embodiment, the configuration on the introduction side (upper side) of the glass capillary 11 is the same as that of the second embodiment, but the base 11B is disposed on the discharge side (lower side) of the glass capillary 11. A merging pipe 17 is provided. The junction pipe 17 joins the Ag nanoparticle solution 23 discharged from each glass capillary 11 and leads it to the pipe 27. The configuration from the pipe 27 to the waste liquid container 24 is the same as that of the third embodiment.

(第4の実施の形態の効果)
上記した第4の実施の形態によると、第2及び第3の実施の形態の好ましい効果に加えて、複数のガラスキャピラリ11内壁へのAgナノ粒子溶液23の付着性向上と、廃液容器24に排出されるAgナノ粒子溶液23の回収性向上を図ることができる。
(Effect of the fourth embodiment)
According to the fourth embodiment described above, in addition to the preferable effects of the second and third embodiments, the adhesion of the Ag nanoparticle solution 23 to the inner walls of the plurality of glass capillaries 11 and the waste liquid container 24 are improved. The recoverability of the discharged Ag nanoparticle solution 23 can be improved.

(第5の実施の形態)
図6は、本発明の第5の実施の形態に係る中空ファイバを示す断面図である。この中空ファイバ1Aは、第1の実施の形態で説明した中空ファイバ1のAg膜12の内側に中空領域14を伝搬する光の波長帯で透明な誘電体からなる誘電体膜15を設けたものであり、第5の実施の形態では、Er・YAGレーザやCOレーザ伝送用を目的としてオレフィン樹脂からなる誘電体膜15を設けている。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a hollow fiber according to a fifth embodiment of the present invention. This hollow fiber 1A is provided with a dielectric film 15 made of a transparent dielectric material in the wavelength band of light propagating through the hollow region 14 inside the Ag film 12 of the hollow fiber 1 described in the first embodiment. Thus, in the fifth embodiment, the dielectric film 15 made of an olefin resin is provided for the purpose of transmitting an Er · YAG laser or a CO 2 laser.

(第5の実施の形態の効果)
上記した第5の実施の形態によると、第1の実施の形態で説明した中空ファイバ1のAg膜12の内側に、中空領域14を伝搬する光の波長帯で透明な誘電体膜15をさらに形成することによって、伝送損失を低減することができる。その効果は、特に、赤外波長領域において顕著であり、Er・YAGレーザやCOレーザなどの伝送に有効である。
(Effect of 5th Embodiment)
According to the fifth embodiment described above, the dielectric film 15 that is transparent in the wavelength band of the light propagating through the hollow region 14 is further provided inside the Ag film 12 of the hollow fiber 1 described in the first embodiment. By forming, transmission loss can be reduced. The effect is particularly remarkable in the infrared wavelength region, and is effective for transmission of an Er / YAG laser or a CO 2 laser.

また、上記した誘電体膜15を形成した中空ファイバ1Aは、破壊閾値が向上し、より高いピークパワーを持つレーザ光伝送に有効なEr・YAGレーザやCOレーザ等と組み合わせて用いられても安定した特性を有する。 Further, the hollow fiber 1A on which the dielectric film 15 is formed can be used in combination with an Er · YAG laser, a CO 2 laser, or the like that has an improved breakdown threshold and is effective for laser light transmission having a higher peak power. Has stable characteristics.

なお、上記した中空ファイバ1Aでは、誘電体膜15としてオレフィン樹脂を用いた構成を説明したが、Er・YAGレーザやCOレーザよりも短波長のNd・YAGレーザ伝送用として、ポリイミド樹脂を用いることもできる。 In the hollow fiber 1A described above, the configuration using the olefin resin as the dielectric film 15 has been described. However, a polyimide resin is used for transmitting an Nd / YAG laser having a shorter wavelength than the Er / YAG laser or the CO 2 laser. You can also

[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from or changing the technical idea of the present invention.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る中空ファイバを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a hollow fiber according to a first embodiment of the present invention. 図2(a)から(d)は、本発明の第1の実施の形態に係る中空ファイバの製造方法を示す図である。FIGS. 2A to 2D are views showing a method for manufacturing a hollow fiber according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第2の実施の形態に係る中空ファイバの製造装置を示す図である。FIG. 3 shows a hollow fiber manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第3の実施の形態に係る中空ファイバの製造装置を示す図である。FIG. 4 shows a hollow fiber manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第4の実施の形態に係る中空ファイバの製造装置を示す図である。FIG. 5 is a view showing a hollow fiber manufacturing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第5の実施の形態に係る中空ファイバを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a hollow fiber according to a fifth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A…中空ファイバ、11…ガラスキャピラリ、11A,11B…口金、12…Ag膜、13…ポリイミド層、14…中空領域、15…誘電体膜、16…分岐管、16A…口金、17…合流管、17A…口金、20…シリンジ、21…ピストン、22…本体、23…Agナノ粒子溶液、24…廃液容器、25…電気炉、26…容器、27…配管、28…蠕動ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A ... Hollow fiber, 11 ... Glass capillary, 11A, 11B ... Base, 12 ... Ag film, 13 ... Polyimide layer, 14 ... Hollow region, 15 ... Dielectric film, 16 ... Branch pipe, 16A ... Base, 17 ... Junction pipe, 17A ... cap, 20 ... syringe, 21 ... piston, 22 ... main body, 23 ... Ag nanoparticle solution, 24 ... waste liquid container, 25 ... electric furnace, 26 ... container, 27 ... piping, 28 ... peristaltic pump

