JPH0830769B2 - 光学輻射線用の伝送線及びその用途 - Google Patents
光学輻射線用の伝送線及びその用途Info
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- 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
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/102—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type for infrared and ultraviolet radiation
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コアが金属イオン不純物に関して高純度の
ガラス質合成二酸化珪素よりなり且つクラッディングが
硼素酸化物及び／またはフッ素を添加したガラス質合成
二酸化珪素よりなる少なくとも１本の光ファイバーを備
えてなる光学輻射線用伝送線に関する。
ガラス質合成二酸化珪素よりなり且つクラッディングが
硼素酸化物及び／またはフッ素を添加したガラス質合成
二酸化珪素よりなる少なくとも１本の光ファイバーを備
えてなる光学輻射線用伝送線に関する。
更に、本発明は前記伝送線の用途に関する。
従来の技術 西ドイツ特許第25 36 567号明細書は合成ガラス質溶
融シリカのコアを備える光ファイバー用のクラッディン
グ物質として作用するヒドロキシルイオンが不在で且つ
フッ素を添加した合成ガラス質溶融シリカの製造方法を
開示している。
融シリカのコアを備える光ファイバー用のクラッディン
グ物質として作用するヒドロキシルイオンが不在で且つ
フッ素を添加した合成ガラス質溶融シリカの製造方法を
開示している。
フランス特許公開22 08 127号明細書は純粋な二酸化
珪素のコアと酸化硼素またはフッ素を添加した二酸化珪
素よりなるクラッディングを備えてなる光ファイバーを
開示している。
珪素のコアと酸化硼素またはフッ素を添加した二酸化珪
素よりなるクラッディングを備えてなる光ファイバーを
開示している。
最後に、欧州特許公開0 173 183号明細書はヒドロキ
シルイオンを含有する純粋な合成ガラス質シリカのコア
とフッ素及び硼素酸化物を添加したガラス質シリカのク
ラッディングを備える光ファイバーを開示している。
シルイオンを含有する純粋な合成ガラス質シリカのコア
とフッ素及び硼素酸化物を添加したガラス質シリカのク
ラッディングを備える光ファイバーを開示している。
発明が解決しようとする課題 これまで知られている光ファイバーは光学輻射線が30
0nm以上の波長範囲であるときに光学輻射線用の伝送線
に非常に適している。透過される光学輻射線の波長が30
0nm以下である場合、すなわち短波長紫外線スペクトル
範囲内である場合に、既知の光ファイバーは10m以上の
長さをもつ伝送線には余り適さないことが観察されてい
る。300nm以下の波長の場合には、光学輻射線の顕著な
吸収が始まり、吸収量は波長の低下に伴って増加する。
約190nm以下の波長において、既知の光学ファイバーを
数メートルの長さの伝送線に使用する場合にも、光ファ
イバーは実質上光を通さなくなる。
0nm以上の波長範囲であるときに光学輻射線用の伝送線
に非常に適している。透過される光学輻射線の波長が30
0nm以下である場合、すなわち短波長紫外線スペクトル
範囲内である場合に、既知の光ファイバーは10m以上の
長さをもつ伝送線には余り適さないことが観察されてい
る。300nm以下の波長の場合には、光学輻射線の顕著な
吸収が始まり、吸収量は波長の低下に伴って増加する。
約190nm以下の波長において、既知の光学ファイバーを
数メートルの長さの伝送線に使用する場合にも、光ファ
イバーは実質上光を通さなくなる。
従って、本発明は約160〜300nmの範囲内の波長をもつ
光学輻射線用の伝送線を製造することを目的とするもの
である。
光学輻射線用の伝送線を製造することを目的とするもの
である。
課題を解決するための手段 この目的は、本発明によれば上述の種類の伝送線につ
いて、約160〜300nmの範囲内の波長をもつ光学輻射線を
透過するために、光ファイバーを実質上その長さ全体に
わたり−53℃（220K）以下の温度へ冷却することによっ
