JP2669931B2 - 炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフィルタ - Google Patents
炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフィルタInfo
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- JP2669931B2 JP2669931B2 JP2289836A JP28983690A JP2669931B2 JP 2669931 B2 JP2669931 B2 JP 2669931B2 JP 2289836 A JP2289836 A JP 2289836A JP 28983690 A JP28983690 A JP 28983690A JP 2669931 B2 JP2669931 B2 JP 2669931B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ミキシングフィルタに関し、特に低出力
（〜100W以下）炭酸ガスレーザの主ビームと、He−Neレ
ーザのガイドビームをミキシングするためのフィルタに
関するものである。
（〜100W以下）炭酸ガスレーザの主ビームと、He−Neレ
ーザのガイドビームをミキシングするためのフィルタに
関するものである。
［従来の技術］ 炭酸ガスレーザビームを熱加工や医療に利用する場
合、赤外光である炭酸ガスレーザビーム（波長10.6μ
ｍ）の他、可視光であるHe−Neレーザビーム（波長0.63
3μｍ）をガイド光として用いる。これは、目に見えな
い炭酸ガスレーザビームをHe−Neレーザビームによって
位置決めするためである。このとき、これら波長の異な
る２種ビームをミキシングするため、ミキシングフィル
タと呼ばれる光学部品を用いる。
合、赤外光である炭酸ガスレーザビーム（波長10.6μ
ｍ）の他、可視光であるHe−Neレーザビーム（波長0.63
3μｍ）をガイド光として用いる。これは、目に見えな
い炭酸ガスレーザビームをHe−Neレーザビームによって
位置決めするためである。このとき、これら波長の異な
る２種ビームをミキシングするため、ミキシングフィル
タと呼ばれる光学部品を用いる。
第３図にミキシングフィルタの使用状態について示
す。ミキシングフィルタ30の表面には、入射角45゜で炭
酸ガスレーザビーム31を照射する。一方、ミキシングフ
ィルタ30の裏面には、炭酸ガスレーザビーム31の進行方
向と垂直にHe−Neレーザビーム32を照射する。このよう
にして２種のビームを照射すると、炭酸ガスレーザビー
ム31はミキシングフィルタを透過し、He−Neレーザビー
ムはミキシングフィルタによって反射されるため、図に
示すように２種のビームは混合される。このような機能
を備えるミキシングフィルタには、従来、He−Neレーザ
ビームに対して透明でかつ炭酸ガスレーザビームに対し
て吸収係数の低いCVD合成ZnSeを基板として、機基板の
両面に２種のビームを制御する誘電体多層コーティング
が施されたものが用いられてきた。誘電体多層コーティ
ングは、炭酸ガスレーザビームに対して透過性を示し、
He−Neレーザビームに対しては反射性を示す。
す。ミキシングフィルタ30の表面には、入射角45゜で炭
酸ガスレーザビーム31を照射する。一方、ミキシングフ
ィルタ30の裏面には、炭酸ガスレーザビーム31の進行方
向と垂直にHe−Neレーザビーム32を照射する。このよう
にして２種のビームを照射すると、炭酸ガスレーザビー
ム31はミキシングフィルタを透過し、He−Neレーザビー
ムはミキシングフィルタによって反射されるため、図に
示すように２種のビームは混合される。このような機能
を備えるミキシングフィルタには、従来、He−Neレーザ
ビームに対して透明でかつ炭酸ガスレーザビームに対し
て吸収係数の低いCVD合成ZnSeを基板として、機基板の
両面に２種のビームを制御する誘電体多層コーティング
が施されたものが用いられてきた。誘電体多層コーティ
ングは、炭酸ガスレーザビームに対して透過性を示し、
He−Neレーザビームに対しては反射性を示す。
［発明が解決しようとする課題］ このようなミキシングフィルタは、He−Neレーザビー
ムに対して高反射率を有するよう誘電体多層コーティン
グが形成されているが、このビームは100％反射される
わけではない。He−Neレーザビームの一部は、コーティ
ングを透過して基板に到達する。従来、ミキシングフィ
ルタの基板には、He−Neレーザビームに対して透明なZn
Seが用いられているため、コーティングを透過した可視
光は、基板内で多重反射して、最終的に炭酸ガスレーザ
ビームの進行方向へ射出する。この場合、フィルタに照
射されたHe−Neレーザビームは、ビーム強度が異なる複
数のビームに分岐してしまう。このような分岐は基板両
面の平行度および基板面に形成された誘電体多層コーテ
