JP2009265346A - 接合光学部品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２個以上の光学材料が接着剤を用いることなく接合された接合光学部品とその製造方法を提供すること。
【解決手段】２個以上の光学材料（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＹＡＧ結晶）１とこれ等光学材料間に設けられ材料間の反射を防止する誘電体多層膜２とを具備した特定波長域を透過させる接合光学部品であって、光学材料とその両面に原子層堆積（ＡＬＤ）法により成膜された両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜とで構成される２個以上の誘電体多層膜構造体10がその誘電体多層膜を介し直接接合されて成ることを特徴とする。また、接合光学部品の製造方法は、光学材料の両面にＡＬＤ法により両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜を同時に成膜して誘電体多層膜構造体を製造し、得られた２個以上の誘電体多層膜構造体をその誘電体多層膜を介し直接接合して接合光学部品を製造することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、２個以上の光学材料とこれ等光学材料間に設けられる誘電体多層膜とを具備した特定波長域を透過させる接合光学部品に係り、特に、２個以上の光学材料が接着剤を用いることなく接合された接合光学部品とその製造方法に関するものである。

レーザプリンタ、バーコードリーダ、カメラ、望遠鏡、顕微鏡等多くの光学部品においては、反射防止膜やミラー等が用いられている。その中でも、反射防止膜はもっとも一般的に使用されており、特定波長域の反射を低減させるため誘電体多層膜で構成されている場合が多い。

ところで、光学部品の中には２個以上の光学材料（レンズ、光学結晶等単体で構成される光学材料と、結晶基板とこの基板面上にエピタキシャル成長させた他の結晶とで構成される光学材料等が例示される）を接合して使用する接合光学部品が多くある。

代表的な接合光学部品の例として、カメラレンズの色収差を補正するために屈折率の波長分散が異なる複数のレンズを貼り合わせて構成した接合レンズ、レーザ結晶（ＹＡＧ）と第二次高調波結晶（ＫＴＰ）を接合させた一体型接合グリーンレーザ素子、ＣＣＤ撮像素子のモアレを除去するために光線を分離する２枚の水晶板を貼り合わせて構成した接合波長板、ファラデー回転角の温度特性が異なる２枚のファラデー回転子を貼り合わせて構成した温度安定型光アイソレータ等が知られている。

また、２個以上の光学材料の接合には、同じ光学材料を接合する場合と、異なった光学材料を接合する場合があり、これ等光学材料の接合により光学的機能を向上させたり、全く新しい機能を持たせたりすることができる。

ところで、２個以上の光学材料を接合する場合、光学材料界面の反射損失を低減させる方法を考慮する必要がある。

そして、例えば、接合させる２個の光学材料の使用波長における屈折率が等しければ、これ等光学材料と同じ屈折率の接着剤を用いて接着することにより反射損失を低減させることができる。

また、２個の光学材料の使用波長における屈折率が異なる光学材料を接合させる場合には、接合させる光学材料の中間屈折率を有する接着剤を使用する方法がある。しかし、この方法においては、光学材料と接着剤の界面に屈折率差が生じるため、反射損失を極端に低減させることはできない。もう一つの方法は、接合に用いる接着剤の屈折率に対する反射防止膜を光学材料の接合側面に成膜してから、接着剤を用い接合する方法である。この方法であれば、反射防止膜の作用により反射損失を極端に低減させることが可能となる。

尚、接合させる光学材料の屈折率がほとんど同じでかつ熱圧着可能な場合には、例外的に接着剤を用いることなく直接熱圧着する方法もある。しかし、この方法は光学材料の熱膨張係数や表面状態、結晶格子間隔等の影響を受けるため、実用的な組み合わせはわずかしかない。

上記した中で最も多く用いられている接合方法は、接着剤を用いかつ接着剤に対する反射防止膜を光学材料に施して（通常の反射防止膜は空気に対する反射防止膜である）接着する方法である。

これ等の光学材料に施される反射防止膜は、上述したように誘電体多層膜で構成されている場合が多く、多層膜の成膜方法は、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法やスパッタリング法が一般的である。また、通常、光学材料（基板）の片面に上記多層膜が施されるが、近年、基板の両面に多層膜が施される場合も多い。