て達成される。これは驚くことに冷却していない光ファ
イバーと比較して透過率が２倍ないし10倍以上増加する
結果を生ずる。更に、本発明の伝送線の吸収端はより短
い波長へ移行し、その結果室温で光ファイバーによりこ
れまで可能であった波長より短い波長の輻射線を透過す
ることができる。冷却による光ファイバーの吸収の減少
は透過率の増加を生ずるだけでなく、僅かな加温が光フ
ァイバーの熱破壊係数を上昇する。
いて、約160〜300nmの範囲内の波長をもつ光学輻射線を
透過するために、光ファイバーを実質上その長さ全体に
わたり−53℃（220K）以下の温度へ冷却することによっ
て達成される。これは驚くことに冷却していない光ファ
イバーと比較して透過率が２倍ないし10倍以上増加する
結果を生ずる。更に、本発明の伝送線の吸収端はより短
い波長へ移行し、その結果室温で光ファイバーによりこ
れまで可能であった波長より短い波長の輻射線を透過す
ることができる。冷却による光ファイバーの吸収の減少
は透過率の増加を生ずるだけでなく、僅かな加温が光フ
ァイバーの熱破壊係数を上昇する。
光ファイバーは断熱材の外被により包囲されているこ
とが好都合である。好都合な実施態様において、該外被
は冷却用ジャケットであり、冷却剤を装入するための接
続口及び排出するための接続口を備える。光ファイバー
は冷却用ジャケットを通過する液体窒素により冷却され
ることが好ましい。
とが好都合である。好都合な実施態様において、該外被
は冷却用ジャケットであり、冷却剤を装入するための接
続口及び排出するための接続口を備える。光ファイバー
は冷却用ジャケットを通過する液体窒素により冷却され
ることが好ましい。
光学輻射線が光ファイバーから放射される端部におけ
る光ファイバーの短い長さの部分は外被なしで冷却させ
ないことが好都合である。これは、伝送線を使用地点で
接続することができるように伝送線の柔軟性を改善する
ものである。
る光ファイバーの短い長さの部分は外被なしで冷却させ
ないことが好都合である。これは、伝送線を使用地点で
接続することができるように伝送線の柔軟性を改善する
ものである。
本発明は、ガラス質合成二酸化珪素のコアと硼素酸化
物及び／またはフッ素を添加したガラス質二酸化珪素の
クラッディングを備える光ファイバーだけでなく、コア
が紫外線吸収に影響を及ぼさないか、またはほとんど影
響を及ぼさない添加剤を添加したガラス質合成二酸化珪
素よりなる光ファイバーについても実施できることを見
出した。この種の添加剤の例はフッ素、硼素酸化物及び
アルミニウム酸化物である。
物及び／またはフッ素を添加したガラス質二酸化珪素の
クラッディングを備える光ファイバーだけでなく、コア
が紫外線吸収に影響を及ぼさないか、またはほとんど影
響を及ぼさない添加剤を添加したガラス質合成二酸化珪
素よりなる光ファイバーについても実施できることを見
出した。この種の添加剤の例はフッ素、硼素酸化物及び
アルミニウム酸化物である。
本発明による伝送線は、ガス放電灯またはレーザーの
ような光源から高出力紫外線出力を例えば機械操作、医
学及び生物学用途、及び化学操作のような使用地点へ移
動させるときはいつでも好適に使用することができる。
光導体を伝送する紫外線輻射線の透過は下記のような利
点を提供する：光源に関連する危険性を低減することが
でき且つ１つの光源から複数の使用地点へ供給すること
ができる。
ような光源から高出力紫外線出力を例えば機械操作、医
学及び生物学用途、及び化学操作のような使用地点へ移
動させるときはいつでも好適に使用することができる。
光導体を伝送する紫外線輻射線の透過は下記のような利
点を提供する：光源に関連する危険性を低減することが
でき且つ１つの光源から複数の使用地点へ供給すること
ができる。
また、分光計及び検出器と一緒に分光分析に光導体を
使用することもまた有利である。本発明の伝送線を用い
る場合には、冷却していない伝送線が機能しない波長で
測定を行うことができる。
使用することもまた有利である。本発明の伝送線を用い
る場合には、冷却していない伝送線が機能しない波長で
測定を行うことができる。
本発明による伝送線の好適な使用例を以下に記載す
る： 機械操作の分野において、本発明の伝送線はエクセイ
マーレーザーからのパルス短波長紫外線輻射線を搬送し
て不動化用に集積回路に施してあるプラスチックフィル
ムの部分を気化させるのに使用できる。また、本発明の
