JPS5918904A - 金属膜を有する光フアイバ - Google Patents

金属膜を有する光フアイバ

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JPS5918904A
JPS5918904A JP57127512A JP12751282A JPS5918904A JP S5918904 A JPS5918904 A JP S5918904A JP 57127512 A JP57127512 A JP 57127512A JP 12751282 A JP12751282 A JP 12751282A JP S5918904 A JPS5918904 A JP S5918904A
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JP
Japan
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optical fiber
energy
hollow
light
fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP57127512A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyoshi Matsumura
宏善 松村
Toshio Katsuyama
俊夫 勝山
Yasuo Suganuma
菅沼 庸雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP57127512A priority Critical patent/JPS5918904A/ja
Publication of JPS5918904A publication Critical patent/JPS5918904A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/032Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、無電解メッキ液を用いて、中空光ファイバの
内壁面に金属薄膜を形成した赤外透過光ファイバに係シ
、特にエネルギーの高いレーザ光を導波させるに好適な
可撓性のある光ファイバに関する。
近年、石英ガラス系光フアイバ以外に、非石英系の光フ
ァイバが波長2〜3μIn用の超低損失光ファイバある
いは波長10.6μmのCO2レーザ用エネルギー導光
路として研究されている。これらの非石英系の材料とし
ては、■重金属酸化物ガラス、■ハロゲン化物の結晶あ
るいはガラス、■カルコゲナイドガラスなどが考えられ
ている。
重金属酸化゛吻ガラスの具体例としては、GeO2ガラ
ス(015hansky 、 R,and 5cher
er、 o、 w、 。
”High GeO20ptical Wavegui
des、” 5 thEurope4n Confer
ence on QpticaICorrmunica
tion 12.55ept、1979)、TeO2ガ
ラス(Boniort et al 、 ■nfr2r
ed QlassOptical Fibres fo
r 4 and 10 MicronBands”、5
 th European Conference o
nQpt 1cal Communicat ion、
 pp、 61−64.5ept。
1980)などが知られている。
ハロゲン化物としては、KR,S−5結晶(TIBr−
TII ) (8,Sakuragi etal、 ”
InfraredTransmission Capa
bilities of ’ph211iumHali
de and 5ilLler Hal ide Qp
ticalFibers”、American Cer
amic 5occity 82nd Annual 
Meeting (Checago)、Apr、 19
80あるいは、Y、 MimUra et al、 ”
Growth ofpiber Cuystals f
or Infrared QpticalWavegu
ide”、Japanese Journal of 
AppliedpHysics、vol、19.no、
5.pp、L269−L272゜MaY1980)、G
dF3−BaFz−ZrF4 ガラス(三田地ら、「フ
ッ化物光ファイバの作製」、「昭和55年度電子通信学
会光・電波部門全国大会講演論文集」番号360.p、
360.1980年9月)が研究されている。
−また、カルコゲナイドガラスとしては、AS2S3ガ
ラス(N、 S、 Kapany et al、 ”R
ecentDevelopement  in Inf
rared l;”1ber Qptics、”:[n
frared Physics、 vol、 5. p
p、 69−80 。
1965 ) 、G e  P  Sガラス(S、 5
hibata etaL ” G e −P−8Cha
 Icogenide Glasspibers、 ”
Japanese Journal of Appli
edpHysics、vol、19. no、 10.
 pp、 L603−■、605 、 Oct、198
0 )が知られている。
さて、前述の非石英系材料は、波長2μm以上で透明で
あるため、一般に融点あるいは軟化点が低いという特徴
を有する。壕だ、これらの光ファイバは、伝送する光エ
イルギーを誘電体媒質中を伝搬させるものである。これ
らのために、例えばCO2レーザのような20W、10
0Wといった訓いエネルギーの光を伝送させるには、材
料中に含まれる不純物を除去する事が光吸収に基づく熱
破壊において必要である。壕だ光フアイバ中の光強度が
大きくなると、いわゆる破壊に至らなくても材料の非線
形光学効果に基つく光と音波との相互作用によって、光
の進行方向と逆の方向への誘導ラマン散乱、誘導ブリユ
アン散乱が生ずるため、送れる光の工坏ルギーがそれだ
け減少し、エネルギー伝送容量が低下する。低損失な石
英系光ファイバー”Cは、Nd−YAGレーザ光の波長
1.06.cmおよび連続発振の下で100W/mm2
程度の値が実証されているのみである。通常の光ファイ
バにおいて、可撓性をもだせるだめには、光ファイバの
直径は1■以下にすることが必要で、例えば直径が1胴
の場合においては約80Wの光エネルギーを送ることが
限界に近いという事になる。以上のように、従来開発さ
れている光ファイバでは光ファイバのエネルキー耐力、
パワ耐力、および光吸収に基つく熱破壊において伝送容
量に制限があるという欠点があった。
−また例えばNd−YAGレーザのような1.06μn
