JPH0222482A - 中空導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、中空導波路の製造方法、特に長尺化が可能な
製造方法に関するものである。

［従来の技術１ 一般に、炭酸ガスレーザは、発振効率が高く、大出力を
得ることができるため、医療用のレーザメスや溶接、切
断等の工業加工用として広く用いられるようになった。

しかし、その発振波長が１０．６μｌという赤外領域に
あるため、従来の石英系光ファイバでは損失が大きく、
導波路として用いることはできない。そこで、伝搬領域
を空気とする誘電体内装金属中空導波路が提案された。

これは、複素屈折率の絶対値が大きい金属の内壁に、伝
送するレーザ光の波長帯において吸収の小さい誘電体薄
膜を内装することにより、内壁の反射率を高め、中空領
域内にエネルギーを閉じ込めてレーザ光を伝搬させるも
のである。

第２図に、誘電体内装金属中空導波の製造順序を示す。

まず、表面を鏡面研磨した母材パイプ１上に、スパッタ
リング或いは蒸着により、誘電体薄膜２を形成する（第
２図（ａ）（ｂ））　、母材パイプ１には容易にエツチ
ング可能なアルミニウムパイプが用いられる。また誘電
体薄膜２は、導波路を伝搬するレーザ光の発振波長帯に
おいて、吸収の小さい材料からなり、例えば、ゲルマニ
ウム、セレン化亜鉛、フッ化鉛、フッ化カルシウムなど
が挙げられる。

次に、誘電体薄膜２上にめっきにより１００〜２００μ
ｍ程度の厚膜の金属めっき層３を形成する（第２図（Ｃ
）　）　、この金属めっき層３は製作が容易で十分な機
械的強度を保つという理由で、主にニッケルが用いられ
ている。

最後に、母材パイプ１をエツチング除去する（第２図（
ｄ））。アルミニウムパイプは苛性ソーダ溶液をパイプ
内に流すことにより容易に除去できる。

このようにして、金属パイプの内壁に誘電体薄膜２を内
装した中空導波路が製造され、レーザ光は、中空領域４
を伝搬する。

尚、より低損失な導波路をＶ造するために、或いは、金
属めっき層３を電気めっきにより容易に形成するために
、誘電体薄膜と同様な形成方法により、金、銀、銅など
の複素屈折率の絶対値が大きく電気伝導率が大きな金属
薄膜を、誘電体薄膜２と金属めっき層３との間に介在さ
せることもある。

［発明が解決しようとする課題］ このような誘電体内装金属中空導波路では、数μｍ以下
の−様な膜厚の誘電体薄膜を形成しなければならない。

パイプ外壁に薄膜を蒸着或いはスパッタリングによって
形成するには、パ不グを真空室内で回転しながら、長手
方向に移動しなければならない、従って、薄膜をコート
できる母材パイプの長さは、真空室の大きさによって制
限される。真空装置は、真空室が大きくなれば大きくな
るほど高価なものとなり、せいぜい数ｍ程度のパイプに
薄膜を形成するのが限界である。真空室内で薄膜を形成
し、真空を保ちながら母材パイプを大気中に引き抜く方
法も考えられるが、この場合、薄膜に傷や汚れを付けず
に引き抜くことは極めて難しい。

以上のような理由により、現在試作されている誘電体内
装金属中空導波路の長さは、薄膜形成の工程によって導
波路長が制限され、せいぜい数ｍ程度である。従って、
今後、このような中空導波路を実用化するためには、長
尺化及び接続技術が重要となる。

中空導波路を接続する方法としては、従来の光ファイバ
の接続を応用して、種々考えられる。先ず、Ｖ涌上に２
本の中空導波路を置き、付き合わせて接続することがで
きる。或いは、２本の導波路の光軸を微動調整した後、
導波路外壁を溶接或いは樹脂接着して接続することがで
きる。また、中心軸の一致したチャック内に導波路を両
側から挿入し、締め付は接続することができる。しかし
、いずれにしてら、光軸調整のための微動機構によって
、或いは、十分な機械強度を保つために接続部分は大型
となり、また接続する導波路の内径及び外形が全く同一
でないと接続による損失が無視できなくなる。更に、樹
脂固定する場合には、接着刑が導波路内部に進入し、導
波路内に損失の原因となる欠陥をもならす危険性がある
。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、低
損失でしかも長尺な中空導波路を容易に形成できる新規
な製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の中空導波路の製造方法は、誘電体または金属薄
膜をコートしたエツチング可能な同径の母材パイプを複
数本突き合わせ、しかる後に該母材パイプ上に同時に厚
膜の金属めっき層を形成し、その後に母材パイプをエツ
チング除去することにより、継ぎ目のない長尺な中空導
波路を形成するものである。

［作用コ 薄膜がコートされた母材パイプを突き合わせ、これら母
材パイプ上に同時に厚膜の金属めっき層を形成すること
から、導波路本体の機械的な強度を保つ金属めっき層は
継ぎ目がなく、低損失で長尺な中空導波路の製造ができ
る。

