(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝搬する中空領域を有する中空管の内部に、Ａｕナノ粒子を溶媒に分散させたＡｕナノ粒子溶液を注入して、前記中空管の内壁に前記Ａｕナノ粒子溶液を付着させるＡｕナノ粒子溶液付着工程と、
前記内壁に付着した前記Ａｕナノ粒子溶液を焼結することにより、化学的安定性を有するＡｕ薄膜を前記内壁に形成するＡｕ薄膜形成工程と、
前記中空管の内部に、Ａｇナノ粒子を溶媒に分散させたＡｇナノ粒子溶液を注入して、前記Ａｕ薄膜の表面に、前記Ａｇナノ粒子溶液を付着させるＡｇナノ粒子溶液付着工程と、
前記Ａｕ薄膜の表面に付着した前記Ａｇナノ粒子溶液を焼結することにより、Ａｇ薄膜を前記Ａｕ薄膜の表面に形成するＡｇ薄膜形成工程と、
前記中空管に、前記Ａｇ薄膜と化学反応して前記光に対して透明な透明薄膜を形成する透明薄膜形成物質を流入させ、前記透明薄膜を前記Ａｇナノ粒子溶液から前記Ａｕ薄膜上に形成する透明薄膜形成工程と
を備える中空ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記透明薄膜形成工程は、前記透明薄膜形成物質としてヨウ素を含むヨウ素溶液を用い、前記ヨウ素溶液と前記Ａｇ薄膜とを一定時間接触させることにより、前記Ａｇ薄膜から前記透明薄膜としてヨウ化銀薄膜を形成する
請求項１に記載の中空ファイバの製造方法。
【請求項３】
光が伝搬する中空領域を有する中空管の内部に、Ａｕナノ粒子を溶媒に分散させたＡｕナノ粒子溶液を注入して、前記中空管の内壁に前記Ａｕナノ粒子溶液を付着させるＡｕナノ粒子溶液付着工程と、
前記内壁に付着した前記Ａｕナノ粒子溶液を焼結することにより、化学的安定性を有するＡｕ薄膜を前記内壁に形成するＡｕ薄膜形成工程と、
前記中空管の内部に、Ｃｕナノ粒子を溶媒に分散させたＣｕナノ粒子溶液を注入して、前記Ａｕ薄膜の表面に、前記Ｃｕナノ粒子溶液を付着させるＣｕナノ粒子溶液付着工程と、
前記Ａｕ薄膜の表面に付着した前記Ｃｕナノ粒子溶液を焼結することにより、Ｃｕ薄膜を前記Ａｕ薄膜の表面に形成するＣｕ薄膜形成工程と、
前記中空管に、前記Ｃｕ薄膜と化学反応して前記光に対して透明な透明薄膜を形成する透明薄膜形成物質を流入させ、前記透明薄膜を前記Ｃｕナノ粒子溶液から前記Ａｕ薄膜上に形成する透明薄膜形成工程と
を備える中空ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記透明薄膜形成工程は、前記透明薄膜形成物質として酸素を用い、前記酸素と前記Ｃｕ薄膜とを一定時間接触させることにより、前記Ｃｕ薄膜から前記透明薄膜として酸化銅薄膜を形成する
請求項３に記載の中空ファイバの製造方法。
【請求項５】
光が伝搬する中空領域を有する中空管の内部に、Ａｕナノ粒子を溶媒に分散させたＡｕナノ粒子溶液を注入して、前記中空管の内壁に前記Ａｕナノ粒子溶液を付着させるＡｕナノ粒子溶液付着工程と、
前記内壁に付着した前記Ａｕナノ粒子溶液を焼結することにより、化学的安定性を有するＡｕ薄膜を前記内壁に形成するＡｕ薄膜形成工程と、
前記中空管の内部に、Ｃｕナノ粒子を溶媒に分散させたＣｕナノ粒子溶液を注入して、前記Ａｕ薄膜の表面に、前記Ｃｕナノ粒子溶液を付着させるＣｕナノ粒子溶液付着工程と、
前記中空管に酸素を含む気体を流通させて燒結・酸化することにより、前記Ｃｕナノ粒子溶液から前記光に対して透明な透明薄膜を前記Ａｕ薄膜上に形成する酸化銅薄膜形成工程と
を備える中空ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空ファイバの製造方法に関する。特に、本発明は、中空ファイバの長手方向に沿って略均一な膜厚の反射層を備える中空ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の中空ファイバとして、中空構造を有するガラスキャピラリと、ガラスキャピラリの内壁にコーティングされた銀薄膜と銀薄膜の表面に形成されたヨウ化銀薄膜とを備える中空ファイバがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１に記載された中空ファイバは、硝酸銀を溶解した銀液とブドウ糖を還元剤とする還元液とを真空ポンプで同時に吸引すると共に混合して、中空光ファイバの母材としてのガラスキャピラリに流入させることにより、ガラスキャピラリの内壁に銀粒子を析出させて銀薄膜を形成する（銀鏡めっき法）。続いて、ガラスキャピラリにヨウ素を溶解させた溶液を注入することにより、銀薄膜の一部をヨウ化銀に化学変化させて中空ファイバを得るものである。
