JPH06148440A - 中空導波路及びその製造方法 - Google Patents
中空導波路及びその製造方法Info
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- JPH06148440A JPH06148440A JP4297319A JP29731992A JPH06148440A JP H06148440 A JPH06148440 A JP H06148440A JP 4297319 A JP4297319 A JP 4297319A JP 29731992 A JP29731992 A JP 29731992A JP H06148440 A JPH06148440 A JP H06148440A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の石英系光ファイバが使用できない光の
波長帯において低損失で量産性に優れ、しかも長期的信
頼性の優れた中空導波路及びその製造方法を提供する。 【構成】 中空の金属導波路１の内側に、伝送する光の
波長帯で透明な非晶質フッ素樹脂層２を形成した。ま
た、中空の金属導波路１の中に溶媒で溶解したフッ素樹
脂溶液を充填し、これを排出した後乾燥させて内周に非
晶質フッ素樹脂層２を形成すると共に、充填、排出、乾
燥を繰り返して所望の厚さの非晶質フッ素樹脂層２を形
成することを特徴としている。
波長帯において低損失で量産性に優れ、しかも長期的信
頼性の優れた中空導波路及びその製造方法を提供する。 【構成】 中空の金属導波路１の内側に、伝送する光の
波長帯で透明な非晶質フッ素樹脂層２を形成した。ま
た、中空の金属導波路１の中に溶媒で溶解したフッ素樹
脂溶液を充填し、これを排出した後乾燥させて内周に非
晶質フッ素樹脂層２を形成すると共に、充填、排出、乾
燥を繰り返して所望の厚さの非晶質フッ素樹脂層２を形
成することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英系光ファイバに使
用できない赤外波長帯及び紫外波長帯における光の伝送
に好適な可撓性を有する中空導波路及びその製造方法に
関する。
用できない赤外波長帯及び紫外波長帯における光の伝送
に好適な可撓性を有する中空導波路及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】波長２μｍ以上の赤外光は、工業加工、
医療、計測、分析、化学等様々な分野で利用されてい
る。特に、３μｍ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
率が高く高出力で、水に対して大きな吸収率を有するた
め、工業加工用や医療用のレーザメスなどの光源として
極めて重要である。
医療、計測、分析、化学等様々な分野で利用されてい
る。特に、３μｍ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
率が高く高出力で、水に対して大きな吸収率を有するた
め、工業加工用や医療用のレーザメスなどの光源として
極めて重要である。
【０００３】ところで、従来の通信用に使用されている
石英系光ファイバは、波長２μｍ以上では分子振動によ
る赤外吸収が大きくなり極めて高損失となる。このため
これらのレーザ光を伝送する導波路として石英系の光フ
ァイバを使用することができない。
石英系光ファイバは、波長２μｍ以上では分子振動によ
る赤外吸収が大きくなり極めて高損失となる。このため
これらのレーザ光を伝送する導波路として石英系の光フ
ァイバを使用することができない。
【０００４】そこで、応用範囲の広い赤外波長帯で用い
る新しいタイプの光導波路の開発が活発となっている。
る新しいタイプの光導波路の開発が活発となっている。
【０００５】現在、研究開発がなされている波長２μｍ
以上の赤外光用の導波路は、充実タイプの赤外ファイバ
と中空導波路とに大別できる。
以上の赤外光用の導波路は、充実タイプの赤外ファイバ
と中空導波路とに大別できる。
【０００６】赤外ファイバの材料を分類すると、重金属
酸化物ガラス（ＧｅＯ2 、ＧｅＯ2 −Ｓｂ2 Ｏ3 等）、
カルコゲナイトガラス（Ａｓ−Ｓ、Ａｓ−Ｓｅ等）、そ
してハロゲン化物に分けられる。ハロゲン化物は、さら
にハライドガラス（ＺｎＣｌ2 、ＣｄＦ3 −ＢａＦ2 −
ＺｒＦ4 等）、結晶性金属ハロゲン化物（ＫＲＳ−５，
ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＫＣｌ等）に分けられる。
酸化物ガラス（ＧｅＯ2 、ＧｅＯ2 −Ｓｂ2 Ｏ3 等）、