薄膜部分は不連続であるが、通常、薄膜の厚さは伝送す
るレーザ光の波長よりも十分小さく、薄膜の不連続によ
る損失の増加は小さい、即ち、本発明によれば、導波路
長は、薄膜形成のための真空装置によって制限されるの
ではなく、金属めっき層を形成するめっき装置によって
制限される。

めっき装置は、真空装置に比べればはるかに安価であり
、長尺パイプ上のめっきは、従来の金属線のめっき被覆
の技術が応用できるので、技術的にも容易である。

本発明の製造方法において、母材パイプはエツチング可
能であれば何でも良いが、金属めっき層を電気めっきに
よって形成する場合には、アルミニウム等の導電性材料
が好ましい。

母材パイグ上に形成する薄膜は、伝送するレーザ光の波
長帯において吸収の小さい材料からなり、ＣＯ２レーザ
の発振波長１０．６μＩにおいては、例えばゲルマニウ
ム、セレン化亜鉛、フッ素化合物、ハロゲン化物などが
ある。

このような誘電体材料上に直接金属めっき層を形成して
もよいが、更に低損失にするために、或いは誘電体の電
気抵抗が大きく電気めっきが容易に形成できない場合に
は、誘電体上に複素屈折率の絶対値が十分大きな材料、
或いは電気伝導率の大きな材料、例えば金、銀、銅など
の薄膜を形成してもよい。このような金属薄膜は、誘電
体薄膜と同様に、蒸着やスパッタリングによって形成で
きるが、めっきによっても容易に形成できる。めっきに
よって形成する場合には、この工程から本発明の製造方
法を適用することができ、最後に機械的な強度を保つた
めの厚膜の金属めっき層を形成する。これは、上記金属
薄膜と同様な材料を用いてもよいが、厚膜であるため、
経済性を考慮すれば、ニッケル等が一般に好適な材料で
ある。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を第１図を用いて説明する。

２本のアルミニウムパイプ２１を付き合わした状態でそ
の外壁を研磨し、接続部分に段差がないようにする（第
１図（ａ））。このとき、外壁研磨が十分な寸法精度で
行える場合には、個々のパイプを単独に研磨してもよい
。また、後記する、メツキ工程などにおける両パイプの
突き合わせ固定を考慮して、端部内面を研磨してもよい
。

次に、個々のアルミニウムパイプ２１には、真空蒸着或
いはスパッタリングによって、ゲルマニウム、セレン化
亜鉛などの誘電木蓮Ｗｉ２２を、同一薄膜で形成する（
第１図（ｂ））。

次に、薄膜がコートされたアルミニウムパイプ２１を、
外壁研磨のとき付き合わせた状態と同じ位置になるよう
に再び付き合わせる。このような状態を保ちながら、誘
電体薄膜２２上に、２本同時に、厚膜のニラゲル層２３
を、めっきにより形成する（第１図（Ｃ））、めっき時
には、接続部分が動かないよう、外部から機械的に固定
するほか、接続部分に接着性ペースト等を塗布して仮止
めしてもよい。また、アルミニウムパイプ内径部に芯と
なるアルミニウム等のパイプ或いは棒を挿入し固定して
もよい、このような接着性のペーストは、アルミニウム
パイプ２１が未だエツチングされていないことから、導
波路に影響しない。

このようにしてめっきによって形成したニラゲル層２３
は、長平方向に亘って均一でしかも継ぎ目がない。

最後に、アルミニウムパイプ２１を苛性ソーダをパイプ
内に流入することによって、エツチング除去する（第１
図（ｄ））、尚、前述したように、より低損失な導波路
を製造するために、或いは電気めっきにより、より均一
なニッケルめっき層を形成するために、誘電体薄膜２２
とニラゲル層２３との間に銀などの別の金属薄膜を介在
させてもよい。

上記のようにして製造された中空導波路の中空領域２４
内に、レーザ光は閉じ込められ、伝搬される。

上記実施例では１箇所の接続に関して説明したが、この
ような接続は、３本以上の短尺導波路に対しても適応で
きることが明らかである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の方法によれば、低損失で
長尺な中空導波路を容易に製造できる。

また、従来のように短尺な導波路を何本も接続する必要
がないので、経済的に有利となり、安価な中空導波路を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による中空導波路の製造方法の一実施例
を示す模式図、第２図は誘電体内装金属中空導波路の製
造工程を示す模式図である。 図中、１は母材パイプ、２は誘電体薄膜、３は金属めっ
き層、４は中空領域、２１はアルミニウムパイプ、２２
は誘電体薄膜、２３はニラゲル層、２４は中空領域を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、誘電体または金属薄膜をコートしたエッチング可能
   な同径の母材パイプを複数本突き合わせ、しかる後に該
   母材パイプ上に同時に厚膜の金属めっき層を形成し、そ
   の後に母材パイプをエッチング除去することにより、継
   ぎ目のない長尺な中空導波路を形成することを特徴とす
   る中空導波路の製造方法。