【０００４】
非特許文献１に記載の中空ファイバは、中空構造を有するので、高ピークパワーを有するパルスレーザ光、又は赤外吸収損のため伝送媒体として石英材料を用いることができない波長２μｍ以上の赤外波長帯の光伝送路として用いることができると共に、キャピラリの内壁に銀薄膜と透明層とを備えるので、赤外領域の光の伝送損失を低減できる。
【０００５】
【非特許文献１】J. Harrington, “A Review of IR Transmitting, Hollow Waveguides”, Fiber and Integrated Optics, Vol. 19, pp. 211-227 (2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、非特許文献１に係る中空ファイバは、銀鏡めっき法により銀薄膜を形成するので、銀薄膜は、中空ファイバの長手方向において膜厚分布を有している。また、銀薄膜の一部をヨウ素処理してヨウ化銀薄膜を形成するので、ガラスキャピラリの内壁に形成する銀薄膜は、数μｍ程度の厚膜として形成することを要する。したがって、非特許文献１に係る中空ファイバのヨウ化銀薄膜の表面は、ガラスキャピラリの内壁の鏡面を引き継ぐことができない。更に、ヨウ化銀薄膜の膜厚は、銀薄膜とヨウ素を溶解させた溶液との時間によって制御され、ヨウ素を溶解させた溶液中のヨウ素濃度及び当該溶液の液温等によって反応速度が変化するため、中空ファイバの長手方向にわたって均一な膜厚のヨウ化銀薄膜を得ることが困難である。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、透明薄膜の表面の表面粗さが小さく、中空ファイバの長手方向にわたって略均一な膜厚の透明薄膜を備える中空ファイバの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、光が伝搬する中空領域を有する中空管の内部に、Ａｕナノ粒子を溶媒に分散させたＡｕナノ粒子溶液を注入して、中空管の内壁にＡｕナノ粒子溶液を付着させるＡｕナノ粒子溶液付着工程と、内壁に付着したＡｕナノ粒子溶液を焼結することにより、化学的安定性を有するＡｕ薄膜を内壁に形成するＡｕ薄膜形成工程と、中空管の内部に、Ａｇナノ粒子を溶媒に分散させたＡｇナノ粒子溶液を注入して、Ａｕ薄膜の表面に、Ａｇナノ粒子溶液を付着させるＡｇナノ粒子溶液付着工程と、Ａｕ薄膜の表面に付着したＡｇナノ粒子溶液を焼結することにより、Ａｇ薄膜をＡｕ薄膜の表面に形成するＡｇ薄膜形成工程と、中空管に、Ａｇ薄膜と化学反応して光に対して透明な透明薄膜を形成する透明薄膜形成物質を流入させ、透明薄膜をＡｇナノ粒子溶液からＡｕ薄膜上に形成する透明薄膜形成工程とを備える中空ファイバの製造方法が提供される。
【００１１】
また、上記中空ファイバの製造方法は、透明薄膜形成工程は、透明薄膜形成物質としてヨウ素を含むヨウ素溶液を用い、ヨウ素溶液とＡｇ薄膜とを一定時間接触させることにより、Ａｇ薄膜から透明薄膜としてヨウ化銀薄膜を形成してもよい。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、光が伝搬する中空領域を有する中空管の内部に、Ａｕナノ粒子を溶媒に分散させたＡｕナノ粒子溶液を注入して、中空管の内壁にＡｕナノ粒子溶液を付着させるＡｕナノ粒子溶液付着工程と、内壁に付着したＡｕナノ粒子溶液を焼結することにより、化学的安定性を有するＡｕ薄膜を内壁に形成するＡｕ薄膜形成工程と、中空管の内部に、Ｃｕナノ粒子を溶媒に分散させたＣｕナノ粒子溶液を注入して、Ａｕ薄膜の表面に、Ｃｕナノ粒子溶液を付着させるＣｕナノ粒子溶液付着工程と、Ａｕ薄膜の表面に付着したＣｕナノ粒子溶液を焼結することにより、Ｃｕ薄膜をＡｕ薄膜の表面に形成するＣｕ薄膜形成工程と、中空管に、Ｃｕ薄膜と化学反応して光に対して透明な透明薄膜を形成する透明薄膜形成物質を流入させ、透明薄膜をＣｕナノ粒子溶液からＡｕ薄膜上に形成する透明薄膜形成工程とを備える中空ファイバの製造方法が提供される。