ィングの光学特性（反射率および透過率）に依存する
が、いずれにせよ、分岐された複数のビームは正規のビ
ームからわずかにずれて発生する。このような事態は、
目に見えない炭酸ガスレーザビームを目的の位置に精度
よく照射する上で、極めて深刻な問題である。
ムに対して高反射率を有するよう誘電体多層コーティン
グが形成されているが、このビームは100％反射される
わけではない。He−Neレーザビームの一部は、コーティ
ングを透過して基板に到達する。従来、ミキシングフィ
ルタの基板には、He−Neレーザビームに対して透明なZn
Seが用いられているため、コーティングを透過した可視
光は、基板内で多重反射して、最終的に炭酸ガスレーザ
ビームの進行方向へ射出する。この場合、フィルタに照
射されたHe−Neレーザビームは、ビーム強度が異なる複
数のビームに分岐してしまう。このような分岐は基板両
面の平行度および基板面に形成された誘電体多層コーテ
ィングの光学特性（反射率および透過率）に依存する
が、いずれにせよ、分岐された複数のビームは正規のビ
ームからわずかにずれて発生する。このような事態は、
目に見えない炭酸ガスレーザビームを目的の位置に精度
よく照射する上で、極めて深刻な問題である。
それゆえに、この発明は上記問題点が解消され、炭酸
ガスレーザビームを目的の位置に精度良く照射すること
ができるミキシングフィルタを提供することにある。
ガスレーザビームを目的の位置に精度良く照射すること
ができるミキシングフィルタを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ この発明に従う炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフ
ィルタは、基板と、基板の表面に設けられ、入射される
炭酸ガスレーザ光の反射を防止しながら透過させるため
のレーザ光透過積層膜と、基板の裏面に設けられ、入射
される可視光を反射させるための可視光反射積層膜とを
備え、上記基板は、GaAs基板であることを特徴としてい
る。
ィルタは、基板と、基板の表面に設けられ、入射される
炭酸ガスレーザ光の反射を防止しながら透過させるため
のレーザ光透過積層膜と、基板の裏面に設けられ、入射
される可視光を反射させるための可視光反射積層膜とを
備え、上記基板は、GaAs基板であることを特徴としてい
る。
［作用］ この発明に従うミキシングフィルタにおいて、基板に
は、可視光に対して不透明でかつ炭酸ガスレーザ光に対
して低吸収なGaAs基板を用いている。
は、可視光に対して不透明でかつ炭酸ガスレーザ光に対
して低吸収なGaAs基板を用いている。
この発明のミキシングフィルタは従来と同様第２図に
示すように使用する。図に示すように、GaAs基板11表面
のレーザ光透過積層膜21には、入射角45゜で炭酸ガスレ
ーザビーム31を照射する一方、GaAs基板11裏面の可視光
反射積層膜22には、炭酸ガスレーザビーム31の進行方向
と垂直に、He−Neレーザビーム32を照射する。このと
き、炭酸ガスレーザビーム31は、レーザ光透過積層膜21
で反射が防止されるとともに、同積層膜を通過し、さら
に基板および可視光反射積層膜を通過する。一方、可視
光であるHe−Neレーザビーム32は、基板裏面の可視光反
射積層膜22で反射される。このようにして、図に示すよ
うに、通過した炭酸ガスレーザビームと反射されたHe−
Neレーザビームとはミキシングされる。また、可視光反
射積層膜22を通過してGaAs基板11内に侵入した可視光
は、吸収され完全に減衰される。このため、従来のよう
に基板内で多重反射して、結果的に基板面から出射する
ことはない。したがって、可視光が複数本に分岐される
現象は回避される。
示すように使用する。図に示すように、GaAs基板11表面
のレーザ光透過積層膜21には、入射角45゜で炭酸ガスレ
ーザビーム31を照射する一方、GaAs基板11裏面の可視光
反射積層膜22には、炭酸ガスレーザビーム31の進行方向
と垂直に、He−Neレーザビーム32を照射する。このと
き、炭酸ガスレーザビーム31は、レーザ光透過積層膜21
で反射が防止されるとともに、同積層膜を通過し、さら
に基板および可視光反射積層膜を通過する。一方、可視
光であるHe−Neレーザビーム32は、基板裏面の可視光反
射積層膜22で反射される。このようにして、図に示すよ
うに、通過した炭酸ガスレーザビームと反射されたHe−
Neレーザビームとはミキシングされる。また、可視光反
射積層膜22を通過してGaAs基板11内に侵入した可視光
は、吸収され完全に減衰される。このため、従来のよう
に基板内で多重反射して、結果的に基板面から出射する
ことはない。したがって、可視光が複数本に分岐される
現象は回避される。
［実施例］ この発明に伴うミキシングフィルタの一実施例を第１
図に示す。第１図の示すとおり、ミキシングフィルタ10
において、GaAs基板11のS1面11a上には、膜厚0.412±0.
