レーザー治療器用光ファイバとして最も広く用いられているのは，石英(SiO₂)ガラスファイバである．しかし，その低損失帯はおおよそ300 nm~2 μmの範囲に限られ，このファイバで実用的な伝送が可能であるのは，短波長側が308 nm XeClエキシマレーザーまで，また長波長側が2.1 μm Ho:YAGレーザーまでである．より長波長の赤外域には，2.94 μm Er:YAGレーザーや10.6 μm CO₂レーザーなど重要な治療用レーザーが存在することから，これら出力光のフレキシブルな伝送を目的に，これまでさまざまな非石英系ファイバの開発が進められてきた．しかし，非石英系のガラスや結晶をコア材料とする中実ファイバ(solid fiber)で実用化しているものは種類が限られ，伝送パワー容量や機械的強度は，なお石英ファイバに及ばないものが多い．

これに対して最近，中空ファイバ(hollow fiber)の高性能化が進み，CO₂レーザーやEr:YAGレーザーの伝送路として実用化されてきた．しかし現状では，高ピークパワーのパルスレーザー光や波長の短い紫外(<300 nm)のレーザー光など，中堅型・中空型いずれのファイバでも伝送の困難なレーザーもあり，これらの伝送には，多関節型ミラー伝送路³⁹⁾が用いられている．

表39・3に代表的なレーザー治療器と主として使用されている伝送路をまとめた．

本節ではまず，光ファイバの損失要因につき一般的な説明をおこない，次に各種伝送路の特性や実際の応用例について紹介する．

39・3・1 光ファイバの損失要因

光ファイバの損失は，内的要因によるもの(固有損失)，不純物や構造的欠陥などの不完全性によるもの，屈曲や接続などの外的要因によるものに分けられる．このうち固有損失がファイバ損失の理論限界を与え，これは，i)屈折率の微小なゆらぎによるレイリー散乱，ii)紫外電子選移吸収(基礎吸収)，i)赤外分子振動(多音子吸収)の三つに起因する．いま，この図有損失をαとすると，その波長依存性は次式で表される．

ここで，A，B₁，B₂，C₁，C₂は正の定数，λが波長で，第1項がレイリー散乱，第2項が電子選移吸収，第3項が多音子吸収を表す．これより，第1項と第2項は波長が短くなるのに従って増大し，第3項は波長が長くなるのに従って増大することがわかる．

ファイバの損失はこれらの重ね合せとして，図39・10に示すようにV字形のスペクトルを示し，理論上の最低損失α_minとそれを与える波長λ_minおよび透過波長域は，上記三つの固有損失曲線の勾配と位置関係により決まる，λ_minが1 μm付近にある石英ガラスファイバは，光通信用として熾烈ともいえる開発競争が繰り広げられ，その伝送損失は1979年に0.2 dB/km，2002年には0.15 dB/kmを切り⁴⁰⁾，理論限界に達している．この石英ファイバが，レーザーパワー伝送路としても広く用いられているのは先に述べたとおりである．より長波長の赤外域で低損失のファイバを得るためには，多音子吸収が長波長帯にある材料を選ぶ必要がある．一般的には，重い元素の化合物で弱い結合力を持った材料がこの条件を満たし，各種の重金属酸化物ガラスファイバ，非酸化物ガラスファイバ，結晶ファイバなどの開発が進められてきた．

39・3・2 石英系ガラスファイバ