そして、特許文献１と特許文献２には、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法により光学フィルターの製造が可能であることが記載され、このＡＬＤ法による成膜法では、基板両面同時に多層膜の成膜が可能であることが記載されている。
特開２００２−２７７６２８号公報 特開２００４−１７６０８１号公報

ところで、２個以上の光学材料と反射防止膜としての誘電体多層膜を具備した特定波長域を透過させる接合光学部品において、上記誘電体多層膜が施された２個以上の光学材料を上述したように接着剤で接合した場合、得られた接合光学部品が高温高湿といった過酷な環境条件に置かれると、接着剤として用いられている樹脂材料（有機材料）が変質してしまう問題があった。更に、接合光学部品がレーザ用光学部品の場合、上記接着剤の僅かな吸収によりダメージを受けてしまうこともあった。このような状況から、接着剤を用いない接合光学部品の開発が望まれている。

そこで、本発明の課題とするところは、２個以上の光学材料が接着剤を用いることなく接合された接合光学部品とその製造方法を提供することにある。

そこで、本発明者は、上記課題を解決するため、広く利用されている真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、スパッタリング法等の成膜方法に代えて、特許文献１や特許文献２に記載されている原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法を採用すると共に、光学材料の両面に両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜が成膜された２個以上の誘電体多層膜構造体を、接着剤を用いることなく誘電体多層膜を介し圧着させたところ、容易に接合されて接合光学部品が得られることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見により完成されている。

すなわち、請求項１に係る発明は、
接合される２個以上の光学材料とこれ等光学材料間に設けられ材料間の反射を防止する誘電体多層膜とを具備した特定波長域を透過させる接合光学部品において、
光学材料とその両面に原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法により成膜された両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜とで構成される２個以上の誘電体多層膜構造体が、その誘電体多層膜を介し直接接合されて成ることを特徴とするものである。

また、請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の接合光学部品の製造方法において、
光学材料の両面に原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法により両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜を同時に成膜して２個以上の誘電体多層膜構造体を製造し、得られた２個以上の誘電体多層膜構造体をその誘電体多層膜を介し直接接合して接合光学部品を製造することを特徴とする。

次に、請求項３に係る発明は、
請求項２に記載の発明に係る接合光学部品の製造方法において、
上記光学材料の材質が、ガラス、セラミック、石英、結晶のいずれかであることを特徴とし、
請求項４に係る発明は、
請求項２または３に記載の発明に係る接合光学部品の製造方法において、
ＡＬＤ装置内において、２個以上の誘電体多層膜構造体を、その誘電体多層膜の成膜直後に接合することを特徴とするものである。

本発明に係る接合光学部品によれば、光学材料の両面に設けられた両面対称構造を有する誘電体多層膜がＡＬＤ法により成膜されているため、成膜された誘電体多層膜表面の平滑性が極めて高い。

従って、表面平滑性に優れた誘電体多層膜を光学材料両面に有する２個以上の誘電体多層膜構造体を圧着することにより、接着剤を用いることなくこれ等誘電体多層膜構造体を容易に接合させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

光学材料と誘電体多層膜を具備した特定波長域を透過させる本発明に係る接合光学部品は、光学材料の両面に両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜がＡＬＤ法により成膜された誘電体多層膜構造体を、その誘電体多層膜を直接介し２個以上接合させて構成されている。

また、この接合光学部品を得るには、両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜をＡＬＤ法により光学材料両面に同時に成膜して誘電体多層膜構造体を製造し、得られた２個以上の誘電体多層膜構造体をその誘電体多層膜を直接介し接合して製造することができる。

そして、ＡＬＤ法による成膜では光学材料両面への同時成膜が可能である。すなわち、ＡＬＤ法は単原子（単分子）層ずつ堆積する方法で、光学材料両面に対して均一な成膜が可能である。
１．ＡＬＤ法
原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法は、真空容器（成膜装置）中に光学材料を配置する共に、分子層を構成する元素が含まれる原料ガスを交互に真空容器内に導入して、光学材料表面側に吸着された分子と次に導入される原料ガスとの反応により分子層を形成するもので、分子層の膜厚を原子層レベルで制御できる方法である。従って、ＡＬＤ法で用いられる成膜装置（原子層堆積装置）においては、ＰＶＤ法やＣＶＤ法で用いられる成膜装置に必要であった高価な部品ユニットや高速回転機構等が不要となり、従来の成膜方法と比べて成膜コストの低減が図れる。

