JPH06208004A - 赤外レーザ用反射防止膜 - Google Patents

赤外レーザ用反射防止膜

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Publication number
JPH06208004A
JPH06208004A JP50A JP166193A JPH06208004A JP H06208004 A JPH06208004 A JP H06208004A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 166193 A JP166193 A JP 166193A JP H06208004 A JPH06208004 A JP H06208004A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
thin film
znse
substrate
pbte
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP50A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunimitsu Yajima
国光 矢島
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH06208004A publication Critical patent/JPH06208004A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造上の安全性に優れ、かつより低い吸収率
を有する赤外レーザ用反射防止膜を得ることである。 【構成】 本発明に係る赤外レーザ用反射防止膜は、Z
nSeからなる基材1上に、PbTeからなる第1の層
2と、ZnSeからなる第2の層3とが積層されて構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外レーザ用反射防止
膜に関し、特に、CO2 レーザ等に代表される赤外レー
ザの光学部品の表面にコーティングされる反射防止膜に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】CO2 レーザは、大出力の連続発振可能
なガスレーザの一種であり、溶接や切断等の微細な加工
に用いられる。CO2 レーザ等の赤外レーザの発振波長
は、赤外領域(10.6μm)付近であり、その効率も
高い。
【0003】図3は、従来より用いられているCO2
ーザ加工機の基本的な構成を示す模式図である。
【0004】図3に示すように、CO2 レーザ加工機
は、溶接または切断等の作業を実施するために、レーザ
発振器10と、部分反射鏡11、ビームスプリッタ1
2、複数の金属鏡13、放物面鏡14、円偏光ミラー1
5、集光レンズ16等の種々の光学部品が適切に組合わ
されて構成されている。
【0005】このようなCO2 レーザ加工機に使用され
る光学部品、中でもビーム光がその内部を透過するよう
な部分反射鏡11、ビームスプリッタ12、集光レンズ
16等の光学部品の表面には、光の反射を防止し光の損
失を最小限に抑えるための垂直入射用もしくは斜入射用
の透明の反射防止膜20がコーティングされている。
【0006】これまで一般に用いられてきた垂直入射用
反射防止膜20は、図4に示すように、カルコゲン化合
物であるZnSeからなる基材21上に、フッ化物であ
るThF4 からなる厚さ1.04μmの薄膜22とZn
Seからなる厚さ0.23μmの薄膜23とが積層され
た構造からなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】通常、溶接や切断等の
作業にCO2 レーザを長時間にわたって使用すると、レ
ーザ発振器10から放出されたレーザ光は部分反射鏡1
1、ビームスプリッタ12、集光レンズ16等の光学部
品の中心付近の領域を集中的に透過するようになる。そ
の結果、レーザ光が内部を透過する光学部品では、ある
一部の領域のみが吸収熱によって膨張し、固体密度が不
均一になる。これに伴って、光学部品の屈折率や形状が
わずかに変化する現象が起こる。
【0008】上述した従来の反射防止膜20は、吸収率
が十分小さく設定されていなかったため、光の透過に伴
う吸収熱による光学部品表面での温度上昇を招きやす
く、上記のような現象をさらに助長する傾向があった。
【0009】このため、従来の反射防止膜20がコーテ
ィングされた光学部品では、使用時間が長くなったり、
また使用回数を重ねたりすると、その特性が変化しやす
くなり、たとえば集光レンズ16では焦点距離が大きく
変動するため精密な作業ができなくなる等という問題が
生じてきた。
【0010】したがって、CO2 レーザ加工機の精度を
常に高く維持しようとすれば、短期間使用の光学部品を
新規な部品と取換える必要が生じ、高価な光学部品の寿
命は短くなっていた。
【0011】さらに従来の反射防止膜20の膜材料とし
て用いていたフッ化物のThF4 は放射性物質であった
ため、膜製造上その取扱いには注意を要し、作業上の安
全性という点で問題を有していた。このため、以前から
安全性に優れた膜材料を用いる反射防止膜が要望されて
いた。
【0012】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであって、製造上の安全性に優れかつよ
り低い吸収率を有する反射防止膜を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述した従来の課題を解