また、上記中空ファイバの製造方法は、透明薄膜形成工程は、透明薄膜形成物質として酸素を用い、酸素とＣｕ薄膜とを一定時間接触させることにより、Ｃｕ薄膜から透明薄膜として酸化銅薄膜を形成してもよい。
【００１３】
また、本発明は、上記目的を達成するため、光が伝搬する中空領域を有する中空管の内部に、Ａｕナノ粒子を溶媒に分散させたＡｕナノ粒子溶液を注入して、中空管の内壁にＡｕナノ粒子溶液を付着させるＡｕナノ粒子溶液付着工程と、内壁に付着したＡｕナノ粒子溶液を焼結することにより、化学的安定性を有するＡｕ薄膜を内壁に形成するＡｕ薄膜形成工程と、中空管の内部に、Ｃｕナノ粒子を溶媒に分散させたＣｕナノ粒子溶液を注入して、Ａｕ薄膜の表面に、Ｃｕナノ粒子溶液を付着させるＣｕナノ粒子溶液付着工程と、中空管に酸素を含む気体を流通させて燒結・酸化することにより、Ｃｕナノ粒子溶液から光に対して透明な透明薄膜をＡｕ薄膜上に形成する酸化銅透明薄膜形成工程とを備える中空ファイバの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る中空ファイバ及び中空ファイバの製造方法によれば、透明薄膜の表面の表面粗さが小さく、中空ファイバの長手方向にわたって略均一な膜厚の透明薄膜を備える中空ファイバの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る中空ファイバの部分断面の一例を示し、（ｂ）は、Ａ−Ａ線における中空ファイバの断面の一例を示す。
【００１６】
（中空ファイバ１の構成）
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る中空ファイバ１は、中空管として所定の長さを有するキャピラリ１０と、鏡面状態を有するキャピラリ１０の内壁を覆って設けられ、中空領域１４を伝搬する光を反射する反射層としての機能を有する金属薄膜としての金（Ａｕ）薄膜１２と、金薄膜１２のキャピラリ１０の内壁と接する面の反対側の表面に化学反応によって形成される透明薄膜としてのヨウ化銀薄膜１３と、キャピラリ１０の外部表面を被覆する保護層１５とを備える。
【００１７】
中空ファイバ１の母材としてのキャピラリ１０は、円筒筒状を有して、所定の波長の光が伝搬する中空領域１４を含んで形成される。中空領域１４は、空気等の気体が充填されている領域である。キャピラリ１０は、内壁が中空領域１４を伝搬する光の波長に対して十分に平滑であって、光学特性に優れると共に耐熱性を有する材料から形成される。キャピラリ１０は、例えば、無機材料としての石英ガラスからなる石英ガラスキャピラリ、高分子材料としての所定のポリマーからなるポリマー樹脂チューブ、又は金属材料としてのステンレススチールからなるステンレススチールパイプ等を用いることができる。
【００１８】
具体的に、本実施の形態においては、内径ｄ１が５００μｍ、外径ｄ２が６５０μｍのフレキシブル性に優れる石英ガラスの細径キャピラリを、キャピラリ１０として用いることができる。また、フレキシブル性に優れると共に破損しにくいキャピラリ１０を用いることが要求される場合、キャピラリ１０として、ポリマー樹脂チューブを用いることができる。また、衝撃に対する強度が高く、破損しにくい特性を有すると共に、大出力のレーザ光の伝送に要求される優れた熱伝導率を有するキャピラリ１０を用いることが要求される場合、キャピラリ１０として、ステンレススチールのパイプを用いることができる。
【００１９】
キャピラリ１０の内壁に設けられる金属薄膜は、腐食及び／又は変色が実質的に発生しない良好な化学的安定性、及び特性の安定性を備える材料から形成される。具体的に、本実施の形態に係る金属薄膜は、キャピラリ１０の内壁に、第１の金属ナノ粒子としての金（Ａｕ）ナノ粒子を原料として、この金ナノ粒子を焼結することにより形成される第１の金属薄膜としての金薄膜１２である。金薄膜１２は、一例として、所定の平均粒子径を有する金ナノ粒子を焼結することにより、光学スキンデプスよりも十分厚い膜厚であって、かつ、数十ｎｍ以下の膜厚ｄ３で形成される。なお、光学スキンデプスとは、光エネルギーがｅｘｐ（−１）に減衰する膜厚ｄで定義され、ｄ＝λ／（４πｋ）で表される式により定義される。なお、λは中空領域１４を伝搬する光の波長であり、ｋは材料の消衰係数である。
【００２０】