そして、ＡＬＤ法による光学多層膜の製造方法では、光学特性に関係する物性値の異なる複数種類の物質それぞれの分子層を光学材料に積層し、所望の複合的な物性値を有する薄膜が形成される基本工程を複数回繰り返すことにより複数の薄膜から成る光学多層膜を形成するものである。各薄膜の形成にあたっては、分子層を構成する元素のそれぞれが含まれる原料ガスを交互に真空容器（成膜装置）内に導入し、原料ガスの入れ替え回数を調整することにより各薄膜の複合的な物性値を連続的に変化させる。

ＡＬＤ法では、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２等多くの酸化物層や窒化物層の成膜が可能である。また、異なった物質を数原子層ずつ堆積して、新たな光学的特性（屈折率、消衰係数）を有する層を作り出すこともできる。

ＡＬＤ法を用いて、例えばＡｌ_２Ｏ_３の単原子（単分子）層を形成する場合、下記４工程で完成する。
（１）水分子を導入して光学材料の表面若しくは既に成膜が行われた面にＯＨ基を吸着させる。

（１層目以降の反応）
２Ｈ_２Ｏ＋：Ｏ−Ａｌ（ＣＨ_３）_２ → ：Ａｌ−Ｏ−Ａｌ（ＯＨ）_２＋２ＣＨ_４
（２）余剰水分子をパージ排気する。
（３）Ａｌ_２Ｏ_３膜の原料ガスであるＴＭＡ［Trimethyl Aluminum：Ａｌ（ＣＨ_３）_３］ガスを導入する。ＴＭＡ分子がＯＨ基と反応してＣＨ_４ガスが発生する。

（１層目の反応）
Ａｌ（ＣＨ_３）_３＋：Ｏ−Ｈ → ：Ｏ−Ａｌ（ＣＨ_３）_２＋ＣＨ_４
（１層目以降の反応）
Ａｌ（ＣＨ_３）_３＋：Ａｌ−Ｏ−Ｈ → ：Ａｌ−Ｏ−Ａｌ（ＣＨ_３）_２＋ＣＨ_４
（４）ＣＨ_４ガスをパージ排気する。

この４工程で約０．１ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３膜が形成されるので、要求する膜厚に到達するまで上記４工程を繰り返して膜厚を増加させる。

また、ＡＬＤ法によってＴｉＯ_２の単原子（単分子）層を形成するには、ＴｉＯ_２膜の原料ガスにＴｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４（Ti-ethaoxide）ガスを用いることにより同様に形成することができる。上記４工程で約０．０４ｎｍのＴｉＯ_２膜が形成されるので、所望の膜厚に到達するまで上記４工程を繰り返して膜厚を増加させる。

次に、ＡＬＤ法によってＳｉＯ_２の単原子（単分子）層を形成するには、ＳｉＯ_２膜の原料ガスにＳｉＣｌ_４ガスを用いることにより同様に形成することができる。この場合、上記ＳｉＣｌ_４ガスの導入後と水分子の導入後のそれぞれに、Ｃ_５Ｈ_５Ｎ（Pyridine）を導入することで、Ｃ_５Ｈ_５Ｎの触媒作用により反応を促進させることができる。そして、この２工程が追加された６工程で約０．０５ｎｍのＳｉＯ_２膜が形成されるので、所望の膜厚に到達するまでこの工程を繰り返して膜厚を増加させる。

次に、例えば、ＴｉＯ_２から成る分子層と、Ａｌ_２Ｏ_３から成る分子層とで光学多層膜を構成する場合について説明する。これ等２種類の分子層を形成する場合、例えばＴｉＯ_２の原料ガスとしてＴｉを含むＴｉＣｌ_４ガスとＯを含むＨ_２Ｏガスが採用され、Ａｌ_２Ｏ_３の原料ガスとしてＡｌを含む上記ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを用いることができる。他の種類の分子層を形成する原料ガスとして、ＡＬＤ用若しくはＣＶＤ用として市販されているものが利用でき、原子層堆積により自己精製効果があるため、特に高純度の原料ガスを用いる必要はない。また、欠陥の少ない光学多層膜を得るためには、固体原料を加熱して得る原料ガスより液体原料の原料ガスを使用することが望ましい。