伝送線は、紫外線に対して感受性のあるワニス被膜中で
の光化学的反応により半導体技術において非常に微細な
構造体を製造するために使用できる。
る： 機械操作の分野において、本発明の伝送線はエクセイ
マーレーザーからのパルス短波長紫外線輻射線を搬送し
て不動化用に集積回路に施してあるプラスチックフィル
ムの部分を気化させるのに使用できる。また、本発明の
伝送線は、紫外線に対して感受性のあるワニス被膜中で
の光化学的反応により半導体技術において非常に微細な
構造体を製造するために使用できる。
医学において、本発明の伝送線は眼科学において例え
ば短波長紫外線レーザー輻射線により目の角膜の形状を
修正するための非常に細かい切開術を行なうために使用
することができる。270〜300nmの範囲内の波長の紫外線
輻射線による乾癬の治療は本発明の伝送線の他の使用例
である。
ば短波長紫外線レーザー輻射線により目の角膜の形状を
修正するための非常に細かい切開術を行なうために使用
することができる。270〜300nmの範囲内の波長の紫外線
輻射線による乾癬の治療は本発明の伝送線の他の使用例
である。
生物学の分野において、本発明の伝送線は250〜300nm
の範囲内の波長の紫外線輻射線による空気及び表面の殺
菌のために使用できる。
の範囲内の波長の紫外線輻射線による空気及び表面の殺
菌のために使用できる。
最後に、化学操作における本発明の伝送線の使用例
は、半導体技術においてガス状物質または蒸気状物質の
反応が紫外線輻射線による光化学的操作により開始させ
ることによってガス相からの析出による二酸化珪素の誘
導体絶縁性被膜または不動態化被膜の製造である。この
方法により、二酸化珪素層は50℃までの比較的低い基体
温度で析出させることができる。
は、半導体技術においてガス状物質または蒸気状物質の
反応が紫外線輻射線による光化学的操作により開始させ
ることによってガス相からの析出による二酸化珪素の誘
導体絶縁性被膜または不動態化被膜の製造である。この
方法により、二酸化珪素層は50℃までの比較的低い基体
温度で析出させることができる。
本発明の伝送線において、該伝送線が−196℃（77K）
のレベルへ液体窒素により冷却される場合には、光ファ
イバーの吸収端は短波長に向かって約３〜5nmだけ移行
することが観察された。これは170nmで吸収係数の0.5cm
-1〜約0.2cm-1の低下に対応する。従って、長さ10cmの
本発明の伝送線において、透過率は170nmで0.7％〜14％
へ増加できる。エクサイマーレーザーにより放射される
193nmの波長の輻射線において、本発明の長さ1mの伝送
線を透過する透過率は−196℃（77K）への冷却により実
質上２倍となる。200〜300nmの範囲内の波長の光輻射線
の場合において、特に伝送線の長さが15mまたはそれ以
上であるときに、本発明の伝送線は透過率が顕著に改善
されることが観察された。
のレベルへ液体窒素により冷却される場合には、光ファ
イバーの吸収端は短波長に向かって約３〜5nmだけ移行
することが観察された。これは170nmで吸収係数の0.5cm
-1〜約0.2cm-1の低下に対応する。従って、長さ10cmの
本発明の伝送線において、透過率は170nmで0.7％〜14％
へ増加できる。エクサイマーレーザーにより放射される
193nmの波長の輻射線において、本発明の長さ1mの伝送
線を透過する透過率は−196℃（77K）への冷却により実
質上２倍となる。200〜300nmの範囲内の波長の光輻射線
の場合において、特に伝送線の長さが15mまたはそれ以
上であるときに、本発明の伝送線は透過率が顕著に改善
されることが観察された。
本発明によれば、金属イオン汚染物に関して高純度の
ガラス質合成二酸化珪素よりなるコアと硼素酸化物及び
フッ素の少なくとも一方を添加したガラス質合成二酸化
珪素よりなるクラッディングを備える少なくとも１本の
光ファイバーよりなる。伝送線は、約160〜300nmの範囲
内の波長をもつ光学輻射線の透過のために、−53℃（22
0K）以下の温度へ光ファイバーの実質上長さ全体にわた
り光ファイバーを冷却する手段を包含する。
ガラス質合成二酸化珪素よりなるコアと硼素酸化物及び
フッ素の少なくとも一方を添加したガラス質合成二酸化
珪素よりなるクラッディングを備える少なくとも１本の
光ファイバーよりなる。伝送線は、約160〜300nmの範囲