なお、中空領域１４を伝搬する光の波長に対して優れた光学的特性（例えば、高い反射率を示す特性）を示すと共に、化学的安定性に優れていれば、金属薄膜を形成する金属ナノ粒子はＡｕナノ粒子に限られない。また、焼結前の金ナノ粒子は、その平均粒子径が１０ｎｍ以下のものを用いる。例えば、平均粒子径が３ｎｍから５ｎｍであるＡｕナノ粒子を用いて、金薄膜１２を形成できる。
【００２１】
所定の光の波長に対して透明に形成される透明薄膜としてのヨウ化銀薄膜１３は、Ａｕナノ粒子とは異なる第２の金属ナノ粒子としての銀（Ａｇ）ナノ粒子を原料として形成される第２の金属薄膜としての銀（Ａｇ）薄膜が化学変化して形成される。具体的に、ヨウ化銀薄膜１３は、金薄膜１２の表面１２ａに所定の膜厚で形成された銀薄膜に対してヨウ素処理を施すことにより、銀薄膜がヨウ化銀薄膜１３へ化学変化して形成される。ヨウ化銀薄膜１３は、可視光領域から赤外光領域の波長帯域の光に対して透明な透明層（誘電体層）として機能する。
【００２２】
ここで、中空ファイバ１内を伝搬する光は、中空領域１４と透明薄膜としてのヨウ化銀薄膜１３との境界、及びヨウ化銀薄膜１３と金薄膜１２との境界で反射を繰り返しながら中空領域１４内を中空ファイバ１の長手方向に沿って伝搬する。中空領域１４とヨウ化銀薄膜１３との境界で反射される光と、ヨウ化銀薄膜１３を透過してヨウ化銀薄膜１３と金薄膜１２との境界で反射された光が同位相であるとき、中空ファイバ内壁の反射率が最大となる。したがって、金薄膜１２の内壁に、伝送する光の波長に応じて精度良く制御された均一な膜厚を有するヨウ化銀薄膜１３を設けることにより、光の伝送損失を低減することができる。本実施の形態においては、ヨウ化銀薄膜１３は、数十ｎｍ以下の膜厚の範囲内で、中空領域１４を伝送する光の波長に応じて設定される膜厚で形成される。すなわち、銀薄膜及びヨウ化銀薄膜１３は、一例として、数十ｎｍ以下の膜厚で形成される。
【００２３】
保護層１５は、キャピラリ１０の外周を覆って形成される。保護層１５は、一例として、熱的特性と化学的特性と機械的特性とに優れた高分子樹脂材料としてのポリイミドから形成される。
【００２４】
（中空ファイバ１の製造方法）
図２Ａから図２Ｆは、本発明の第１の実施の形態に係る中空ファイバの製造工程の一例を示す。
【００２５】
まず、図２Ａの（ａ）に示すように、石英ガラスからなるキャピラリ１０の上部端としての他端１８に、有機溶媒に対して溶解耐性を有するシリンジ２０を装着する。なお、シリンジ２０は、円柱状のピストン２０ａと円筒状のシリンダー２０ｂとから構成され、ピストン２０ａを高精度で駆動するシリンジポンプを構成する。そして、シリンダー２０ｂに、所定の容量の金ナノ粒子溶液４０を収容する。
【００２６】
ここで、金ナノ粒子溶液４０は、所定量の金ナノ粒子を所定の溶媒としての有機溶媒に分散させて調製される溶液である。本実施の形態においては、金ナノ粒子を分散する揮発性に優れた有機溶媒として、トルエンを用いることができる。また、金ナノ粒子溶液４０は、金ナノ粒子を、ヘキサン、又はテトラデカン等の有機溶媒、若しくはテルピネオール等の有機溶剤に分散して調製することもできる。
【００２７】
次に、図２Ａの（ｂ）及び（ｃ）に示すように、シリンジ２０のピストン２０ａを一定速度で押し込み方向（キャピラリ１０の他端１８からキャピラリ１０の先端部１６に向かう方向）に駆動させる。金ナノ粒子溶液４０は、ピストン２０ａの押し込み駆動に応じて、シリンダー２０ｂから一定速度で排出される。そして、排出された金ナノ粒子溶液４０は、キャピラリ１０の内部に注入される。
【００２８】
キャピラリ１０の内部に注入された金ナノ粒子溶液４０は、キャピラリ１０の他端１８から先端部１６の方向に移動するにつれ、キャピラリ１０の内壁に付着する。そして、キャピラリ１０の内壁に付着していない金ナノ粒子溶液４０、すなわち、余分な金ナノ粒子溶液４０は、キャピラリ１０の先端部１６からキャピラリ１０の外部に排出され、図２Ａの（ｃ）に示すように、廃液容器４５に収容される。
【００２９】
