JPH032804A - 誘電体内装金属中空光導波路の構造 - Google Patents
誘電体内装金属中空光導波路の構造Info
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- JPH032804A JPH032804A JP1136163A JP13616389A JPH032804A JP H032804 A JPH032804 A JP H032804A JP 1136163 A JP1136163 A JP 1136163A JP 13616389 A JP13616389 A JP 13616389A JP H032804 A JPH032804 A JP H032804A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/032—Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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。
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］
本発明は光エネルギーを伝送する誘電体内装金属中空先
導波路に関するものである。
導波路に関するものである。
［従来の技術］
Ｃ０２レーザ光の利用は、工業加工分野で広く背反し、
マーキング、穿孔、溶接から切断まで、幅広い用途が実
現している。その出力パワーも数百ワットから数十ワッ
トと、次第に大きくなっている。また、近年では、医療
分野への応用や、化学反応のエネルギー源等としても、
応用が検討されている。従来、ＣＯ２レーザ光の伝搬に
は、複数のミラーを組合わせた空間伝搬方式が用いられ
ていた。しかし、この方式では、レーザ光を被照射物上
の任意の形状あるいは領域に照射するために、複数のミ
ラーを駆動する複雑な光軸制御技術や、あるいは、被照
射物の駆動制御等の精密制御技術が必要となり、それら
を組合わせた加工装置の価格は極めて高価なものとなっ
ていた。そこで、ＣＯ，レーザ光を低損失で伝送し、照
射領域を簡単に制御できるｃｏ２レーザ光用導波路の開
発が盛んに行われ、これまでに、臭化タリウムやハロゲ
ン化銀等をコアとした中実型光導波路と、空気をコアと
した中空型光導波路が開発されている。しかし、中実光
導波路は、光導波路の入出射端で、反射があるため、こ
の部分にエネルギーの損失が集中し、破壊してしまう、
従って大パワーの伝送には適さない。
マーキング、穿孔、溶接から切断まで、幅広い用途が実
現している。その出力パワーも数百ワットから数十ワッ
トと、次第に大きくなっている。また、近年では、医療
分野への応用や、化学反応のエネルギー源等としても、
応用が検討されている。従来、ＣＯ２レーザ光の伝搬に
は、複数のミラーを組合わせた空間伝搬方式が用いられ
ていた。しかし、この方式では、レーザ光を被照射物上
の任意の形状あるいは領域に照射するために、複数のミ
ラーを駆動する複雑な光軸制御技術や、あるいは、被照
射物の駆動制御等の精密制御技術が必要となり、それら
を組合わせた加工装置の価格は極めて高価なものとなっ
ていた。そこで、ＣＯ，レーザ光を低損失で伝送し、照
射領域を簡単に制御できるｃｏ２レーザ光用導波路の開
発が盛んに行われ、これまでに、臭化タリウムやハロゲ
ン化銀等をコアとした中実型光導波路と、空気をコアと
した中空型光導波路が開発されている。しかし、中実光
導波路は、光導波路の入出射端で、反射があるため、こ
の部分にエネルギーの損失が集中し、破壊してしまう、
従って大パワーの伝送には適さない。
これに対し、中空型光導波路は、入出射端での反射がほ
とんど無く、中空構造であるため光導波路内外からの冷
却も極めて容易、かつ効率が良く、大パワー伝送に適し
ている。中空型光導波路では誘電体内装の金属円形中空
導波路が研究され、誘電体材料としてゲルマニウムＧｅ
を内装したゲルマニウム内装銀中空光導波路で、伝送損
失０．０５ ｄＢ ／ ｍ以下、５００Ｗ以上の電力伝
送が実現されている。［発明が解決しようとする課題］
しかし、ＣＯ２レーザ光で、アルミニウムや銀等の金属
を加工する場合には、照射したレーザ光のかなりの量が
反射されてしまう０例えば第４図の如く、誘電体内装金
属中空導波路１３及びレンズ２３を用いてＣＯｘレーザ
光２２を照射した場合でも被照射物１５からの反射は避
けられない。
とんど無く、中空構造であるため光導波路内外からの冷
却も極めて容易、かつ効率が良く、大パワー伝送に適し
ている。中空型光導波路では誘電体内装の金属円形中空
導波路が研究され、誘電体材料としてゲルマニウムＧｅ
を内装したゲルマニウム内装銀中空光導波路で、伝送損
失０．０５ ｄＢ ／ ｍ以下、５００Ｗ以上の電力伝
送が実現されている。［発明が解決しようとする課題］