内の波長をもつ光学輻射線の透過のために、−53℃（22
0K）以下の温度へ光ファイバーの実質上長さ全体にわた
り光ファイバーを冷却する手段を包含する。
実施例 本発明並びに他の目的及び更に他の目的をよりよく理
解するために、添付図面に関する説明を以下に記載す
る。また、本発明の範囲は上述の特許請求の範囲に記載
されている。
解するために、添付図面に関する説明を以下に記載す
る。また、本発明の範囲は上述の特許請求の範囲に記載
されている。
さて、図について説明する。
第１図は冷却剤を移動させるための冷却用ジャケット
を備える光ファイバーよりなる本発明の伝送線の概略図
であり、第２図は第１図の線ABに沿った光ファイバーの
断面図である。
を備える光ファイバーよりなる本発明の伝送線の概略図
であり、第２図は第１図の線ABに沿った光ファイバーの
断面図である。
第１図に見られるように、移動させる光学輻射線のビ
ーム（２）はガラス質溶融シリカレンズ（３）を通って
光ファイバー（４）の一端へ供給され、照射される対象
物（８）へ入射する。光ファイバーは断熱材の外被
（５）により覆われており、本例においては冷却剤の装
入用接続口（６）及び排出用接続口（７）を備えた冷却
用ジャケットの形態である。第１図から明らかなよう
に、光ファイバーは冷却用ジャケットによりその長さ全
体にわたり覆われておらず、照射される対象物に近い、
光学輻射線を放射する端部は冷却されていない。第２図
に見られるように、光ファイバーはコア（９）、クラッ
ディング（10）及びプラスチック製外被（11）よりな
る。コア（９）は金属イオン汚染物に関して高純度のガ
ラス質合成二酸化珪素（組成:SiO2100％、屈折率：波長
193nmでｎ＝1.5608）よりなる。この実施態様におい
て、クラッデイング（10）はフッ素（４重量％）添加合
成二酸化珪素（屈折率:193nmでｎ＝1.544）よりなる
（この例を例１とする）。プラスチック製外被（11）は
光ファイバーからの微少亀裂損害及び光ファイバー表面
の損傷を防止する。この実施態様において、直径は250
μｍであるが、通常２〜1000μｍの範囲内である。クラ
ッデイング（10）の厚さは20μｍであるが、通常クラッ
デイングの厚さは10〜50μｍの範囲内である。伝送線の
長さは波長に依存する。非常に短い波長すなわち200nm
以下の範囲内の波長において、伝送線の長さは約0.5m〜
3mである。200〜300nmの範囲内において、透過長は15m
以上であることができる。
ーム（２）はガラス質溶融シリカレンズ（３）を通って
光ファイバー（４）の一端へ供給され、照射される対象
物（８）へ入射する。光ファイバーは断熱材の外被
（５）により覆われており、本例においては冷却剤の装
入用接続口（６）及び排出用接続口（７）を備えた冷却
用ジャケットの形態である。第１図から明らかなよう
に、光ファイバーは冷却用ジャケットによりその長さ全
体にわたり覆われておらず、照射される対象物に近い、
光学輻射線を放射する端部は冷却されていない。第２図
に見られるように、光ファイバーはコア（９）、クラッ
ディング（10）及びプラスチック製外被（11）よりな
る。コア（９）は金属イオン汚染物に関して高純度のガ
ラス質合成二酸化珪素（組成:SiO2100％、屈折率：波長
193nmでｎ＝1.5608）よりなる。この実施態様におい
て、クラッデイング（10）はフッ素（４重量％）添加合
成二酸化珪素（屈折率:193nmでｎ＝1.544）よりなる
（この例を例１とする）。プラスチック製外被（11）は
光ファイバーからの微少亀裂損害及び光ファイバー表面
の損傷を防止する。この実施態様において、直径は250
μｍであるが、通常２〜1000μｍの範囲内である。クラ
ッデイング（10）の厚さは20μｍであるが、通常クラッ
デイングの厚さは10〜50μｍの範囲内である。伝送線の
長さは波長に依存する。非常に短い波長すなわち200nm
以下の範囲内の波長において、伝送線の長さは約0.5m〜
3mである。200〜300nmの範囲内において、透過長は15m
以上であることができる。
また、他の例としてコア（９）は金属イオン汚染物に
関して高純度で添加剤として0.1重量％のフッ素を含有
するガラス質合成二酸化珪素（屈折率：波長193nmでｎ
＝1.560）よりなる。また、この実施態様において、ク
ラッデイング（10）はフッ素（４重量％）添加合成二酸
