JP4229084B2 - 中空導波路の製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、紫外波長帯における光の伝送媒体に係り、特に、高出力の光エネルギー伝送に好適な中空導波路の製造方法に関する。
波長2μm以上の赤外光は、医療、工業加工、計測、分析、化学等の様々な分野で利用されている。特に、波長2.94μm帯のEr−YAGレーザ、5μm帯のCOレーザ、10.6μm帯のCO2レーザは、発振効率か高く高出力が得られ、水に対しても大きな吸収を持つことから医療用のレーザ治療器や工業加工用の光源として利用されている。
一方、波長250nm以下の紫外光もまた、医療、工業加工、計測、分析、化学等の様々な分野で利用されている。特に、波長248nmのKrFレーザ、波長193nmのArFレーザ、波長157nmのF2レ―ザ等のエキシマレーザ、あるいはQスイッチYAG高調波レーザは高出力が得られ、半導体露光、蛍光分析、また医療機器や工業加工用の光源として重要である。
しかしながら、従来の赤外光伝送用の中空導波路は、以下の問題を有している。即ち、ガラスキャピラリ41を用いた中空導波路4は可撓性を有するが、小さい曲げ半径で長期間保持されると突然破断する可能性がある。さらに、人体に挿入したり、衝撃や外圧か加わるような使用環境で使用したりする場合には破損の可能性があり好ましくない。
図6は、ステンレスパイプの内壁を鏡面状態に研磨し、その内壁にめっきで銀層を形成した金属中空導波路に白色光を伝搬させたときの波長−損失特性を示し、図7はガラスキャヒラリの内壁にめっきで銀層を形成した金属中空導波路に白色光を伝搬させたときの波長−損失特性を示す。両金属中空導波路は長さ40cm、内径0.7mmであり、めっきによる銀層の膜厚も同じである。
従来の紫外光伝送用の中空導波路は、以下の問題を有している。
即ち、一般に使用されている石英光ファイバに、紫外光のパルス光を入射すると、初期の透過率は良好でも、光照射時間とともに透過特性が劣化してしまう(Appl.Opt.27、p.3124,1988)。
さらに、このようなガラスキャピラリを用いた中空導波路は、外力への耐性が低く、衝撃や曲がりに起因して破断するおそれがある。
さらに、本発明の目的は、高いピ―クパワーを有する短波長の紫外レ―ザ光に対しても長期間安定した伝送効率を維持し得る中空導波路の製造方法を提供することにある。
互いに異なる金属材料から成る金属パイプを圧接して、内側の金属層と外側の金属層から成る金属クラッド管を形成する工程と、
前記内側の金属層表面を研磨する工程とから構成される中空導波路の製造方法が提供される。
互いに異なる金属材料から成る金属パイプを圧接して、内側の金属層と外側の金属層から成る金属クラッド管を形成する工程と、
前記内側の金属層表面を研磨する工程と、
前記研磨された内側の金属層の内壁上に誘電体層を形成する工程とから構成される中空導波路の製造方法が提供される。
前記内側の金属層は金、銀または銅から成り、かつ、前記外側の金属層はステンレス、燐青銅、チタンまたはチタン合金から成り得る。
前記内側の金属層はアルミニウムから成り、かつ、前記外側の金属層はステンレス、燐青銅、チタンまたはチタン合金から成り得る。
前記内側の金属層は銀から成り、かつ、前記誘電体層はヨウ化銀から成り得る。
前記内側の金属層はアルミニウムから成り、かつ、前記誘電体層は酸化アルミニウムから成り得る。
前記酸化アルミニウムから成る誘電体層は0.1μm以下の厚さを有することが望ましい。
一般には、中空導波路として好適な内側の金属パイプの材料として挙げられる金、銀、銅は、外側の金属パイプの材料として挙げられるステンレス、燐青銅、チタン、チタン合金よりも柔らかく塑性変形を受けやすいため、内側の金属パイプの厚さは外側の金属パイプの厚さの1/2以下にすることか望ましい。
本実施の形態では、まずステンレスパイプとステンレスパイプの内径より小さな外径を有するアルミニウムパイプの2つの金属パイプを用意し、ステンレスパイプ内にアルミニウムパイプを挿入し、押出圧延によってステンレス層とアルミニウム層が圧接された2重積層パイプを形成した。その後、所望の最終形状になるまで引き抜き加工を繰り返し、細径のアルミニウムクラッドステンレス管20を得た。
中空導波路21は、母材にステンレスパイプを用いているため、機械的に強固であると共に、曲げ半径の小さな曲げや外圧等によって変形を受けにくいので破損や伝送特性の劣化がほとんどない。
10 金属クラッド管
11 ステンレス層
12 銀クラッド層
13 誘電体層
14、44 中空領域
15 銀パイプ
16 ステンレスパイプ
20 アルミニウムクラッドステンレス管
22 アルミニウムクラッド層
23 酸化アルミニウム層
41 ガラスキャピラリ
42 金属層
43 誘電体層
Claims (8)
- 金属管と該金属管の内側に形成される中空領域とから構成される中空導波路を製造する方法であって、
互いに異なる金属材料から成る金属パイプを圧接して、内側の金属層と外側の金属層から成る金属クラッド管を形成する工程と、
前記内側の金属層表面を研磨する工程とから構成される中空導波路の製造方法。 - 金属管と該金属管の内側に形成される中空領域とから構成される中空導波路を製造する方法であって、
互いに異なる金属材料から成る金属パイプを圧接して、内側の金属層と外側の金属層から成る金属クラッド管を形成する工程と、
前記内側の金属層表面を研磨する工程と、
前記研磨された内側の金属層の内壁上に誘電体層を形成する工程とから構成される中空導波路の製造方法。 - 前記内側の金属層は複素屈折率の絶対値の高い金属材料から成る、請求項1または2に記載の中空導波路の製造方法。
- 前記内側の金属層は金、銀または銅から成り、かつ、前記外側の金属層はステンレス、燐青銅、チタンまたはチタン合金から成る、請求項1または2に記載の中空導波路の製造方法。
- 前記内側の金属層はアルミニウムから成り、かつ、前記外側の金属層はステンレス、燐青銅、チタンまたはチタン合金から成る、請求項1または2に記載の中空導波路の製造方法。
- 前記内側の金属層は銀から成り、かつ、前記誘電体層はヨウ化銀から成る、請求項2または4に記載の中空導波路の製造方法。
- 前記内側の金属層はアルミニウムから成り、かつ、前記誘電体層は酸化アルミニウムから成る、請求項2または5に記載の中空導波路の製造方法。
- 前記酸化アルミニウムから成る誘電体層は0.1μm以下の厚さを有する、請求項7に記載の中空導波路の製造方法。
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