カルコゲナイトガラス（Ａｓ−Ｓ、Ａｓ−Ｓｅ等）、そ
してハロゲン化物に分けられる。ハロゲン化物は、さら
にハライドガラス（ＺｎＣｌ2 、ＣｄＦ3 −ＢａＦ2 −
ＺｒＦ4 等）、結晶性金属ハロゲン化物（ＫＲＳ−５，
ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＫＣｌ等）に分けられる。
【０００７】中空導波路も構造、材料、形状の観点から
種々の導波路が提案、試作されている。特に誘電体内装
金属中空導波路は、大電力伝送のレーザ加工に適用する
ことを目的として提案されたものであり、ゲルマニウム
の薄膜をニッケル等の金属パイプの内周に形成（内装）
した導波路が開発された。この導波路の製造方法は、ま
ずエッチング可能なアルミニウム等からなる母材として
のパイプの外周にゲルマニウム薄膜をスパッタリング法
により形成し、さらにその外周に電気めっき法によっ
て、厚肉のニッケル層を形成し、最後に母材を化学的に
エッチング除去するものである。ゲルマニウム薄膜と機
械的強度を保つ厚肉のニッケル層との間には、銀薄膜を
介在させて、さらに低損失の導波路を得ることもでき
る。これまでに伝送損失０．０５ｄＢ／ｍ、伝送容量３
ＫＷを達成し、金属板の切断及び溶接に十分なエネルギ
ーを伝送できることが確認された。このような中空導波
路は、充実タイプの赤外ファイバと比較して、入出力端
での反射損失が少なく、冷却効率が高いので、特に大電
力伝送に有利である。
種々の導波路が提案、試作されている。特に誘電体内装
金属中空導波路は、大電力伝送のレーザ加工に適用する
ことを目的として提案されたものであり、ゲルマニウム
の薄膜をニッケル等の金属パイプの内周に形成（内装）
した導波路が開発された。この導波路の製造方法は、ま
ずエッチング可能なアルミニウム等からなる母材として
のパイプの外周にゲルマニウム薄膜をスパッタリング法
により形成し、さらにその外周に電気めっき法によっ
て、厚肉のニッケル層を形成し、最後に母材を化学的に
エッチング除去するものである。ゲルマニウム薄膜と機
械的強度を保つ厚肉のニッケル層との間には、銀薄膜を
介在させて、さらに低損失の導波路を得ることもでき
る。これまでに伝送損失０．０５ｄＢ／ｍ、伝送容量３
ＫＷを達成し、金属板の切断及び溶接に十分なエネルギ
ーを伝送できることが確認された。このような中空導波
路は、充実タイプの赤外ファイバと比較して、入出力端
での反射損失が少なく、冷却効率が高いので、特に大電
力伝送に有利である。
【０００８】一方、紫外波長領域においても、エキシマ
レーザ等レーザ化学の分野で重要な光源が存在するが、
従来このような紫外領域における導波路の研究開発は、
ほとんど行われていない。
レーザ等レーザ化学の分野で重要な光源が存在するが、
従来このような紫外領域における導波路の研究開発は、
ほとんど行われていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、赤外波長帯
で用いる充実タイプの光ファイバは一般に屈折率が高
く、反射損が大きいため大電力伝送には不利である。特
に上述した従来のガラス質の光ファイバは、融点や軟化
点が低いため、わずかな損失でも光ファイバ端面に損傷
が生じやすい。また透過域もほとんどが波長６〜７μｍ
以下でＣＯ2 レーザ光を伝送することは困難である。
で用いる充実タイプの光ファイバは一般に屈折率が高
く、反射損が大きいため大電力伝送には不利である。特
に上述した従来のガラス質の光ファイバは、融点や軟化
点が低いため、わずかな損失でも光ファイバ端面に損傷
が生じやすい。また透過域もほとんどが波長６〜７μｍ
以下でＣＯ2 レーザ光を伝送することは困難である。
【００１０】結晶性の赤外ファイバは、透過域がＣＯ2
レーザの波長帯１０．６μｍまで達するものもあるが、
繰り返し曲げにより塑性変形が生じたり、また潮解性が
大きいなど長期信頼性に問題がある。
レーザの波長帯１０．６μｍまで達するものもあるが、
繰り返し曲げにより塑性変形が生じたり、また潮解性が
大きいなど長期信頼性に問題がある。
【００１１】中空導波路は、製作工程が複雑で量産化に
は限界があり、細径化や長尺化が困難である。上述した
ゲルマニウム内装金属中空導波路では、内装するゲルマ
ニウム薄膜は、スパッタリング法により形成されるの
で、その導波路の長さは製造装置に依存し、実際に製作
される導波路の長さは高々数ｍである。また導波路の内
径は、最終工程でエッチングされる母材パイプの外径に
なる。母材パイプは完全に除去されなければならず、そ
のため導波路の径を極めて小さくすることができない。
現状の導波路径の最小は１ｍｍ程度である。導波路径が