化珪素（屈折率:193nmでｎ＝1.544）よりなる（この例
を例２とする）。
関して高純度で添加剤として0.1重量％のフッ素を含有
するガラス質合成二酸化珪素（屈折率：波長193nmでｎ
＝1.560）よりなる。また、この実施態様において、ク
ラッデイング（10）はフッ素（４重量％）添加合成二酸
化珪素（屈折率:193nmでｎ＝1.544）よりなる（この例
を例２とする）。
使用例 上記構成を有する例１と例２の長さ1m（冷却ジャケッ
ト部分0.95m）の伝送線を使用し、冷却ジャケット部分
の冷却温度を変化させて本発明の伝送線の伝送特性を測
定した。結果を以下に記載する。
ト部分0.95m）の伝送線を使用し、冷却ジャケット部分
の冷却温度を変化させて本発明の伝送線の伝送特性を測
定した。結果を以下に記載する。
使用波長193nm なお、上記伝送特性は、表面、裏面の反射損失を考慮
しない値である。
しない値である。
現在、本発明の好適な実施態様と見なされる記載があ
るが、種々の変化及び改変が本発明を逸脱せずに行うこ
とができることは当業者にとって明らかであり、それ
故、本発明の真の精神及び範囲内にあるような変化及び
改変は全て本発明に包含されることを理解されたい。
るが、種々の変化及び改変が本発明を逸脱せずに行うこ
とができることは当業者にとって明らかであり、それ
故、本発明の真の精神及び範囲内にあるような変化及び
改変は全て本発明に包含されることを理解されたい。
第１図は冷却剤を移動させるための冷却用ジャケットを
備える光ファイバーよりなる本発明の伝送線の概略図で
あり、第２図は第１図の線ABに沿った光ファイバーの断
面図である。図中、１……光源、２……ビーム、３……
シリカレンズ、５……外被、６……装入用接続口、７…
…排出用接続口、８……対象物、９……コア、10……ク
ラッディング、11……プラスチック製外被。
備える光ファイバーよりなる本発明の伝送線の概略図で
あり、第２図は第１図の線ABに沿った光ファイバーの断
面図である。図中、１……光源、２……ビーム、３……
シリカレンズ、５……外被、６……装入用接続口、７…
…排出用接続口、８……対象物、９……コア、10……ク
ラッディング、11……プラスチック製外被。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァルター・ハイトマン ドイツ連邦共和国、6101 グロッス‐ビー ベラウ、フライヘール‐フォン‐シュタイ ン‐シュトラーセ 41 審査官 橋場 健治
Claims (8)
- 【請求項１】金属イオン汚染物に関して高純度のガラス
質合成二酸化珪素よりなるコアと硼素酸化物及びフッ素
の少なくとも一方を添加したガラス質合成二酸化珪素よ
りなるグラッディングを備えてなる少なくとも１本の光
ファイバー及び160〜300nmの範囲内の波長をもつ光学輻
射線を透過させるために、光ファイバーをその長さの実
質上全体にわたり−53℃以下の温度へ冷却するための手
段よりなる光学輻射線用の伝送線。 - 【請求項２】光ファイバーを冷却するための手段が該光
ファイバーを包囲する断熱材の外被よりなる請求項１記
載の伝送線。 - 【請求項３】外被が冷却用ジャケットとして構成され且
つ冷却剤の装入用の接続口及び冷却剤の排出用の接続口
を備える請求項２記載の伝送線。 - 【請求項４】光ファイバーを冷却するための手段が液体
窒素を含む請求項１記載の伝送線。 - 【請求項５】光ファイバーの全長と比較して短いファイ
バー区画が光学輻射線を放射する端部で冷却されていな
い請求項１記載の伝送線。 - 【請求項６】光ファイバーのコアが添加剤含有ガラス質
合成二酸化珪素よりなり、該添加剤が紫外線吸収に全く
またはほとんど影響を及ぼさないものである請求項１記
載の伝送線。 - 【請求項７】金属イオン汚染物に関して高純度のガラス
質合成二酸化珪素よりなるコアと硼酸酸化物及びフッ素
の少なくとも一方を添加したガラス質合成二酸化珪素よ
りなるクラッディングを備えてなる少なくとも１本の光
ファイバー及び160〜300nmの範囲内の波長をもつ光学輻
射線を透過させるために、光ファイバーをその長さの実
質上全体にわたり−53℃以下の温度へ冷却するための手
段よりなる光学輻射線用の伝送線を、分光分析法におい
て分光計を検出器へ接続するために使用する伝送線の用
途。 - 【請求項８】金属イオン汚染物に関して高純度のガラス