続いて、図２Ｂの（ｄ）に示すように、金ナノ粒子溶液４０が内壁に付着したキャピラリ１０を電気炉５０内に設置する。そして、不活性ガスとしての窒素ガス６０をキャピラリ１０の他端１８から先端部１６の側に導入しながら高温熱処理をこのキャピラリ１０に施す。これにより金ナノ粒子溶液４０が焼結して、図２Ｂの（ｅ）に図２Ｂの（ｄ）におけるＢ−Ｂ線の断面図として示すように、数十ｎｍ以下の膜厚の金薄膜１２がキャピラリ１０の内壁に形成される。この場合において形成される金薄膜１２の膜厚は、キャピラリ１０の内壁表面の形状を引き継いで形成される程度の薄い厚さであるので、金薄膜１２の表面１２ａの表面粗さはキャピラリ１０の内壁表面の表面粗さと同程度の粗さとなる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、キャピラリ１０内に導入するガスとして窒素ガス６０を用いたが、窒素ガス６０以外の不活性ガスとしてのアルゴンガス又はヘリウムガスを用いることもできる。また、キャピラリ１０内に空気を導入して、金ナノ粒子溶液４０が内壁に付着したキャピラリ１０に熱処理を施すこともできる。
【００３１】
また、熱処理は、十分な光学特性及び機械的強度が得られると共に、金薄膜１２とキャピラリ１０とが十分な付着力をもって密着する程度に十分に高い密度の金薄膜１２を形成することのできる温度以上で実施される。更に、熱処理は、金ナノ粒子溶液４０に含まれる金ナノ粒子が凝集して、所定値以上の粒子径の粒子を有する金薄膜が形成されることのない温度以下で実施される。本実施の形態においては、一例として、窒素ガス６０をキャピラリ１０内に流しつつ、２００℃以上３００℃以下の範囲の温度の熱処理をこのキャピラリ１０に施す。なお、キャピラリ１０の外周に保護層１５が設けられている場合であっても、保護層１５をポリイミドから形成している場合、熱処理の２００℃以上３００℃以下の温度範囲では、ポリイミドは実質的に熱分解等によって変質しない。
【００３２】
次に、図２Ｃの（ｆ）から（ｈ）及び図２Ｄの（ｉ）に示すように、図２Ａの（ａ）から（ｃ）に示した金薄膜１２の形成工程と同様にして、銀薄膜１７を形成する。すなわち、まず、図２Ｃの（ｆ）に示すように、金薄膜１２が内壁に形成されたキャピラリ１０の他端１８にシリンジ２０を装着する。そして、シリンダー２０ｂに、所定の容量の第２の金属ナノ粒子溶液としての銀ナノ粒子溶液４２を収容する。本実施の形態においては、第２の金属ナノ粒子溶液は、第２の金属ナノ粒子としての銀（Ａｇ）ナノ粒子を所定の有機溶媒に分散させて調製される。ここで、本実施の形態においては、銀ナノ粒子を分散する揮発性に優れる有機溶媒として、トルエンを用いることができる。また、銀ナノ粒子溶液４２は、銀ナノ粒子を、ヘキサン、又はテトラデカン等の有機溶媒に分散して調製することもできる。
【００３３】
次に、図２Ｃの（ｇ）及び（ｈ）に示すように、シリンジ２０のピストン２０ａを一定速度で押し込み方向に駆動させる。銀ナノ粒子溶液４２は、ピストン２０ａの押し込み駆動に応じて、シリンダー２０ｂから一定速度で排出される。そして、排出された銀ナノ粒子溶液４２は、キャピラリ１０の内部に注入される。キャピラリ１０の内部に注入された銀ナノ粒子溶液４２は、キャピラリ１０の他端１８から先端部１６の方向に移動するにつれ、キャピラリ１０の内壁に形成された金薄膜１２の表面に付着する。そして、金薄膜１２の表面に付着していない銀ナノ粒子溶液４２、すなわち、余分な銀ナノ粒子溶液４２は、キャピラリ１０の先端部１６からキャピラリ１０の外部に排出され、図２Ｃの（ｈ）に示すように、廃液容器４５に収容される。
【００３４】
続いて、図２Ｄの（ｉ）に示すように、銀ナノ粒子溶液４２が金薄膜１２の表面に付着したキャピラリ１０を電気炉５０内に設置する。なお、金薄膜１２の表面に付着する銀ナノ粒子溶液４２の厚さは、金薄膜１２の表面の形状を引き継いで形成される程度の薄い厚さであるので、銀ナノ粒子溶液４２の表面（銀ナノ粒子溶液４２と金薄膜１２とが接している面の反対側の面）の表面粗さは、金薄膜１２の表面粗さと同程度の小さな粗さとなる。
【００３５】
そして、窒素ガス６０をキャピラリ１０の他端１８から先端部１６の側に導入しながら高温熱処理をこのキャピラリ１０に施す。これにより銀ナノ粒子溶液４２が焼結して、図２Ｄの（ｊ）に示すように、数十ｎｍ以下の膜厚の銀薄膜１７が金薄膜１２の表面上に形成される。この場合において、銀薄膜１７の膜厚は、金薄膜１２の表面の形状を引き継いで形成される程度の薄い厚さであるので、銀薄膜１７の表面粗さは金薄膜１２の表面の表面粗さと同程度の粗さとなる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、キャピラリ１０内に導入するガスとして窒素ガス６０を用いたが、窒素ガス６０以外の不活性ガスのアルゴンガス又はヘリウムガスを用いることもできる。また、キャピラリ１０内に空気を導入して、銀ナノ粒子溶液４２が内壁に付着したキャピラリ１０に熱処理を施すこともできる。