大きいほど機械的に曲げにくく、また曲げ損失が増大す
る。さらに多くの高次モードのレーザ光が伝搬するの
で、集光特性が劣化するという問題がある。
は限界があり、細径化や長尺化が困難である。上述した
ゲルマニウム内装金属中空導波路では、内装するゲルマ
ニウム薄膜は、スパッタリング法により形成されるの
で、その導波路の長さは製造装置に依存し、実際に製作
される導波路の長さは高々数ｍである。また導波路の内
径は、最終工程でエッチングされる母材パイプの外径に
なる。母材パイプは完全に除去されなければならず、そ
のため導波路の径を極めて小さくすることができない。
現状の導波路径の最小は１ｍｍ程度である。導波路径が
大きいほど機械的に曲げにくく、また曲げ損失が増大す
る。さらに多くの高次モードのレーザ光が伝搬するの
で、集光特性が劣化するという問題がある。
【００１２】一方、紫外波長領域においては短波長ほど
レイリー散乱による損失が増加し、通常の光ファイバは
極めて高損失になる。このため導波路の開発はほとんど
行われていないのが現状であるが、レイリー散乱が無視
しうる中空構造の導波路が有望と考えられる。
レイリー散乱による損失が増加し、通常の光ファイバは
極めて高損失になる。このため導波路の開発はほとんど
行われていないのが現状であるが、レイリー散乱が無視
しうる中空構造の導波路が有望と考えられる。
【００１３】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、従来の石英系光ファイバが使用できない光の波長帯
において低損失で量産性に優れ、しかも長期的信頼性の
優れた中空導波路及びその製造方法を提供することにあ
る。
し、従来の石英系光ファイバが使用できない光の波長帯
において低損失で量産性に優れ、しかも長期的信頼性の
優れた中空導波路及びその製造方法を提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、中空の金属導波路の内側に、伝送する光の
波長帯で透明な非晶質フッ素樹脂層を形成したものであ
る。
に本発明は、中空の金属導波路の内側に、伝送する光の
波長帯で透明な非晶質フッ素樹脂層を形成したものであ
る。
【００１５】また、本発明は、中空の金属導波路の中に
溶媒で溶解したフッ素樹脂溶液を充填し、これを排出し
た後乾燥させて内周に非晶質フッ素樹脂層を形成すると
共に、充填、排出、乾燥を繰り返して所望の厚さの非晶
質フッ素樹脂層を形成したものである。
溶媒で溶解したフッ素樹脂溶液を充填し、これを排出し
た後乾燥させて内周に非晶質フッ素樹脂層を形成すると
共に、充填、排出、乾燥を繰り返して所望の厚さの非晶
質フッ素樹脂層を形成したものである。
【００１６】
【作用】上記構成によれば、導波路内に伝送される光の
ほとんどが中空領域を伝搬し、光が導波路内を伝搬する
際に非晶質フッ素樹脂層で吸収される光の量はわずかで
あるため、低損失で光伝送を行うことができ、しかも、
導波路は中空のため可撓性を有する。
ほとんどが中空領域を伝搬し、光が導波路内を伝搬する
際に非晶質フッ素樹脂層で吸収される光の量はわずかで
あるため、低損失で光伝送を行うことができ、しかも、
導波路は中空のため可撓性を有する。
【００１７】また、中空の金属導波路の中に溶媒で溶解
したフッ素樹脂溶液を充填し、これを排出した後乾燥さ
せることで金属導波路の内壁に付着したフッ素樹脂溶液
の溶媒が蒸発して非晶質フッ素樹脂層が形成され、この
非晶質フッ素樹脂層の厚さは、充填、排出及び乾燥工程
を繰り返すことで制御することができるので量産が容易
となる。しかも形成される導波路の長さは製造装置に依
存せず長尺化が容易となる。
したフッ素樹脂溶液を充填し、これを排出した後乾燥さ
せることで金属導波路の内壁に付着したフッ素樹脂溶液
の溶媒が蒸発して非晶質フッ素樹脂層が形成され、この
非晶質フッ素樹脂層の厚さは、充填、排出及び乾燥工程
を繰り返すことで制御することができるので量産が容易
となる。しかも形成される導波路の長さは製造装置に依
存せず長尺化が容易となる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１９】図１は本発明の中空導波路の一実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【００２０】同図に示すように、中空の金属導波路（中
空導波路）としてのニッケルパイプ１と、このニッケル
パイプ１の内側に設けられた（内装された）非晶質フッ
素樹脂層２と、非晶質フッ素樹脂層２の内壁によって形
成される中空領域３とで誘電体内装金属中空導波路４が
形成されている。