質合成二酸化珪素よりなるコアと硼酸酸化物及びフッ素
の少なくとも一方を添加したガラス質合成二酸化珪素よ
りなるクラッディングを備えてなる少なくとも１本の光
ファイバー及び160〜300nmの範囲内の波長をもつ光学輻
射線を透過させるために、光ファイバーをその長さの実
質上全体にわたり−53℃以下の温度へ冷却するための手
段よりなる光学輻射線用の伝送線を、機械用途、医学的
用途、生物学的用途及び処理技法の少なくとも１種にお
いて高出力紫外線光を透過するために使用する伝送線の
用途。
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|---|---|---|---|
| DE3803413A DE3803413C1 (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | |
| DE3803413.1 | 1988-02-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224702A JPH01224702A (ja) | 1989-09-07 |
| JPH0830769B2 true JPH0830769B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=6346674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1022770A Expired - Fee Related JPH0830769B2 (ja) | 1988-02-05 | 1989-02-02 | 光学輻射線用の伝送線及びその用途 |
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| US (1) | US4915474A (ja) |
| EP (1) | EP0326847A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0830769B2 (ja) |
| DE (1) | DE3803413C1 (ja) |
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| JPS59174541A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-10-03 | Hitachi Cable Ltd | 偏波面保存光フアイバ |
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| US4733939A (en) * | 1984-08-18 | 1988-03-29 | Mitsubishi Metal Co., | Radiation-resistant optical conductor |
| GB2201033B (en) * | 1987-02-12 | 1991-01-09 | Stc Plc | Lasers and amplifiers |
-
1988
- 1988-02-05 DE DE3803413A patent/DE3803413C1/de not_active Expired
- 1988-11-29 US US07/277,249 patent/US4915474A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-01-17 EP EP19890100713 patent/EP0326847A3/de not_active Withdrawn
- 1989-02-02 JP JP1022770A patent/JPH0830769B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0326847A2 (de) | 1989-08-09 |
| US4915474A (en) | 1990-04-10 |
| JPH01224702A (ja) | 1989-09-07 |
| EP0326847A3 (de) | 1990-10-24 |
| DE3803413C1 (ja) | 1989-03-30 |
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