018μｍのThF4層12が形成され、さらにThF4層12上に
は、膜厚0.848±0.050μｍのZnSe層13が形成されてい
る。一方、GaAs基板11のS2面11bには、膜厚0.848±0.01
0μｍのThF4層14、膜厚0.280±0.010μｍのZnSe層15、
膜厚0.128±0.010μｍのThF4層16および膜厚0.074±0.0
10μｍのZnSe層17が順次積層されている。
図に示す。第１図の示すとおり、ミキシングフィルタ10
において、GaAs基板11のS1面11a上には、膜厚0.412±0.
018μｍのThF4層12が形成され、さらにThF4層12上に
は、膜厚0.848±0.050μｍのZnSe層13が形成されてい
る。一方、GaAs基板11のS2面11bには、膜厚0.848±0.01
0μｍのThF4層14、膜厚0.280±0.010μｍのZnSe層15、
膜厚0.128±0.010μｍのThF4層16および膜厚0.074±0.0
10μｍのZnSe層17が順次積層されている。
このような構造のミキシングフィルタ10において、S1
面11a上に形成されるThF4層12およびZnSe層13は、波長1
0.6μｍの炭酸ガスレーザビームの反射を防止し、入射
される炭酸ガスレーザビームを反射損失なく基板内に導
く。また、S2面11b上に形成される４つの層は、基板内
を透過してくる炭酸ガスレーザビームを反射損失なく出
射させる特性を有するとともに、波長0.633μｍのHe−N
eレーザビームを高効率で反射させる特性を有してい
る。なお、上記４層のうち外側のZnSe層17およびThF4層
16が、特にHe−Neレーザビームの高反射に関与してい
る。上述した構造のミキシングフィルタにおいて、S111
a面側から炭酸ガスレーザビームを、S2面11b側からHe−
Neレーザビームをそれぞれ入射角45゜で照射すれば、前
述したように炭酸ガスレーザビームはほとんど損失なく
ミキシングフィルタ10を透過し、He−Neレーザビームは
高反射率で反射される。その結果、波長の異なる２種の
ビームはミキシングされる。また、反射されずに基板内
に侵入したHe−Neレーザビームは、GaAs基板11に吸収さ
れてしまう。
面11a上に形成されるThF4層12およびZnSe層13は、波長1
0.6μｍの炭酸ガスレーザビームの反射を防止し、入射
される炭酸ガスレーザビームを反射損失なく基板内に導
く。また、S2面11b上に形成される４つの層は、基板内
を透過してくる炭酸ガスレーザビームを反射損失なく出
射させる特性を有するとともに、波長0.633μｍのHe−N
eレーザビームを高効率で反射させる特性を有してい
る。なお、上記４層のうち外側のZnSe層17およびThF4層
16が、特にHe−Neレーザビームの高反射に関与してい
る。上述した構造のミキシングフィルタにおいて、S111
a面側から炭酸ガスレーザビームを、S2面11b側からHe−
Neレーザビームをそれぞれ入射角45゜で照射すれば、前
述したように炭酸ガスレーザビームはほとんど損失なく
ミキシングフィルタ10を透過し、He−Neレーザビームは
高反射率で反射される。その結果、波長の異なる２種の
ビームはミキシングされる。また、反射されずに基板内
に侵入したHe−Neレーザビームは、GaAs基板11に吸収さ
れてしまう。
以上に示したミキシングフィルタの可視・近赤外領域
（波長500nm〜1000nm）の45゜入射角に対する反射率ス
ペクトルおよび赤外領域（4000cm-1〜500cm-1）の45゜
入射光に対する透過率スペクトルをそれぞれ第４図およ
び第５図に示す。図から明らかなように、0.633μｍ非
偏光に対する反射率は78.9％であり、10.6μｍ非偏光に
対する透過率は98.5％であった。このような光学特性
は、波長0.633μｍの可視光を位置決め用ガイド光とし
て満足に用いることができることを保証し、低出力の炭
酸ガスレーザによる熱加工等において、レーザの透過率
がまったく問題のないことを示している。
（波長500nm〜1000nm）の45゜入射角に対する反射率ス
ペクトルおよび赤外領域（4000cm-1〜500cm-1）の45゜
入射光に対する透過率スペクトルをそれぞれ第４図およ
び第５図に示す。図から明らかなように、0.633μｍ非
偏光に対する反射率は78.9％であり、10.6μｍ非偏光に
対する透過率は98.5％であった。このような光学特性
は、波長0.633μｍの可視光を位置決め用ガイド光とし
て満足に用いることができることを保証し、低出力の炭
酸ガスレーザによる熱加工等において、レーザの透過率
がまったく問題のないことを示している。
なお、この発明に従うミキシングフィルタのレーザ光
透過積層膜および可視光反射積層膜の膜厚および積層構