空導波路）としてのニッケルパイプ１と、このニッケル
パイプ１の内側に設けられた（内装された）非晶質フッ
素樹脂層２と、非晶質フッ素樹脂層２の内壁によって形
成される中空領域３とで誘電体内装金属中空導波路４が
形成されている。
【００２１】導波路４内に入射される光（レーザ光）
は、中空領域３と非晶質フッ素樹脂層２との境界及び非
晶質フッ素樹脂層２とニッケルパイプ１との境界で反射
を繰り返して伝搬する。
は、中空領域３と非晶質フッ素樹脂層２との境界及び非
晶質フッ素樹脂層２とニッケルパイプ１との境界で反射
を繰り返して伝搬する。
【００２２】一般に、導波路内を伝搬するレーザ光に対
してニッケル等の金属は、光の吸収が大きく、レーザエ
ネルギーは金属層内に深く入り込むことはない。したが
って光学的にはフッ素樹脂層に接する金属層の厚さはス
キンデプス以上あれば十分である。
してニッケル等の金属は、光の吸収が大きく、レーザエ
ネルギーは金属層内に深く入り込むことはない。したが
って光学的にはフッ素樹脂層に接する金属層の厚さはス
キンデプス以上あれば十分である。
【００２３】ニッケルパイプ１は光学的に伝送特性に関
与するだけでなく、導波路４の機械的強度を保つ働きも
している。非晶質フッ素樹脂層２に接する金属は、例え
ば銀や金等のように複素屈折率の絶対値が大きい程低損
失になる。ニッケルパイプ１のかわりに銀や金のパイプ
を用い直接内壁に非晶質フッ素樹脂層を内装すれば、さ
らに低損失な導波路を得ることができるが、経済的、機
械的特性を考慮すると実用的ではない。非晶質フッ素樹
脂層２に接する金属層は、その膜厚がスキンデプス以上
あれば十分であり、ニッケルパイプ１と非晶質フッ素樹
脂層２との間に、銀や金等ニッケルより複素屈折率の絶
対値が大きい金属薄膜を介在させた構造がより実用的で
ある。本願の中空導波路はこのような複数の金属層から
なる金属パイプに対しても有効である。
与するだけでなく、導波路４の機械的強度を保つ働きも
している。非晶質フッ素樹脂層２に接する金属は、例え
ば銀や金等のように複素屈折率の絶対値が大きい程低損
失になる。ニッケルパイプ１のかわりに銀や金のパイプ
を用い直接内壁に非晶質フッ素樹脂層を内装すれば、さ
らに低損失な導波路を得ることができるが、経済的、機
械的特性を考慮すると実用的ではない。非晶質フッ素樹
脂層２に接する金属層は、その膜厚がスキンデプス以上
あれば十分であり、ニッケルパイプ１と非晶質フッ素樹
脂層２との間に、銀や金等ニッケルより複素屈折率の絶
対値が大きい金属薄膜を介在させた構造がより実用的で
ある。本願の中空導波路はこのような複数の金属層から
なる金属パイプに対しても有効である。
【００２４】ここで、非晶質フッ素樹脂層２には、低屈
折率で紫外領域から赤外領域までの広い波長領域で透明
なものが存在する。このようなフッ素樹脂は、波長２．
５μｍ以上で有機物固有の吸収ピークを有するが、これ
は波長に対して離散的に存在し、例えばＥｒ−ＹＡＧレ
ーザ、ＣＯレーザ、ＣＯ2 レーザ等の実用上重要なレー
ザの発振波長を避けることができる。
折率で紫外領域から赤外領域までの広い波長領域で透明
なものが存在する。このようなフッ素樹脂は、波長２．
５μｍ以上で有機物固有の吸収ピークを有するが、これ
は波長に対して離散的に存在し、例えばＥｒ−ＹＡＧレ
ーザ、ＣＯレーザ、ＣＯ2 レーザ等の実用上重要なレー
ザの発振波長を避けることができる。
【００２５】赤外領域において、材料固有の吸収ピーク
を有する波長以外の光でも非晶質フッ素樹脂の吸収係数
はゲルマニウム等の無機物と比較すれば大きい。しか
し、充実タイプの光ファイバと異なり、中空導波路は伝
送されるレーザエネルギーのほとんどが、損失を無視し
うる中空領域３に集中し、わずかに非晶質フッ素樹脂層
２で吸収されるだけなので、伝送損失はほとんどない。
を有する波長以外の光でも非晶質フッ素樹脂の吸収係数
はゲルマニウム等の無機物と比較すれば大きい。しか
し、充実タイプの光ファイバと異なり、中空導波路は伝
送されるレーザエネルギーのほとんどが、損失を無視し
うる中空領域３に集中し、わずかに非晶質フッ素樹脂層
２で吸収されるだけなので、伝送損失はほとんどない。
【００２６】また、誘電体内装金属中空導波路では、内
装される誘電体薄膜の屈折率が√２に近いほど伝送損失
は小さくなることが理論的に開示されている (A.Hongo,
K.Morosawa,T.Shiota,Y.Matuura,M.Miyagi,IEEE J.Quan
tum Electron.,vol.26,1510,1990) 。従来用いられてい
たゲルマニウムの屈折率は４であるのに対し、非晶質フ
ッ素樹脂の屈折率は１．３〜１．４であり、より低損失
