5KW級レーザ光用超低損失中空導波路の研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02402036
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宮城 光信 東北大学, 工学部, 教授 (90006263)
• 研究分担者: 松浦 祐司 東北大学, 工学部, 助手 (10241530) ; 斉義 光徳 東北大学, 工学部, 助教授 (60205680)
• キーワード: 赤外レーザ / 中空導波路 / 誘電体内装導波路 / 炭酸ガスレーザ / 一酸化炭素レーザ

研究概要

大出力赤外レーザ光を高効率で伝送することが可能な導波路を実現するために、誘電体内装導波路の低損失化、導波路からの出射ビーム形状の高品質化を主目的として検討を行った。本年度の研究成果は以下の通りである。
1.硫化亜鉛内装銀導波路による炭酸ガスレーザ、一酸化炭素レーザ、エルビウムヤグレーザ伝送誘電体内装導波路用のコーティング材料として、新たに赤外域で屈折率が小さく低損失化が期待でき、また耐久性に富むうえに無毒であるという数多くの利点を有する硫化亜鉛を内装した導波路の製作について検討した。その結果、炭酸ガスレーザ光に対する損失が0.25dB/m(内径1mm)と低損失化が達成され、耐環境性にも優れていることが示された。この硫化亜鉛内装導波路を用いて、新たに一酸化炭素レーザならびにエルビウムヤグレーザの伝送実験を行ったところ、どちらに対しても優れた伝送性能を有していることが明らかになり、特にエルビウムヤグレーザに対しては、パレスエネルギー800mJ、繰り返し周波数10ppsのレーザパルス伝送にも耐え、大エネルギー伝送が可能であることが示された。
2.誘波路製作用母材に関する険討
誘電体内装導波路の製作時に使用する母材材には構造的不整の存在しないことが望ましい。従来の母材には表面粗さや断面形状の歪みが生じていたため、伝送損失や出射ビーム特性に悪影響をぼしていた。そこでそれらの問題を低減するために、新たにアルミチューブ上にポリイミドコーティングを施したものを製作し、それを母材として、導波路を製作した。その結果、低損失性、出射ビーム特性において従来より優れたものが得られるようになった。また更に優れた理想的形状を有する母材として、酸可溶ガラスを母材として用いる方法について基礎的検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kato: "Modes and attenuation constants in circulat howwow vaveguides with sall core diameters for the infrared." IEEE Trans.Microwave Theory Tech.40. 679-685 (1992)
• [文献書誌] S.Abe: "Transmission and attenuation of vector modes in uniformly bent circular hollow waveguides for the infrared" IEEE TranS.microwave Theory Tech.40. 903-909 (1992)
• [文献書誌] 加藤 祐次: "医療分野に応用する炭酸ガスレーザ光用細径伝送路の製作" 表面技術. 43. 18-22 (1992)
• [文献書誌] M.saito: "Radition thermometry for low tempertures using zn infrared hollow waveguide" Opt.Eng.31. 1793-1799 (1992)
• [文献書誌] Y.Matsuura: "BEnding losses and beam profiles of zinc selenide coted silver waveguides for carbon dioxide laser light" Appl.Opt.31. 6441-6445 (1992)
• [文献書誌] K.takatani: "Anomalous loss behaviour in ciucular quartz glass hollow vaveguide with random inner suface around resonance Wavelenght at infra-red" Electron Lett.28. 1813-1814 (1992)
• [文献書誌] Y.Matsuura: "Low-loss metallic hollow waveguides coated with durable and nontoxic ZnS" Appl.Phys.Lett.61. 1622-1623 (1992)
• [文献書誌] Y.matsuura: "Non-toxic dielectric-coated metallic waveguides for medical lasers" Proc.IEEE Lasers Electro-Opt.Soc.652-653 (1992)
• [文献書誌] H.Machida: "Transmission properties of rectangular hollow waveguides for Co_2 laser light" Appl.Opt.31. 7617-7622 (1992)
• [文献書誌] 松浦 祐司: "中空導波路によるエネルギー伝送" 応用物理. 62. 44-46 (1993)