ここで、ＡＬＤの成膜装置において、ＴｉＣｌ_４ガスの供給路に配設されたバルブをＬＶ１、Ｈ_２Ｏガスの供給路に配設されたバルブをＬＶ２、ＴＭＡガスの供給路に配設されたバルブをＬＶ３、上記成膜装置（真空容器）の真空引きを行う真空ポンプの排気経路に配設されたゲートバルブをＧＶとすると、まず、真空ポンプにより成膜装置（真空容器）内を所定圧力（例えば、１０^−３Ｐａ）以下に減圧した状態でゲートバルブＧＶを閉め、その後、バルブＬＶ２を開いて光学材料が配置された成膜装置（真空容器）内にＨ_２Ｏガスを導入し上記光学材料両面にＯＨ基を１層だけ吸着させてから、上記ゲートバルブＧＶを開いて成膜装置（真空容器）内に残留しているＨ_２Ｏガスを排気しかつ所定圧力以下に到達するように調整する。次に、ゲートバルブＧＶを閉じると共に、バルブＬＶ１を開いて成膜装置（真空容器）内にＴｉＣｌ_４ガスを導入することによりＴｉの吸着物と分解反応させて１層のＴｉＯ_２層を形成し、その後、ゲートバルブＧＶを開いて成膜装置（真空容器）内に残留しているＴｉＣｌ_４を排気しかつ所定圧力以下に到達するように調整してゲートバルブＧＶを閉じる。これ等工程がＴｉＯ_２の１原子層（１分子層）を成膜する１サイクルになり、膜厚はこのサイクル数で決定される。尚、この成膜装置（真空容器）においては、上記原料ガスの入れ替え回数がカウントされるようになっている。

次に、Ａｌ_２Ｏ_３から成る分子層についても、ＴｉＯ_２から成る分子層の場合と同様、成膜装置（真空容器）内のバルブＬＶ３とバルブＬＶ２を開閉して上記ＴＭＡガスとＨ_２Ｏガスを交互に供給し、原料ガスの入れ替え回数を調整することにより原子層レベルで膜厚を制御することができる。但し、各分子層の種類によって成膜速度が異なっており、事前に成膜速度を確認した上で条件を設定する必要がある。

ところで、高温成膜ではＴｉＯ_２層が結晶化して散乱原因になる場合があるため、高温でも結晶化し難いＡｌ_２Ｏ_３等の層で上記ＴｉＯ_２層を挟み込むことによりＴｉＯ_２層の結晶化を防止することができる。また、反応を促進させるためには基板加熱が必要であり、酸化物膜の場合、２００〜４００℃で光学材料の加熱を行うことが好ましい。また、成膜装置（真空容器）内において、光学材料の向きが水平方向となるように保持した場合、光学材料の自重により反り（中央部の凹み）を生ずることがある。このような反りを低減させるには、光学材料の向きが鉛直方向となるように保持した状態（すなわち、光学材料を鉛直方向に保持した状態）で成膜すればよい。

２．接合光学部品の製造方法
本発明に係る接合光学部品を得るには、上述したように両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜を原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法により光学材料両面に同時に成膜して誘電体多層膜構造体を製造し、得られた２個以上の誘電体多層膜構造体をその誘電体多層膜を直接介し接合して製造することができる。

すなわち、ＡＬＤ装置内においてＡＬＤ法により光学材料１の両面に一対の誘電体多層膜２を同時に成膜して複数の誘電体多層膜構造体１０を製造する共に、図４（Ａ）に示すようにＡＬＤ装置内において例えば２個の誘電体多層膜構造体１０を基板ホルダー３により保持し、かつ、図４（Ｂ）に示すように基板ホルダー３を移動させて２個の誘電体多層膜構造体１０を接触させ、更に、図４（Ｃ）に示すようにプレス治具４により上下方向から圧力を加えて２個の誘電体多層膜構造体１０を接合させる。そして、図５（Ａ）に示すように上側のプレス治具４を上方向へ移動させて圧力を解除すると共に、図５（Ｂ）に示すように下側のプレス治具４も上方向へ移動させて接合光学部品を取り出し、本発明に係る接合光学部品を得ることができる。