な導波路が実現できる。
装される誘電体薄膜の屈折率が√２に近いほど伝送損失
は小さくなることが理論的に開示されている (A.Hongo,
K.Morosawa,T.Shiota,Y.Matuura,M.Miyagi,IEEE J.Quan
tum Electron.,vol.26,1510,1990) 。従来用いられてい
たゲルマニウムの屈折率は４であるのに対し、非晶質フ
ッ素樹脂の屈折率は１．３〜１．４であり、より低損失
な導波路が実現できる。
【００２７】さらに、非晶質フッ素樹脂は、ある種の溶
媒に溶解することが可能であり、パイプ１内に注入して
直接成膜することができ、この膜はフッ素樹脂特有の耐
熱性、耐薬品性等の特長を有している。
媒に溶解することが可能であり、パイプ１内に注入して
直接成膜することができ、この膜はフッ素樹脂特有の耐
熱性、耐薬品性等の特長を有している。
【００２８】図２は図１に示した中空導波路の製造方法
を説明するための説明図である。
を説明するための説明図である。
【００２９】同図（ａ）に示すように、Ｎ2 ガス流入管
１０と、溶液流出管１１とが設けられた容器内１２に、
パーフルオロ溶媒に非晶質フッ素樹脂（一例として旭硝
子社製、サイトップ）が溶解されている溶液１３が収容
されている。Ｎ2 ガス流入管１０は、その下端が溶液１
３の液面より上方になるように配置され、溶液流出管１
１は、その下端が溶液１３中になるように配置されてい
る。溶液流出管１１の上端は三方弁１４に接続されてい
る。Ｎ2 ガス流入管１０にはＮ2 ガスが供給されるよう
になっている。
１０と、溶液流出管１１とが設けられた容器内１２に、
パーフルオロ溶媒に非晶質フッ素樹脂（一例として旭硝
子社製、サイトップ）が溶解されている溶液１３が収容
されている。Ｎ2 ガス流入管１０は、その下端が溶液１
３の液面より上方になるように配置され、溶液流出管１
１は、その下端が溶液１３中になるように配置されてい
る。溶液流出管１１の上端は三方弁１４に接続されてい
る。Ｎ2 ガス流入管１０にはＮ2 ガスが供給されるよう
になっている。
【００３０】三方弁１４には、コイル状のパイプ１５が
着脱可能に接続されていると共に、他のＮ2 ガス流入管
１６が接続されている。このＮ2 ガス流入管１６にもＮ
2 ガスが供給されるようになっている。パイプ１５は、
金属製あるいは金属薄膜が既に内装されているガラス製
の細径パイプである。
着脱可能に接続されていると共に、他のＮ2 ガス流入管
１６が接続されている。このＮ2 ガス流入管１６にもＮ
2 ガスが供給されるようになっている。パイプ１５は、
金属製あるいは金属薄膜が既に内装されているガラス製
の細径パイプである。
【００３１】このような装置において、まず、三方弁１
４のハンドル１７を回して流路を矢印Ａ側になるように
切り替えておくと共に、Ｎ2 ガス流入管１０にＮ2 ガス
を供給する。Ｎ2 ガスがＮ2 ガス流入管１０に供給され
ると、Ｎ2 ガスの圧力で容器１２内の溶液１２が押し出
され、溶液流出管１１、三方弁１４を介してパイプ１５
内に溶液が充填される。パイプ１５内に溶液１３が充填
された後、Ｎ2 ガス流入管１０へのＮ2 ガスの供給を停
止すると共に、三方弁１４のハンドル１７を回して流路
を矢印Ｂ側に切り替える。Ｎ2 ガス流入管１６にＮ2 ガ
スを供給すると、Ｎ2 ガスは三方弁１４を介してパイプ
１５内に入り、パイプ１５内の溶液１３がＮ2 ガスと共
に排出される。
４のハンドル１７を回して流路を矢印Ａ側になるように
切り替えておくと共に、Ｎ2 ガス流入管１０にＮ2 ガス
を供給する。Ｎ2 ガスがＮ2 ガス流入管１０に供給され
ると、Ｎ2 ガスの圧力で容器１２内の溶液１２が押し出
され、溶液流出管１１、三方弁１４を介してパイプ１５
内に溶液が充填される。パイプ１５内に溶液１３が充填
された後、Ｎ2 ガス流入管１０へのＮ2 ガスの供給を停
止すると共に、三方弁１４のハンドル１７を回して流路
を矢印Ｂ側に切り替える。Ｎ2 ガス流入管１６にＮ2 ガ
スを供給すると、Ｎ2 ガスは三方弁１４を介してパイプ
１５内に入り、パイプ１５内の溶液１３がＮ2 ガスと共
に排出される。
【００３２】溶液１３の排出が完了されたパイプ１５を
三方弁１４から外し、同図（ｂ）に示す乾燥機１８内に
配置し、１００℃前後の高温状態で約１時間乾燥する。
これによりパイプ１５の内壁に付着した溶液１３の溶媒
が乾燥して、非晶質フッ素樹脂層２が形成される（図
１）。
三方弁１４から外し、同図（ｂ）に示す乾燥機１８内に
配置し、１００℃前後の高温状態で約１時間乾燥する。
これによりパイプ１５の内壁に付着した溶液１３の溶媒
が乾燥して、非晶質フッ素樹脂層２が形成される（図