しかし、ＣＯ２レーザ光で、アルミニウムや銀等の金属
を加工する場合には、照射したレーザ光のかなりの量が
反射されてしまう０例えば第４図の如く、誘電体内装金
属中空導波路１３及びレンズ２３を用いてＣＯｘレーザ
光２２を照射した場合でも被照射物１５からの反射は避
けられない。
しかも、反射光１４が光軸に対して平行である場合は第
４図に示したように、ふたたび導波路内に入射、結合し
て、導波路内のエネルギー密度を高めると共に、伝送損
失による発熱量を増加せしめて、導波路の温度上昇を栢
き、実効的な電力伝送容量を低下させていた。
４図に示したように、ふたたび導波路内に入射、結合し
て、導波路内のエネルギー密度を高めると共に、伝送損
失による発熱量を増加せしめて、導波路の温度上昇を栢
き、実効的な電力伝送容量を低下させていた。
本発明の目的は、前記した従来技術の問題を解決し、誘
電体内装金属中空光導波路における入射光のみを低損失
で結合し、被照射物からの反射光に対しては高損失であ
る、誘電体内装金属中空光導波路を提供することにある
。
電体内装金属中空光導波路における入射光のみを低損失
で結合し、被照射物からの反射光に対しては高損失であ
る、誘電体内装金属中空光導波路を提供することにある
。
［課題を解決するための手段］
本発明は、伝送光に対して低損失となる誘電体を内装し
た金属中空光導波路において、前記導波路の入出射端に
おける前記誘電体の厚さが、入射側で最低損失を与える
厚さに設定され、かつ、出射側で前記した最低損失を与
える厚さからずれた厚さに設定されている構造としたも
のである。
た金属中空光導波路において、前記導波路の入出射端に
おける前記誘電体の厚さが、入射側で最低損失を与える
厚さに設定され、かつ、出射側で前記した最低損失を与
える厚さからずれた厚さに設定されている構造としたも
のである。
内装される誘電体の厚さは入射側に対して出射側の厚さ
が小さい場合と大きい場合とが含まれ出射側の誘電体の
厚さがゼロであってもよい。
が小さい場合と大きい場合とが含まれ出射側の誘電体の
厚さがゼロであってもよい。
内装される誘電体の材料としては、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＳ、ＣａＦｔのうちの１つがあり、金属層の材料とし
てはＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕがある。これらのいずれか
を組合せて使用することができる。
ｎＳ、ＣａＦｔのうちの１つがあり、金属層の材料とし
てはＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕがある。これらのいずれか
を組合せて使用することができる。
［作 用］
誘電体内装金属中空導波路の誘電体の厚さを、入射端側
でのみ最低損失となるように設定し、出射端側では、最
低損失を与える膜厚からずらした厚さに設定した＃Ｊ造
であるため、入射光に対しては結合損失が小さく、反射
光に対しては結合損失が大きくなる。
でのみ最低損失となるように設定し、出射端側では、最
低損失を与える膜厚からずらした厚さに設定した＃Ｊ造
であるため、入射光に対しては結合損失が小さく、反射
光に対しては結合損失が大きくなる。
詳述するに、普通、誘電体内層金属中空光導波路におい
てＬよ、内装する誘電体材料の厚さを、伝送する光の波
長に合わせて設定することにより、伝送損失が最低とな
る構造を決定している。このとき、結合損失も最小とな
る。誘電体内層金属中空光導波路においては、例えばＧ
ｅ内装Ａｇ中空光導波路の場合、その伝送損失を直線状
態においては０．０５ｄＢ／ｍ以下にすることができる
が、入射光との結合損失が０．２ｄＢ以上あるため実際
の損失は結合部に集中する。すなわち、比較的短い光導
波路を用いた場合は損失の大部分が結合損失であり、光
導波路の大部分がｉｉｖ厚になっており、入射側での結
合損失が最小になっていれば、出射側の膜厚が最適値か
らずれていても、光導波路から出射される電力はほとん
ど変わらない。また、出射側に被照射物からの反射光が
結合しようとしたときは、結合効率が悪いため、大部分
が導波路の端部で結合できず、熱となって失われる。
てＬよ、内装する誘電体材料の厚さを、伝送する光の波
長に合わせて設定することにより、伝送損失が最低とな
る構造を決定している。このとき、結合損失も最小とな
る。誘電体内層金属中空光導波路においては、例えばＧ
ｅ内装Ａｇ中空光導波路の場合、その伝送損失を直線状
態においては０．０５ｄＢ／ｍ以下にすることができる
が、入射光との結合損失が０．２ｄＢ以上あるため実際
の損失は結合部に集中する。すなわち、比較的短い光導
波路を用いた場合は損失の大部分が結合損失であり、光
導波路の大部分がｉｉｖ厚になっており、入射側での結
合損失が最小になっていれば、出射側の膜厚が最適値か