尚、ＡＬＤ法により成膜された誘電体多層膜２は原子層毎に堆積していることから表面の平滑性が高いため、２個の誘電体多層膜構造体１０を圧着することにより容易に貼り付けることが可能である。このため、上記誘電体多層膜構造体１０の接合は、表面が活性状態にある誘電体多層膜２の成膜直後にＡＬＤ装置内で連続的に行うことが望ましい。但し、光学材料１に凸凹が存在すると、ＡＬＤ法による成膜では光学材料１の凸凹を反映した誘電体多層膜２が成膜されてしまうため、誘電体多層膜構造体１０表面も凸凹になってしまい接合することが困難となる。従って、凸凹が存在しない光学材料を適用することが好ましい。

そして、例えば２個の誘電体多層膜構造体１０が接合して得られる図５（Ｂ）の接合光学部品においては、各光学材料１両面に設けられた誘電体多層膜２の接合により光学材料１間に存在する誘電体多層膜の膜層数が２倍に増えるため、反射防止膜として作用する膜層数の誘電体多層膜を容易に形成できる利点を有しており、更に、接合された誘電体多層膜構造体１０の内側に存在する誘電体多層膜２は、各光学材料１に囲まれる構造になるため劣化し難い特徴も有している。

本発明に係る接合光学部品に適用できる光学材料の材質としては、ＡＬＤ法による成膜中の温度変化に耐えることが可能で、成膜される誘電体多層膜と熱膨張係数がほぼ等しいガラス、セラミック、石英、結晶から選ばれるいずれかであることが好ましい。また、上記光学材料は、上述したように単一の材料で構成されるものに限らず、例えば、結晶基板上に他の結晶をエピタキシャル成長させた光学材料が挙げられる。

また、光学材料の自重による反り（中央部の凹み）を低減させるため、ＡＬＤ装置内において光学材料を垂直に保持する方法を採ることも可能である。

そして、本発明は、接合させる光学材料の熱膨張係数が極端に異なり熱圧着による接合が困難な場合、熱圧着では接合強度が不十分である場合、接着剤を用いることができない環境下で使用される場合等に特に有効である。

但し、本発明においては、２以上の光学材料のすべての面に同時に誘電体多層膜をＡＬＤ法により成膜するため、接合させる各光学材料の使用波長に対する屈折率が互いに極端に異なる場合、同じ誘電体多層膜では各光学材料に対して反射防止膜として機能しなくなることが考えられる。このため、本発明においては、接合させる各光学材料の使用波長に対する屈折率が互いに近い方が望ましい。

そして、レーザ結晶（ＹＡＧ）と第二次高調波結晶（ＫＴＰ）を接合した一体型接合グリーンレーザ素子、ＣＣＤ撮像素子のモアレを除去するために光線を分離する２枚の水晶板を貼り合わせて構成される接合波長板、ファラデー回転角の温度特性が異なる２枚のファラデー回転子を貼り合わせて構成される温度安定型光アイソレータ等は、接合させる各光学材料の使用波長に対する屈折率が等しいか、非常に近いため、特に適している。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

固体レーザ素子であるＮｄ：ＹＡＧ結晶（光学材料）とアンドープのＹＡＧ結晶（光学材料）との接合を行った。レーザ発振に寄与するＮｄ：ＹＡＧ結晶に、熱伝導に優れるＹＡＧ結晶を接合することで、ビーム品質に優れるヒートシンク付の固体レーザ素子を製作することができる。両結晶の屈折率は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの発振波長の１０６４ｎｍにおいて、約１．８２である。

はじめに、反射防止膜として機能する誘電体多層膜の設計を行った。上述したようにＡＬＤ法による成膜は両面同時成膜（正確にはすべての面が同時成膜）となるため両面対称構造の膜構造になる。

反射防止膜として機能する誘電体多層膜の膜構造を設計する場合、要求光学特性を設定し、光学薄膜の計算結果が要求光学特性になるように膜層数を増減させ、あるいは膜厚を増減させる最適化を行う。これにはSimplex法やNeedle法等の多くの最適化手法が用いられている。但し、本発明で適用するＡＬＤ法による成膜では両面対象構造にしなければならないため、最適化の際、両面のｎ層目は同じ膜厚になるような制限を設定することが必要になる（カップリングあるいはペアリングと呼ばれる）。更に、誘電体多層膜同士を接合させた状態でも反射防止膜として機能する膜構造を設計する必要がある。