１）。
【００３３】非晶質フッ素樹脂層２が所望の厚さになる
まで上述の工程を繰り返し、最後に２００℃程度の雰囲
気中で約２時間乾燥させることによりパイプ１５内に薄
膜を有する中空導波路が形成される。尚、この方法は前
述した従来のスパッタリング等の方法と比較して膜厚制
御はやや劣るものの、非晶質フッ素樹脂は屈折率が低い
ため内装誘電体膜厚の許容範囲が広く、膜厚制御の欠点
を十分補うことができる。
まで上述の工程を繰り返し、最後に２００℃程度の雰囲
気中で約２時間乾燥させることによりパイプ１５内に薄
膜を有する中空導波路が形成される。尚、この方法は前
述した従来のスパッタリング等の方法と比較して膜厚制
御はやや劣るものの、非晶質フッ素樹脂は屈折率が低い
ため内装誘電体膜厚の許容範囲が広く、膜厚制御の欠点
を十分補うことができる。
【００３４】次に実施例の作用を述べる。
【００３５】導波路内に伝送される光のほとんどが中空
領域を伝搬し、光が導波路内を伝搬する際に非晶質フッ
素樹脂層で吸収される光の量はわずかであるため、低損
失で光伝送を行うことができ、しかも、導波路は中空の
ため可撓性を有する。
領域を伝搬し、光が導波路内を伝搬する際に非晶質フッ
素樹脂層で吸収される光の量はわずかであるため、低損
失で光伝送を行うことができ、しかも、導波路は中空の
ため可撓性を有する。
【００３６】また、中空の金属導波路の中に溶媒で溶解
したフッ素樹脂溶液を充填し、これを排出した後乾燥さ
せることで金属導波路の内壁に付着したフッ素樹脂溶液
の溶媒が蒸発して非晶質フッ素樹脂層が形成され、この
非晶質フッ素樹脂層の厚さは、充填、排出及び乾燥工程
を繰り返すことで制御することができるので量産が容易
となる。しかも形成される導波路の長さは製造装置に依
存せず長尺化が容易となる。
したフッ素樹脂溶液を充填し、これを排出した後乾燥さ
せることで金属導波路の内壁に付着したフッ素樹脂溶液
の溶媒が蒸発して非晶質フッ素樹脂層が形成され、この
非晶質フッ素樹脂層の厚さは、充填、排出及び乾燥工程
を繰り返すことで制御することができるので量産が容易
となる。しかも形成される導波路の長さは製造装置に依
存せず長尺化が容易となる。
【００３７】ここで、図３は中空導波路の内装誘電体の
膜厚と光の伝送損失との関係を示す図であり、横軸は内
装誘電体の膜厚、縦軸は薄膜の膜厚に対するＨＥ11モー
ドの伝送損失をそれぞれ表わしている。但し、ここで伝
送する光は波長１０．６μｍのＣＯ2 レーザ光とし、導
波路径は約８００μｍとする。ゲルマニウムの屈折率が
４であるのに対し、上述の非晶質フッ素樹脂の屈折率は
１．３４と低い。このため図３に示すように、非晶質フ
ッ素樹脂内装銀中空導波路の場合は、従来のゲルマニウ
ム内装銀中空導波路と比較して、内装する薄膜の膜厚に
対する最低損失が約１／３に低減される。さらに伝送損
失は、内装する薄膜の膜厚に対して周期的に変化する
が、非晶質フッ素樹脂を内装した場合には伝送損失の変
化が緩やかとなり、薄膜の膜厚許容範囲を広くとること
ができる。同図より伝送損失は、誘電体膜の膜厚が約
１．８μｍのとき最小値をとるので、図１に示した中空
導波路の非晶質フッ素樹脂層２の膜厚は約１．８μｍに
設定されている。
膜厚と光の伝送損失との関係を示す図であり、横軸は内
装誘電体の膜厚、縦軸は薄膜の膜厚に対するＨＥ11モー
ドの伝送損失をそれぞれ表わしている。但し、ここで伝
送する光は波長１０．６μｍのＣＯ2 レーザ光とし、導
波路径は約８００μｍとする。ゲルマニウムの屈折率が
４であるのに対し、上述の非晶質フッ素樹脂の屈折率は
１．３４と低い。このため図３に示すように、非晶質フ
ッ素樹脂内装銀中空導波路の場合は、従来のゲルマニウ
ム内装銀中空導波路と比較して、内装する薄膜の膜厚に
対する最低損失が約１／３に低減される。さらに伝送損
失は、内装する薄膜の膜厚に対して周期的に変化する
が、非晶質フッ素樹脂を内装した場合には伝送損失の変
化が緩やかとなり、薄膜の膜厚許容範囲を広くとること
ができる。同図より伝送損失は、誘電体膜の膜厚が約
１．８μｍのとき最小値をとるので、図１に示した中空
導波路の非晶質フッ素樹脂層２の膜厚は約１．８μｍに
設定されている。
【００３８】図４は図１に示した中空導波路内を伝搬す
る光の波長と伝送損失との関係を示す図であり、横軸は
波長を示し、縦軸は伝送損失を示す。
る光の波長と伝送損失との関係を示す図であり、横軸は
波長を示し、縦軸は伝送損失を示す。
【００３９】同図に示すように、特性曲線は５個のピー
クを有しており、２．２μｍ、３．３μｍ、６．５μｍ
のピークは中空導波路に内装された薄膜の膜厚に依存す
るものであり、このピークの位置は薄膜の膜厚を変える