らずれていても、光導波路から出射される電力はほとん
ど変わらない。また、出射側に被照射物からの反射光が
結合しようとしたときは、結合効率が悪いため、大部分
が導波路の端部で結合できず、熱となって失われる。
出射端を十分に冷却すれば、光導波路に戻ってくる反射
光の大部分を出射端部で熱に変えて除去することができ
、出射電力はほとんど減少しない。
光の大部分を出射端部で熱に変えて除去することができ
、出射電力はほとんど減少しない。
［実施例］
本発明の詳細な説明する。
実施例１
第１図に、本発明による構造を持ったＧｅ内装Ａｇ／Ｎ
ｉ中空光導波路１の製造方法を示す。
ｉ中空光導波路１の製造方法を示す。
まず母材となる外径１．５ Ｉｌｌ、長さ１．２１のＡ
ｊパイプ２の外側に、スパッタリング法により、Ｇｅ３
を厚さ０．４５ミクロンに、均一に形成する。
ｊパイプ２の外側に、スパッタリング法により、Ｇｅ３
を厚さ０．４５ミクロンに、均一に形成する。
さらに母材の片端３０ｃＩＩにＧｅを０．１５ミクロン
つけて、この部分の厚さを０．６ミクロンにする。この
上にスパッタリング法により、Ａｇ５を０．２ミクロン
形成した後に、電気めっきにより、Ｎｉ６を２００ミク
ロン付けて、最後に母材Ａｊ２を苛性ソダによりエツチ
ングする。こうして、Ｎｉ層６の内側に均一な厚さのＡ
ｇ膜を５を内装し、さらにその内側に厚さの異なるＧｅ
膜３．４を内装した、波長１０．６ミクロンのＣＯｔレ
ーザ光用のＧｅ内装Ａｇ／Ｎｉ中空光導波路１が作製で
きる。
つけて、この部分の厚さを０．６ミクロンにする。この
上にスパッタリング法により、Ａｇ５を０．２ミクロン
形成した後に、電気めっきにより、Ｎｉ６を２００ミク
ロン付けて、最後に母材Ａｊ２を苛性ソダによりエツチ
ングする。こうして、Ｎｉ層６の内側に均一な厚さのＡ
ｇ膜を５を内装し、さらにその内側に厚さの異なるＧｅ
膜３．４を内装した、波長１０．６ミクロンのＣＯｔレ
ーザ光用のＧｅ内装Ａｇ／Ｎｉ中空光導波路１が作製で
きる。
第３図は中空光導波路のレーザ光に対する透過率測定系
を示したもので、ＣＯ２レーザ発振器１６からのレーザ
光をレンズ１９を通して測定対象たる中空導波路７に導
き、この中空光導波路７から出射させておき、入射光８
のパワーをノ１−フミラー１８を介してパワーメータ１
７で測定し、出射光２０のパワーをパワーメータ２１で
測定する構成である。
を示したもので、ＣＯ２レーザ発振器１６からのレーザ
光をレンズ１９を通して測定対象たる中空導波路７に導
き、この中空光導波路７から出射させておき、入射光８
のパワーをノ１−フミラー１８を介してパワーメータ１
７で測定し、出射光２０のパワーをパワーメータ２１で
測定する構成である。
このようにして作製したＧｅ内装Ａ ｇ ／ Ｎ ｉ光
中空導波路７に、第３図に示したような結合方法でＣＯ
２レーザ光８を結合させた場合、従来のＧｅ内装Ａ ｇ
／ Ｎ ｉ中空光導波路においては、ＣＯ□レーザ光
８を光導波路のどちらの側から結合させても、約９２％
の透過率となるが、本発明による導波路では入射側から
結合させた場合は、約９１％、出射側から結合させた場
合は約７２％となった。
中空導波路７に、第３図に示したような結合方法でＣＯ
２レーザ光８を結合させた場合、従来のＧｅ内装Ａ ｇ
／ Ｎ ｉ中空光導波路においては、ＣＯ□レーザ光
８を光導波路のどちらの側から結合させても、約９２％
の透過率となるが、本発明による導波路では入射側から
結合させた場合は、約９１％、出射側から結合させた場
合は約７２％となった。
実施例２
実施例１において、誘電体材料にＺｎ５ｅ９を用い、ス
パッタリング法によってその厚さを、入射側で０．８２
ミクロン、出射側で０．２ミクロンとなるように制御し
、以下、Ａｇ膜１０のスパッタリング、Ｎ１めつき１１
について同様のプロセスにより第２図に示したような光
導波路１２を作製した。この光導波路１２では、Ｚｎ５
ｅ９の厚さを０．８２ミクロンとした側（入射側）から
、ＣＯ２レーザ光を結合した場合は約９７％の透過率が
得られ、反射側（出射側）から結合した場合は７５％の
透過率となった。
パッタリング法によってその厚さを、入射側で０．８２
ミクロン、出射側で０．２ミクロンとなるように制御し
、以下、Ａｇ膜１０のスパッタリング、Ｎ１めつき１１
について同様のプロセスにより第２図に示したような光
導波路１２を作製した。この光導波路１２では、Ｚｎ５
ｅ９の厚さを０．８２ミクロンとした側（入射側）から
、ＣＯ２レーザ光を結合した場合は約９７％の透過率が
得られ、反射側（出射側）から結合した場合は７５％の
透過率となった。
［発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、一方向のみを低損
失で結合し、反対方向には結合損失が高い誘電体内装金
属中空光導波路の構造が得られる０本発明による光導波