この実施例では、低屈折率層にＳｉＯ_２、高屈折率層にＴｉＯ_２を採用して、反射防止膜として機能する誘電体多層膜の膜構造を設計した。

そして、両面対象構造を有する実施例に係る誘電体多層膜構造体の構成を以下の表１に示す。但し、光学的膜厚(ｎｄ)は、屈折率(ｎ)×物理的膜厚(ｄ)、λは設計中心波長１０６４ｎｍ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザの発振波長）である。また、Ａ面は３層、Ｂ面も３層の両面対称構造である。

接合するための上記誘電体多層膜構造体における分光透過特性のシミュレーション結果を図１に示す。波長１０６４ｎｍにおける透過率は約９９．９％以上に達している。反射防止膜として機能する誘電体多層膜を有する誘電体多層膜構造体（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＹＡＧ結晶）を２個接合すると、以下の表２に示すような膜構成になる。

２個の誘電体多層膜構造体（光学材料がＮｄ：ＹＡＧ結晶とＹＡＧ結晶）を接合して得られる実施例に係る接合光学部品における分光透過特性のシミュレーション結果を図２に示す。波長１０６４ｎｍにおける透過率は約９９．９％以上を維持している。

この実施例に用いたＮｄ：ＹＡＧ結晶（光学材料）とＹＡＧ結晶は、共に直径１インチ（約２５．４ｍｍ）、厚さ５ｍｍである。

図４（Ａ）に示すように２個の光学材料（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＹＡＧ結晶）１を基板ホルダー３にそれぞれ水平に固定してＡＬＤ装置内にセットし、その後、チャンバ（真空容器）を１３３Ｐａ（１Torr）まで排気し、光学材料１を３００℃に加熱した。

そして、表１に示す膜構成に従って、１層目のＳｉＯ_２層の要求膜厚になるまで上述した原子層の堆積サイクルを行い、次いで、２層目のＴｉＯ_２層目の要求膜厚になるまで同様に原子層の堆積サイクルを行い、以下、これ等堆積サイクルを交互に繰り返すことにより片面３層の両面対称構造を有する誘電体多層膜構造体１０を製造した。

そして、ＡＬＤ装置内において、基板ホルダー３を移動させて２個の誘電体多層膜構造体１０を図４（Ｂ）に示すように接触させ、更に、プレス治具４により図４（Ｃ）に示すように上下から約１００ｇ／ｃｍ^２の圧力を加えて２個の誘電体多層膜構造体１０を接合させ、実施例に係る接合光学部品を製造した。

尚、図５（Ａ）に示すように上側のプレス治具４を上方向へ移動させて圧力を解除し、接合光学部品の光学材料１を室温付近まで冷却し、チャンバ（真空容器）をベント（大気開放）した後、図５（Ｂ）に示すように下側のプレス治具４を上方向へ移動させ、接合光学部品を取り出して実施例に係る接合光学部品を得た。

［比較例］
２個の光学材料（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＹＧＡ結晶）を上記ＡＬＤ装置内にセットし、その後、チャンバ（真空容器）を１３３Ｐａ（１Torr）まで排気し、光学材料１を３００℃に加熱した。

そして、上記表１に示す膜構成に従って、１層目のＳｉＯ_２層の要求膜厚になるまで上述した原子層の堆積サイクルを行い、次いで、２層目のＴｉＯ_２層目の要求膜厚になるまで同様に原子層の堆積サイクルを行い、以下、これ等堆積サイクルを交互に繰り返すことにより片面３層の両面対称構造を有する誘電体多層膜構造体を２個製造した。

次に、得られた２個の誘電体多層膜構造体を接合させることなく室温付近まで冷却し、チャンバ（真空容器）をベント（大気開放）した後、これ等の誘電体多層膜構造体を取り出した。

そして、光学材料（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＹＧＡ結晶）両面に片面３層の両面対称構造を有する誘電体多層膜が形成された２個の誘電体多層膜構造体を、０．１ｍｍの間隔（エアーギャップ）で平行に配置して固定し、比較例に係る光学部品を得た。もちろん、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＹＧＡ結晶は接合されていないので、ＹＡＧ結晶はヒートシンクとして機能しない。