【００３７】
続いて、図２Ｅの（ｋ）に示すように、銀薄膜１７が形成されたキャピラリ１０の他端１８にシリンジ２０を再び装着する。そして、シリンダー２０ｂに、所定の容量の透明薄膜形成物質としてのヨウ素溶液４４を収容する。本実施の形態に係るヨウ素溶液４４は、有機溶媒としてのシクロヘキサンに約１％の濃度でヨウ素を溶解して調製した溶液である。
【００３８】
次に、図２Ｅの（ｌ）及び（ｍ）に示すように、シリンジ２０のピストン２０ａを一定速度で押し込み方向に駆動させる。ヨウ素溶液４４は、ピストン２０ａの押し込み駆動に応じて、シリンダー２０ｂから排出される。そして、排出されたヨウ素溶液４４は、キャピラリ１０の内部に注入される。キャピラリ１０の内部に注入されたヨウ素溶液４４は、数秒間から数分間、銀薄膜１７と接触してキャピラリ１０の先端部１６からキャピラリ１０の外部に排出される。そして、排出されたヨウ素溶液４４は、図２Ｅの（ｍ）に示すように、廃液容器４５に収容される。
【００３９】
本実施の形態において、キャピラリ１０内に注入されたヨウ素溶液４４と銀薄膜１７とが化学反応する。つまり、銀薄膜１７を構成する銀とヨウ素溶液４４中のヨウ素とが化合する。そして、この化合により、銀薄膜１７の全てがヨウ化銀薄膜１３となる。ここで、金薄膜１２の表面上に銀薄膜１７は形成されているので、銀とヨウ素との化学反応は銀薄膜１７と金薄膜１２との境界において停止する。すなわち、本実施の形態において金薄膜１２は、銀薄膜１７中の銀とヨウ素溶液４４中のヨウ素との化学反応を停止させる反応停止層としての機能を有する。したがって、本実施の形態においては、キャピラリ１０内に注入されたヨウ素溶液４４と銀薄膜１７との接触時間が所定の時間以上であれば、ヨウ素溶液４４と銀薄膜１７との接触時間を厳密に制御することを要さない。
【００４０】
また、銀薄膜１７の表面粗さは金薄膜１２の表面の表面粗さと同程度の粗さを示しており、銀薄膜１７の表面粗さは、中空領域１４を伝搬する光の波長に比べて十分小さい。そして、銀薄膜１７が化学変化して形成されるヨウ化銀薄膜１３の表面１３ａ（金薄膜１２と接している面の反対側の表面であって、中空領域１４と接する面）の表面粗さも、銀薄膜１７と同様に中空領域１４を伝搬する光の波長に比べて十分小さいものとなる。
【００４１】
続いて、図２Ｆの（ｎ）に示すように、キャピラリ１０の他端１８側から先端部１６の側に向けて、洗浄用の有機溶媒であって揮発性の高いエタノール等の有機溶剤をキャピラリ１０に注入する。そして、キャピラリ１０の内部を洗浄したのち、キャピラリ１０の内部を乾燥させ、その後、キャピラリ１０の外周に保護層１５を設けることにより、図２Ｆの（ｏ）に示すような、本実施の形態に係る中空ファイバ１が得られる。
【００４２】
なお、本実施の形態においてはシリンジポンプを溶液の輸送に用いたが、シリンジポンプの代わりに蠕動ポンプを用いることもできる。蠕動ポンプは、弾力性を有するチューブを波状に収縮させて溶液を輸送する。蠕動ポンプによれば、シリンジポンプと同様に、溶液の輸送速度を高精度で制御できる。したがって、蠕動ポンプによってもシリンジポンプと同様に、キャピラリ１０の内壁、及び金薄膜１２の表面に所定の薄膜を略均一の膜厚で形成することができる。
【００４３】
（第１の実施の形態の効果）
本発明の第１の実施の形態に係る中空ファイバ１は、化学的に安定な金薄膜１２の上に中空ファイバ１の長手方向に沿って略均一な膜厚の銀薄膜１７を形成して、形成した銀薄膜１７の全てをヨウ化銀薄膜１３に化学変化させることができる。そして、本実施の形態に係る中空ファイバ１は、中空ファイバ１の長手方向に沿って膜厚が略均一であると共に、キャピラリ１０の内壁の表面粗さと同程度の小さな表面粗さを有する透明薄膜としてのヨウ化銀薄膜１３を形成することができる。
【００４４】