路を用いることにより、ＣＯ２レーザ光を、Ａｊなどの
反射が多い材料に照射した場合でも、反射光の大部分を
中空光導波路内に結合させることなく、かつ、入射方向
からの伝送効率をほとんど低下させることなく伝送する
ことが可能となる。従って、反射光の伝送損失による光
導波路の温度上昇が大きく低減でき、光導波路の伝送容
量をさらに大きくできる。
失で結合し、反対方向には結合損失が高い誘電体内装金
属中空光導波路の構造が得られる０本発明による光導波
路を用いることにより、ＣＯ２レーザ光を、Ａｊなどの
反射が多い材料に照射した場合でも、反射光の大部分を
中空光導波路内に結合させることなく、かつ、入射方向
からの伝送効率をほとんど低下させることなく伝送する
ことが可能となる。従って、反射光の伝送損失による光
導波路の温度上昇が大きく低減でき、光導波路の伝送容
量をさらに大きくできる。
第１図は本発明による構造を持ったＧｅ内装Ａｇ／Ｎｉ
中空光導波路の製造方法を示した図、第２図は本発明に
よるＺｎ５ｅ内装Ａｇ／ＮＬ中空光導波路の断面図、第
３図は中空先導波路のレーザ光に対する透過率測定系を
示す図、第４図は従来の中空光導波路を用いてＡ１板に
ＣＯ２レーザ光を照射した場合の反射光の散乱状態の説
明図である。 図中、１はＧｅ内装Ａｇ／Ｎｉ中空導波路、２は母材Ａ
ｊ！パイプ、３，４はＧｅ、５はＡｇ、６はＮｉ、９は
ＺｎＳｅ、１０はＡｇ、１１はＮｉ１１２はＺｎ５ｅ内
装Ａｇ／Ｎｉ中空導波路を示す。 特許出願人 日立電線株式会社 代理人 弁理士 絹 谷 信 雄 第２図 第３図
中空光導波路の製造方法を示した図、第２図は本発明に
よるＺｎ５ｅ内装Ａｇ／ＮＬ中空光導波路の断面図、第
３図は中空先導波路のレーザ光に対する透過率測定系を
示す図、第４図は従来の中空光導波路を用いてＡ１板に
ＣＯ２レーザ光を照射した場合の反射光の散乱状態の説
明図である。 図中、１はＧｅ内装Ａｇ／Ｎｉ中空導波路、２は母材Ａ
ｊ！パイプ、３，４はＧｅ、５はＡｇ、６はＮｉ、９は
ＺｎＳｅ、１０はＡｇ、１１はＮｉ１１２はＺｎ５ｅ内
装Ａｇ／Ｎｉ中空導波路を示す。 特許出願人 日立電線株式会社 代理人 弁理士 絹 谷 信 雄 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、伝送光に対して低損失となる誘電体を内装した金属
中空光導波路において、前記導波路の入出射端における
前記誘電体の厚さが、入射側で最低損失を与える厚さに
設定され、かつ、出射側で前記した最低損失を与える厚
さからずれた厚さに設定されていることを特徴とする誘
電体内装金属中空光導波路の構造。 ２、出射側の誘電体の厚さがゼロであることを特徴とす
る請求項１記載の誘電体内装金属中空光導波路の構造。 ３、誘電体材料に、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣａＦ＿
２のうちの１つを用い、金属層にＮｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａ
ｕのうちの１つを用いたことを特徴とする請求項１又は
２記載の誘電体内装金属中空光導波路の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1136163A JPH032804A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 誘電体内装金属中空光導波路の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1136163A JPH032804A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 誘電体内装金属中空光導波路の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032804A true JPH032804A (ja) | 1991-01-09 |
Family
ID=15168796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1136163A Pending JPH032804A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 誘電体内装金属中空光導波路の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH032804A (ja) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1136163A patent/JPH032804A/ja active Pending
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