Claims (9)

中空管と、
前記中空管の内壁に形成された反射膜とを備え、前記反射膜は、金属ナノ粒子を焼結した金属膜を有することを特徴とする中空ファイバ。
A hollow tube,
And a reflective film formed on an inner wall of the hollow tube, the reflective film having a metal film obtained by sintering metal nanoparticles.
前記金属膜は、焼結前の前記金属ナノ粒子が10nm以下の平均粒子径を有することを特徴とする請求項1に記載の中空ファイバ。   The hollow fiber according to claim 1, wherein the metal film has an average particle diameter of 10 nm or less before the metal nanoparticles before sintering. 前記反射膜は、前記金属膜の内壁に、前記中空管の中空領域を伝搬する光の波長帯で透明な誘電体膜を有することを特徴とする請求項1に記載の中空ファイバ。   2. The hollow fiber according to claim 1, wherein the reflection film has a dielectric film that is transparent in a wavelength band of light propagating through a hollow region of the hollow tube on an inner wall of the metal film. 中空管の内部に金属ナノ粒子を溶媒中に分散させた溶液を注入する工程と、
前記中空管の内壁に前記溶液を付着させるとともに前記中空管の内部から余分な前記溶液を排出させる工程と、
前記中空管の内壁に付着した前記溶液を乾燥させる工程と、
前記溶液を乾燥させた前記中空管に熱処理を施して焼結させることにより前記中空管の内壁に金属膜を形成する工程とを含むことを特徴とする中空ファイバの製造方法。
Injecting a solution in which metal nanoparticles are dispersed in a solvent inside the hollow tube;
Attaching the solution to the inner wall of the hollow tube and discharging the excess solution from the inside of the hollow tube;
Drying the solution adhering to the inner wall of the hollow tube;
Forming a metal film on the inner wall of the hollow tube by subjecting the hollow tube dried from the solution to a heat treatment and sintering the hollow tube.
前記金属ナノ粒子を溶媒中に分散させた溶液は、前記金属ナノ粒子の含有率が40重量%以下で、粘度が100mPa・s以下であることを特徴とする請求項4に記載の中空ファイバの製造方法。   5. The hollow fiber according to claim 4, wherein the solution in which the metal nanoparticles are dispersed in a solvent has a content of the metal nanoparticles of 40% by weight or less and a viscosity of 100 mPa · s or less. Production method. 前記溶液を注入する工程は、トルエン、ヘキサン、テトラデカンのいずれかの溶媒に前記金属ナノ粒子を分散させた溶液を注入することを特徴とする請求項4に記載の中空ファイバの製造方法。   The method for producing a hollow fiber according to claim 4, wherein the step of injecting the solution comprises injecting a solution in which the metal nanoparticles are dispersed in any one of toluene, hexane, and tetradecane. 前記中空管の内壁に金属膜を形成する工程は、前記中空管の内部に気体を流しながら150〜350℃の温度で行うことを特徴とする請求項4に記載の中空ファイバの製造方法。   5. The method for producing a hollow fiber according to claim 4, wherein the step of forming a metal film on the inner wall of the hollow tube is performed at a temperature of 150 to 350 ° C. while flowing a gas inside the hollow tube. . 前記中空管の内壁に金属膜を形成する工程は、前記溶液中の前記金属ナノ粒子の含有量、粘度、及び中空管内を通過する前記溶液の速度のいずれかを制御することにより行う請求項4に記載の中空ファイバの製造方法。   The step of forming a metal film on the inner wall of the hollow tube is performed by controlling any one of a content of the metal nanoparticles in the solution, a viscosity, and a speed of the solution passing through the hollow tube. 5. A method for producing a hollow fiber according to 4. 前記溶液を注入する工程は、前記中空管に対する前記溶液の加圧注入、又は前記中空管に対する前記溶液の減圧吸引により行うことを特徴とする請求項4に記載の中空ファイバの製造方法。   5. The method for producing a hollow fiber according to claim 4, wherein the step of injecting the solution is performed by pressure injection of the solution into the hollow tube or vacuum suction of the solution into the hollow tube.
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