〕やCO2レーザのような波長が1086μmの光は目
に見えないため、目的の場所にレーザ光を照射するため
には例えばHe−Neレーザのような可視光のレーザを
別途導波させることが必要である。
しかし従来の赤外透過光ファイバ、特に10.6μm用
の光ファイバでは0.633μmの光を透過出来ないと
いう欠点があった。
本発明の目的は、上述の欠点すなわち伝送可能エネルギ
ーの制約、伝送させる光の波長の制約を防ぎ、安定に高
い光エネルギーを伝送できる光ファイバを提供すること
にある。
従来、高い光エネルギーを伝送させる導光路とし−C;
佳、光ファイバの他にレーザメスで用いられる鏡を用い
た導光路が−りる。こ扛は、光エネレギーを空間中伝送
させl−ため発熱寿どの問題がないが、光を曲けるため
に鏡を用いるため、可撓性がなく、導光路が大きいとい
う欠点があった。本発明は光ファイバの可撓性と上記導
光路の空間伝搬による光エネルギー伝送性とをミックス
したものである。本発明の光ファイバを図を用いて説明
する。第1図は、本発明の光ファイバの断面図である。
光ファイバは中空であり、中空部1には乾燥空気等が送
られる。ガラス管3の内壁にはAU。
Ni、Ag、Cu等の金属膜2が形成されている。
伝送エネルギーは中空部1を伝送し、金属膜2で反射し
ながら伝搬する。これらの構造の光ファイバは、外径0
.5〜3mJI+程度、内径0.2〜1.5喘程度であ
るが、中空であるため可撓性に富んでいる。
金属の屈折率は一部をのぞいて複素数で表わされ、誘ぼ
体に比べては吸収損失が大きい。金属導波路中を伝送す
るモードは各種存在するが、ここではTEモードを考え
るとその吸収係数αpqは近似的に次式で示される。こ
こでサフィックスp。
qは伝搬モードのモード次数を示す。
ただし a:導波路の半径 λ:光の波長 R:導波路の曲げ半径 シ:金属の複素屈折率 −n−jk  (r+;爽数部、k:虚数部)Llpq
 :各モードの伝搬定数に関する定数でベッセル関数の
苓根である。
金属の複索屈折率は一般に10.6μmの光波長では第
1衣のようになる。
第1表 金属の複素屈折率 式(1)における右辺第2項は導波路を半径Rで曲げた
時の曲げ損失の増加を示すものである。
ここでは−例として、銀Agの場合を例にとって説明す
る。複索屈折率を(2)式に代入し半径400μmの導
波路の場合にはTE olモードに対しαo1=1.4
 X 10−3(1+3.23/R2) (m−’) 
  (3)を得る。これより半径400μrnの金属導
波管では曲げ半径Rが10crnの場合においても1m
でα0−0.45となシ伝送撰失は約63%と従来の光
ファイバを用いたCO2レーザ光導光路に比べて非常に
小さい。また曲げ半径Rが1mの場合にはα0−5、9
 X 10−3となり伝送損失は無視出来る。筐た上聞
数値的考察は例えば波長0.63μmのHe −Neレ
ーザ光に対しても適応出来る。dAgの0.63μmに
おける複索屈折率はほぼn=0.19−j4.3で与え
られるため、前記と同様の400μm半径の導波路の場
合にはα11 =5.5 Xi O−’となシ伝送可能
である。以上のように金属膜をもつ導波路では可視光に
おいても伝送可能という大きな特徴をもつ。
KR8−5といった誘電体光ファイバでは、光ファイバ
の両端面からの反射損失は無視出来ないほどに大きい。
例えばK RS−5では両端面からの反射は28%も存
在する。この反射光はレーザに帰還し発振を乱す原因に
もなる。しかし金属の場合にはエネルギーのほとんどが
中空部を伝搬するため反射による損失はほとんどないと
いってよい。
−また光エネルギーは中空部を通るため冒出力レーザ光
を入射することが出来る。
以下、本発明の詳細な説明する。
直径5m+n、内径4m+nの石英ガラス管を2ooo
cの高温で線引し、直径1.2mm、内径0.8調の中
空光ファイバを得た。この中空ガラス管内に、圧縮ポン
プを使用して主成分が塩化スズとパラジウムの混合液を
注入し表面をカツセイ処理した後、高純度化学研究新製
のNlの無電解メッキ液N1−801を再び圧縮ポンプ
を用いて圧入した。メッキ液は常に移動している。光フ
ァイバを温度75Cに保温し、2時間後にNi−801
メツキ液を除去した所、石英ガラス管の内面に厚み10
μmの高純度ニッケル膜が積層した。さらに同社製Ag
無電解メツギ液S−900を注入し、80Cで3時間保
持すると厚み10μmの銀膜が積層した。
この金属膜を有する1m長さの石英光ファイバに出力1
00Wの10.6μmの光を入射しだ新約40%の光出
力が得られた。この伝送損失は金属表面よりの散乱が太
きくいため、この光ファイバを約1000Cの電気炉に
挿入して、ファイアポリッシュした所、透過率は60%
に増加し、充分レーザメス用光ファイバとして使用出来
ることがわかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の中空光ファイバの断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 ガラス管の内壁にN i 、 A g 、 A 
    u 、 Cuからなる群より選択された少なくとも1金
    属からなる金属膜を有し、中空であり、且つエネルギー
    伝送用に用いることを特徴とする金属膜を有する光ファ
    イバ。
JP57127512A 1982-07-23 1982-07-23 金属膜を有する光フアイバ Pending JPS5918904A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61197179A (ja) * 1984-12-07 1986-09-01 ヴアルテル・シユテイヒト 組立て部品もしくは工作物用の操作装置
JPS63266404A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Hitachi Cable Ltd 中空光導波路及びその製造方法
KR20010037798A (ko) * 1999-10-20 2001-05-15 이명일 경면 반사를 이용한 광 전송 튜브
JP2007210816A (ja) * 2006-02-08 2007-08-23 Jsr Corp チューブ内面へのアルミニウム膜の成膜方法
JP2007286315A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Totoku Electric Co Ltd 耐熱赤外中空ファイバ

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