したがって、本実施の形態に係る中空ファイバ１は、中空ファイバ１の長手方向に沿って、金薄膜１２及びヨウ化銀薄膜１３の膜厚が略均一となり、キャピラリ１０の内壁の表面粗さと同程度の表面粗さを有するヨウ化銀薄膜１３を形成することができるので、遠赤外光を含む赤外光を伝送することができると共に、赤外光の波長より短い波長の光（例えば、可視光領域の光）を、例えばガイド光として重畳して伝送することができる。
【００４５】
また、本実施の形態に係る中空ファイバ１は、鏡面に近似する表面を有するヨウ化銀薄膜１３を備えるので、赤外波長帯のレーザ光を高出力で伝送した場合であっても、破壊閾値を向上させることができる。すなわち、本実施の形態に係る中空ファイバ１は、可視光から赤外光の波長帯域の光を伝送することができ、高出力、短パルスのレーザ光のような空間的又は時間的に非常にピークパワーが高いレーザ光に対しても、破壊閾値を向上させることができる。これにより、長期安定性を有すると共に、機械的強度の高い中空ファイバ１を提供することができる。
【００４６】
すなわち、本発明の実施の形態に係る中空ファイバ１は、中空領域１４と金薄膜１２及び透明薄膜とで光を伝送するので、石英光ファイバでは伝送損失が大きいために使用ができない伝送波長帯の光の伝送に用いることができ、また、ピークパワーが高い光の伝送に用いることができる。したがって、本実施の形態に係る中空ファイバ１は、例えば、医療、工業加工、計測、分析（例えば、ガス組成、濃度の分析）、化学等の分野において遠赤外領域（例えば、波長２μｍ以上）等の光の光エネルギーの伝送を実施する際に用いることができる。具体的には、波長２．９４μｍ帯のＥｒ−ＹＡＧレーザ、波長５μｍ帯のＣＯレーザ、又は波長１０．６μｍ帯のＣＯ２レーザ等のレーザ光の伝送に、本実施の形態に係る中空ファイバ１を用いることができる。
【００４７】
また、本発明の実施の形態に係る中空ファイバ１の製造方法によれば、キャピラリ１０の内壁に付着する金ナノ粒子溶液４０は微量であり、また、余分な金ナノ粒子溶液４０は、先端部１６から排出されて他の中空ファイバの製造に再利用できる。したがって、原料としての金ナノ粒子溶液４０の利用効率は高く、製造コストを大幅に低減でき、製造効率を大幅に向上させることができる。
【００４８】
［第２の実施の形態］
【００４９】
図３（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る中空ファイバの部分断面の一例を示し、（ｂ）は、Ａ−Ａ線における中空ファイバの断面の一例を示す。
【００５０】
第２の実施の形態に係る中空ファイバ１ａは、第１の実施の形態に係る中空ファイバ１が備えるヨウ化銀薄膜１３が、酸化銅薄膜１９となった点を除き、中空ファイバ１と略同様の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００５１】
（中空ファイバ１ａの構成）
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る中空ファイバ１ａは、キャピラリ１０と、鏡面状態を有するキャピラリ１０の内壁を覆って設けられる金薄膜１２と、金薄膜１２のキャピラリ１０の内壁と接する面の反対側の表面に化学反応によって形成される酸化銅薄膜１９と、キャピラリ１０の外部表面を被覆する保護層１５とを備える。本実施の形態に係る酸化銅薄膜１９は、第１の実施の形態に係るヨウ化銀薄膜１２と同様に、赤外領域の波長範囲の光に対して透明薄膜としての機能を有する。
【００５２】
（中空ファイバ１ａの製造方法）
第２の実施の形態に係る中空ファイバ１ａの製造方法は、第１の実施の形態に係る中空ファイバ１の製造方法と金薄膜１２の形成までは同一であり、その後の工程も略同様である。以下、相違点について説明する。
【００５３】
まず、図２Ｃの（ｆ）から（ｈ）及び図２Ｄの（ｉ）と同様にして、銅薄膜を金薄膜１２上に形成する。すなわち、まず、金薄膜１２が内壁に形成されたキャピラリ１０の他端１８にシリンジ２０を装着する。そして、シリンダー２０ｂに、所定の容量の第２の金属ナノ粒子溶液としての銅（Ｃｕ）ナノ粒子溶液を収容する。なお、銅ナノ粒子を分散させる分散媒としての溶媒は、ヘキサン、トルエン、又はテトラデカン等の有機溶媒を用いることができる。
【００５４】