ことによって移動することができる。また、７．８μｍ
及び１１．５μｍ付近に存在するピークは、非晶質フッ
素樹脂固有の吸収ピークである。この吸収ピークは材料
固有のものであり、その位置を移動させることは困難で
あるが、Ｅｒ−ＹＡＧレーザ、ＣＯレーザ及びＣＯ2 レ
ーザの発振波長である３μｍ、５μｍ及び１０．６μｍ
には吸収ピークは見られない。したがってこれらのレー
ザ光は低損失で伝送することができる。
クを有しており、２．２μｍ、３．３μｍ、６．５μｍ
のピークは中空導波路に内装された薄膜の膜厚に依存す
るものであり、このピークの位置は薄膜の膜厚を変える
ことによって移動することができる。また、７．８μｍ
及び１１．５μｍ付近に存在するピークは、非晶質フッ
素樹脂固有の吸収ピークである。この吸収ピークは材料
固有のものであり、その位置を移動させることは困難で
あるが、Ｅｒ−ＹＡＧレーザ、ＣＯレーザ及びＣＯ2 レ
ーザの発振波長である３μｍ、５μｍ及び１０．６μｍ
には吸収ピークは見られない。したがってこれらのレー
ザ光は低損失で伝送することができる。
【００４０】図５は中空導波路の他の実施例の断面図で
ある。
ある。
【００４１】図１に示した中空導波路との相違点は、ガ
ラスパイプ２０の内周に金属薄膜層２１を形成し、さら
にその内周に非晶質フッ素樹脂層２２を形成した点であ
る。
ラスパイプ２０の内周に金属薄膜層２１を形成し、さら
にその内周に非晶質フッ素樹脂層２２を形成した点であ
る。
【００４２】この中空導波路２３は、ガラスパイプ２０
を用いているので、導波路の内壁の表面粗さが極めて小
さくなり、伝送損失が低減される。
を用いているので、導波路の内壁の表面粗さが極めて小
さくなり、伝送損失が低減される。
【００４３】この中空導波路の金属薄膜層２１は、ガラ
スパイプ２０内にニッケルの無電解メッキ液を流入して
排出することにより形成されたニッケル層と、ニッケル
層の上に銀の無電解メッキ液を流入して排出することに
より形成された銀層とからなる（図示せず）。光学的に
は銀層１層で十分であるが、銀層の付着力を高めるため
ガラスパイプ２０と銀層との間にニッケル層を介在させ
ている。本実施例ではこの金属薄膜層２１の厚さを約１
０μｍとした。
スパイプ２０内にニッケルの無電解メッキ液を流入して
排出することにより形成されたニッケル層と、ニッケル
層の上に銀の無電解メッキ液を流入して排出することに
より形成された銀層とからなる（図示せず）。光学的に
は銀層１層で十分であるが、銀層の付着力を高めるため
ガラスパイプ２０と銀層との間にニッケル層を介在させ
ている。本実施例ではこの金属薄膜層２１の厚さを約１
０μｍとした。
【００４４】以上において、本実施例によれば、中空の
金属導波路の内側に、伝送する光の波長帯で透明な非晶
質フッ素樹脂層を形成したので、従来の石英系光ファイ
バが使用できない光の波長帯において低損失で量産性に
優れ、しかも長期的信頼性の優れた中空導波路を実現す
ることができる。
金属導波路の内側に、伝送する光の波長帯で透明な非晶
質フッ素樹脂層を形成したので、従来の石英系光ファイ
バが使用できない光の波長帯において低損失で量産性に
優れ、しかも長期的信頼性の優れた中空導波路を実現す
ることができる。
【００４５】尚、本実施例では、中空導波路内に伝送さ
せるレーザ光をＣＯ2 レーザ等の赤外レーザ光の場合で
説明したが、これに限定されず紫外レーザ光に適用して
もよい。ただしその紫外レーザ光の波長に合わせて非晶
質フッ素樹脂層の膜厚を設定することはいうまでもな
い。
せるレーザ光をＣＯ2 レーザ等の赤外レーザ光の場合で
説明したが、これに限定されず紫外レーザ光に適用して
もよい。ただしその紫外レーザ光の波長に合わせて非晶
質フッ素樹脂層の膜厚を設定することはいうまでもな
い。
【００４６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００４７】(1) 従来の石英系光ファイバが使用できな
い波長帯において低損失で耐環境性に優れている。
い波長帯において低損失で耐環境性に優れている。
【００４８】(2) 細径化や長尺化が容易である。
【００４９】(3) 量産化が容易である。
【図１】本発明の中空導波路の一実施例を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】図１に示した中空導波路の製造方法を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図３】図１に示した中空導波路の内装誘電体の膜厚と
光の伝送損失との関係を示す図である。
光の伝送損失との関係を示す図である。