「評 価」
実施例に係る誘電体多層膜構造体および２個の誘電体多層膜構造体を接合して得られた実施例に係る接合光学部品の各分光透過特性と、０．１ｍｍの間隔（エアーギャップ）で平行に配置し固定した比較例に係る光学部品の分光透過特性をそれぞれ自記分光光度計により測定した。

測定結果を図３にまとめて示す。

そして、接合前の実施例に係る誘電体多層膜構造体および接合後の実施例に係る接合光学部品の各分光透過特性と、０．１ｍｍの間隔（エアーギャップ）で平行に配置し固定した比較例に係る光学部品の分光透過特性は、図３に示すように設計中心波長である波長１０６４ｎｍ付近においてほとんど変わらない特性を示している。

そして、図３に示す接合後の実施例に係る接合光学部品の分光透過特性から、樹脂材料（有機材料）で構成された接着剤を用いることなく、反射防止層として作用する誘電体多層膜を備えた２個の光学材料（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＹＡＧ結晶）を簡単な操作により一つに接合できたことが確認される。

この結果、接合光学部品が高温高湿といった過酷な環境条件に置かれた場合に、接着剤として用いられている樹脂材料（有機材料）が変質するという問題が解消され、更に、レーザ用接合光学部品の場合に、接着剤の僅かな吸収によりダメージを受けるという問題も解消することが可能になった。

この接合光学部品を数ｍｍ角にダイシングすることにより、ヒートシンクを持つ小型レーザ素子としてレーザ加工機等に用いることができる。

また、同様な手法で、２つの光学材料の屈折率がほとんど等しいレーザ結晶（ＹＡＧ）と第二次高調波結晶（ＫＴＰ）を接合した一体型接合グリーンレーザ素子、ＣＣＤ撮像素子のモアレを除去するために光線を分離する２枚の水晶板を貼り合わせる接合波長板、ファラデー回転角の温度特性が異なる２枚のファラデー回転子を貼り合わせた温度安定型光アイソレータも製作することができる。

本発明に係る接合光学部品によれば、反射防止層として作用する誘電体多層膜をそれぞれ備えた２個以上の光学材料が接着剤を用いることなく接合されているため、接着剤に起因した従来の問題を解消することが可能となる。従って、レーザプリンタ、バーコードリーダ、カメラ、望遠鏡、顕微鏡等に組み込まれる接合光学部品として用いられる産業上の利用可能性を有している。

実施例に係る接合光学部品の構成部品である誘電体多層膜構造体における分光透過特性のシミュレーション結果を示すグラフ図。 実施例に係る接合光学部品における分光透過特性のシミュレーション結果を示すグラフ図。 実施例に係る誘電体多層膜構造体（実施例の接合前）および２個の誘電体多層膜構造体を接合して得られた実施例に係る接合光学部品（実施例の接合後）の各分光透過特性と、０．１ｍｍの間隔（エアーギャップ）で平行に配置し固定した比較例に係る光学部品の分光透過特性をそれぞれ自記分光光度計により測定した結果を示すグラフ図。 図４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る接合光学部品の製造工程を示す工程説明図。 図５（Ａ）〜（Ｂ）は本発明に係る接合光学部品の製造工程を示す工程説明図。

符号の説明

１ 基板
２ 誘電体多層膜
３ 基板ホルダー
４ プレス治具
１０ 誘電体多層膜構造体

Claims (4)

1. 接合される２個以上の光学材料とこれ等光学材料間に設けられ材料間の反射を防止する誘電体多層膜とを具備した特定波長域を透過させる接合光学部品において、
   光学材料とその両面に原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法により成膜された両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜とで構成される２個以上の誘電体多層膜構造体が、その誘電体多層膜を介し直接接合されて成ることを特徴とする接合光学部品。
2. 請求項１に記載の接合光学部品の製造方法において、
   光学材料の両面に原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法により両面対称構造を有する一対の誘電体多層膜を同時に成膜して２個以上の誘電体多層膜構造体を製造し、得られた２個以上の誘電体多層膜構造体をその誘電体多層膜を介し直接接合して接合光学部品を製造することを特徴とする接合光学部品の製造方法。
3. 上記光学材料の材質が、ガラス、セラミック、石英、結晶のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の接合光学部品の製造方法。
4. ＡＬＤ装置内において、２個以上の誘電体多層膜構造体をその誘電体多層膜の成膜直後に接合することを特徴とする請求項２または３に記載の接合光学部品の製造方法。

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