そして、図２Ｃの（ｇ）及び（ｈ）と同様にして、シリンジ２０のピストン２０ａを一定速度で押し込み方向に駆動させる。銅ナノ粒子溶液は、ピストン２０ａの押し込み駆動に応じて、シリンダー２０ｂから一定速度で排出される。そして、排出された銅ナノ粒子溶液は、キャピラリ１０の内部に注入される。キャピラリ１０の内部に注入された銅ナノ粒子溶液は、キャピラリ１０の他端１８から先端部１６の方向に移動するにつれ、キャピラリ１０の内壁に形成された金薄膜１２の表面に付着する。そして、金薄膜１２の表面に付着していない銅ナノ粒子溶液、すなわち、余分な銅ナノ粒子溶液は、キャピラリ１０の先端部１６からキャピラリ１０の外部に排出され、廃液容器４５に収容される。
【００５５】
続いて、図２Ｄの（ｉ）と同様にして、銅ナノ粒子溶液が金薄膜１２の表面に付着したキャピラリ１０を電気炉５０内に設置する。そして、所定濃度の酸素ガス又は酸素を所定の濃度で含むガスをキャピラリ１０の他端１８から先端部１６の側に導入しながら高温熱処理（例えば、熱処理温度が２５０℃から３５０℃）をこのキャピラリ１０に施す。これにより銅ナノ粒子溶液が、酸化銅へと焼結・酸化され、数十ｎｍ以下の膜厚の酸化銅薄膜１９が金薄膜１２の表面上に形成される。これにより、第２の実施の形態に係る中空ファイバ１ａが得られる。
【００５６】
（中空ファイバ１ａの製造方法の変形例）
第２の実施の形態に係る中空ファイバ１ａの製造方法の変形例は、第２の実施の形態に係る中空ファイバ１ａの製造方法と金薄膜１２の表面に銅ナノ粒子溶液を付着させる工程までは略同一の工程であり、その後の工程も略同様である。以下、相違点について説明する。
【００５７】
まず、図２Ｃの（ｆ）から（ｈ）と同様にして、銅ナノ粒子溶液を金薄膜１２上に付着させる。続いて、図２Ｄの（ｉ）に示すように、銅ナノ粒子溶液が金薄膜１２の表面に付着したキャピラリ１０を電気炉５０内に設置する。そして、不活性ガス（一例として、窒素ガス６０）をキャピラリ１０の他端１８から先端部１６の側に導入しながら高温熱処理をこのキャピラリ１０に施す。これにより銅ナノ粒子溶液が焼結して、図２Ｄの（ｊ）と同様に、数十ｎｍ以下の膜厚の銅薄膜が金薄膜１２の表面上に形成される。
【００５８】
次に、銅薄膜が形成されたキャピラリ１０の他端１８から先端部１６に向けて所定の濃度の酸素ガス又は酸素を所定の濃度で含むガスを流通させ、金薄膜１２の表面上に形成された銅薄膜を酸化させることにより、数十ｎｍ以下の膜厚の酸化銅薄膜１９を金薄膜１２の表面上に形成する。これにより、第２の実施の形態に係る中空ファイバ１ａが得られる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（ａ）は、第１の実施の形態に係る中空ファイバの部分断面図であり、（ｂ）は、Ａ−Ａ線における中空ファイバの断面図である。
【図２Ａ】第１の実施の形態に係る中空ファイバの製造工程を示す図である。
【図２Ｂ】第１の実施の形態に係る中空ファイバの製造工程を示す図である。
【図２Ｃ】第１の実施の形態に係る中空ファイバの製造工程を示す図である。
【図２Ｄ】第１の実施の形態に係る中空ファイバの製造工程を示す図である。
【図２Ｅ】第１の実施の形態に係る中空ファイバの製造工程を示す図である。
【図２Ｆ】第１の実施の形態に係る中空ファイバの製造工程を示す図である。
【図３】（ａ）は、第２の実施の形態に係る中空ファイバの部分断面図であり、（ｂ）は、Ａ−Ａ線における中空ファイバの断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１、１ａ  中空ファイバ
１０  キャピラリ
１２  金薄膜
１２ａ、１３ａ  表面
１３  ヨウ化銀薄膜
１４  中空領域
１５  保護層
１６  先端部
１７  銀薄膜
１８  他端
１９  酸化銅薄膜
２０  シリンジ
２０ａ  ピストン
２０ｂ  シリンダー
４０  金ナノ粒子溶液
４２  銀ナノ粒子溶液
４４  ヨウ素溶液
４５  廃液容器
５０  電気炉
６０  窒素ガス
７０  有機溶剤
【図１】
0005024113.tif 000002
【図２Ａ】
0005024113.tif 000003
【図２Ｂ】
0005024113.tif 000004
【図２Ｃ】
0005024113.tif 000005
【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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