【図４】図１に示した中空導波路内を伝搬する光の波長
と伝送損失との関係を示す図である。
と伝送損失との関係を示す図である。
【図５】中空導波路の他の実施例の断面図である。
１ ニッケルパイプ ２ 非晶質フッ素樹脂層 ３ 中空領域 ４ 誘電体内装金属中空導波路
Claims (3)
- 【請求項１】 中空の金属導波路の内側に、伝送する光
の波長帯で透明な非晶質フッ素樹脂層を形成したことを
特徴とする中空導波路。 - 【請求項２】 中空の金属導波路が金属パイプで形成さ
れ、又はガラスパイプの内周に少なくとも一種類の金属
薄膜を設けて形成されることを特徴とする請求項１に記
載の中空導波路。 - 【請求項３】 中空の金属導波路の中に溶媒で溶解した
フッ素樹脂溶液を充填し、これを排出した後乾燥させて
内周に非晶質フッ素樹脂層を形成すると共に、充填、排
出、乾燥を繰り返して所望の厚さの非晶質フッ素樹脂層
を形成することを特徴とする中空導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4297319A JPH06148440A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 中空導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4297319A JPH06148440A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 中空導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148440A true JPH06148440A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=17844973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4297319A Pending JPH06148440A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 中空導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06148440A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9335502B1 (en) | 2014-12-19 | 2016-05-10 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic cable arrangement |
| US9488794B2 (en) | 2012-11-30 | 2016-11-08 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic strain locking arrangement and method of strain locking a cable assembly to tubing |
| CN111929761A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-13 | 北京君德医疗设备有限公司 | 一种用于传导紫外线的管状结构 |
-
1992
- 1992-11-06 JP JP4297319A patent/JPH06148440A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9488794B2 (en) | 2012-11-30 | 2016-11-08 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic strain locking arrangement and method of strain locking a cable assembly to tubing |
| US9335502B1 (en) | 2014-12-19 | 2016-05-10 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic cable arrangement |
| CN111929761A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-13 | 北京君德医疗设备有限公司 | 一种用于传导紫外线的管状结构 |
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