造は、上記実施例に限定されるものではない。
透過積層膜および可視光反射積層膜の膜厚および積層構
造は、上記実施例に限定されるものではない。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に従うミキシングフィ
ルタを用いれば、45゜入射炭酸ガスレーザビームをほと
んど損失なく透過せしめる一方、可視光を用いる45゜入
射ガイドビームを高反射率で反射して、これら２種のビ
ームをミキシングすることができる。しかも、GaAs基板
に侵入してきたガイドビームは、基板に吸収されてしま
うため、ガイドビームの分岐現象を起こすことがない。
したがって、この発明に従うミキシングフィルタによっ
て、炭酸ガスレーザビームをガイドビームで目的の位置
に精度よく照射することができる。
ルタを用いれば、45゜入射炭酸ガスレーザビームをほと
んど損失なく透過せしめる一方、可視光を用いる45゜入
射ガイドビームを高反射率で反射して、これら２種のビ
ームをミキシングすることができる。しかも、GaAs基板
に侵入してきたガイドビームは、基板に吸収されてしま
うため、ガイドビームの分岐現象を起こすことがない。
したがって、この発明に従うミキシングフィルタによっ
て、炭酸ガスレーザビームをガイドビームで目的の位置
に精度よく照射することができる。
第１図は、この発明に従うミキシングフィルタの一例を
示す断面図である。 第２図は、この発明に従うミキシングフィルタの使用状
態を示す模式図である。 第３図は、ミキシングフィルタの使用状態を示す模式図
である。 第４図は、第１図に示すミキシングフィルタの45゜入射
可視・近赤外光に対する反射率スペクトルである。 第５図は、第１図に示すミキシングフィルタの45゜入射
赤外光に対する透過率スペクトルである。 図において、10はミキシングフィルタ、11はGaAs基板、
21はレーザ光透過積層膜、22は可視光反射積層膜を示
す。
示す断面図である。 第２図は、この発明に従うミキシングフィルタの使用状
態を示す模式図である。 第３図は、ミキシングフィルタの使用状態を示す模式図
である。 第４図は、第１図に示すミキシングフィルタの45゜入射
可視・近赤外光に対する反射率スペクトルである。 第５図は、第１図に示すミキシングフィルタの45゜入射
赤外光に対する透過率スペクトルである。 図において、10はミキシングフィルタ、11はGaAs基板、
21はレーザ光透過積層膜、22は可視光反射積層膜を示
す。
Claims (1)
- 【請求項１】基板と、前記基板の表面に設けられ、入射
される炭酸ガスレーザ光の反射を防止しながら透過させ
るためのレーザ光透過積層膜と、前記基板の裏面に設け
られ、前記炭酸ガスレーザ光とミキシングするため入射
される可視光を反射させるための可視光反射積層膜とを
備える炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフィルタにお
いて、 前記基板が、GaAs基板であることを特徴とする炭酸ガス
レーザビーム用ミキシングフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289836A JP2669931B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289836A JP2669931B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162001A JPH04162001A (ja) | 1992-06-05 |
| JP2669931B2 true JP2669931B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=17748402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2289836A Expired - Lifetime JP2669931B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2669931B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-25 JP JP2289836A patent/JP2669931B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04162001A (ja) | 1992-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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