決するためには、反射防止機能を低下させることなく、
光学部品の表面にコーティングされる反射防止膜の吸収
率をさらに低く抑えることが望まれる。
【0014】これまでに、反射防止膜の吸収率は、膜を
構成する膜材料の吸収率と膜材料からなる膜の膜厚との
積によって支配されることが知られている。そして、膜
を構成する膜材料の吸収率と膜材料からなる膜の膜厚と
の積が小さくなるほど吸収率は小さく抑えられる。この
ことから、反射防止膜の吸収率を小さく抑えるために
は、第1にいかに吸収率の低い膜材料を選定するかとい
うことと、第2にいかにして膜の膜厚を小さく抑えるか
ということが重要になってくる。
【0015】そこで、発明者は、上記の二点について鋭
意検討を繰り返し行なった結果、以下の実施例において
示すように、カルコゲン化合物の中でも特に高い屈折率
を有するPbTeまたはCdTeを膜材料に選定するこ
とによって、高い反射防止機能を劣化させることなく、
赤外レーザの発振波長(10.6μm)近傍で光の吸収
率をより低く抑えることができる反射防止膜を得ること
に成功し、本発明を完成するに至ったものである。
【0016】本発明に従う赤外レーザ装置の光学部品に
用いられる反射防止膜は、ZnSeおよびZnSの少な
くともいずれかからなる基材上に形成されるものであ
り、基材上に形成され、かつPbTeおよびCdTeの
少なくともいずれかからなる第1の層と、第1の層上に
形成され、かつZnSeおよびZnSの少なくともいず
れかからなる第2の層とを備えている。
【0017】本発明において、第1の層は、真空蒸着
法、イオンクラスタビーム蒸着法、またはイオンアシス
ト蒸着法などを用いて、基材上に所望の厚さで形成する
ことができる。
【0018】また、第2の層は、真空蒸着法、イオンク
ラスタビーム蒸着法、またはイオンアシスト蒸着法など
を用いて、さらに第1の層上に所望の厚さで形成するこ
とができる。
【0019】第1の層または第2の層の形成に際して
は、基材の温度および膜の成長速度を最適化すること
で、キャリア数を抑えて、第1の層または第2の層の電
気伝導度をより小さく抑えることができる。
【0020】また、本発明においては、第1の層および
第2の層の厚みを適宜設定することで、赤外レーザ装置
の光学部品において必要とされる所望の反射防止機能を
確保することができる。
【0021】
【作用】以下の実施例に示されるように、ZnSeおよ
びZnSの少なくともいずれかからなる基材上に形成さ
れる反射防止膜において、カルコゲン化合物であるPb
TeおよびCdTeの少なくともいずれかからなる第1
の層が、ZnSeおよびZnSの少なくともいずれかか
らなる第2の層と基材との間に挟み込まれたサンドイッ
チ構造を形成し、さらに、第1の層、第2の層の膜厚を
以下に示すような膜厚決定方法に従って適切な大きさに
設定することで、所望の反射防止機能を確保しつつ、光
の吸収率をより低減できることを見出した。
【0022】本発明において用いられる膜厚決定方法で
は、基材の光学アドミッタンス(屈折率)をηm 、第1
の層を構成する材料の光学アドミッタンス(屈折率)を
η1、第2の層を構成する材料の光学アドミッタンス
(屈折率)をη2 、空気の光学アドミッタンス(屈折
率)をη0 (ここで、真空の場合η0 =1とする)とし
て、第1の層の光学膜厚δ1 および第2の層の光学膜厚
δ2 を次式(1)および(2)により導出する。
【0023】
【数1】
【0024】さらに、第1の層を構成する材料の光学ア
ドミッタンスη1 、第1の層の光学膜厚δ1 を次式
(3)に代入することで、第1の層の物理的な膜厚d1
を求めることができる。
【0025】また同様に、第2の層を構成する材料の光
学アドミッタンスη2 、第2の層の光学膜厚δ2 を次式
(4)に代入することで、第2の層の物理的な膜厚d2
を求めることができる。
【0026】
【数2】
【0027】すなわち、本発明に従えば、膜材料に、カ
ルコゲン化合物の中でも吸収率が低くかつ特に高い屈折
率を有するPbTeおよびCdTeの少なくともいずれ
かを選定することで、所定の光学特性が従来のフッ化物
であるThF4 からなる膜の膜厚よりも小さい膜厚で得
られるようになるため、反射防止膜全体の吸収率をより
低く抑えることができる。また、膜材料に選定したPb
TeまたはCdTeはカルコゲン化合物であるため、カ
ルコゲン化合物からなる基材との符号性がよい。
【0028】したがって、本発明に従う反射防止膜を用
いれば、赤外レーザの長時間の使用や繰り返しの使用に
対しても光の吸収による温度変化で光学部品の特性に変
動が生じることは少なく、光学部品の信頼性がさらに向
上する。
【0029】しかも、膜材料は放射性物質ではなく非放
射性物質であるため、反射防止膜の製造上の安全性、取
扱いの簡便性が格段に改善される。
【0030】さらに、膜材料に選定するPbTeまたは
CdTeは、一般に吸水性が低いという優れた性質を併
せて有する。
【0031】したがって、本発明に従う反射防止膜は、
反射防止機能に加えて外部環境から光学部品表面を保護
する保護膜としての役割をも果たし得る。この結果、外
部環境から光学部品の特性劣化の原因となる湿気や不純
物等の影響を極めて小さく抑えることができる。
【0032】
【実施例】
実施例1 直径38.1mm、厚み3mmのZnSe基板を用意
し、これを真空蒸着装置内に設置した。反応室内の圧力
約10-7〜10-5Torr、基板温度100〜300℃
の条件下で、真空蒸着を行ない、ZnSe基板上に厚さ
0.20μmのPbTe薄膜を成長させた。ここで、基
板温度およびPbTe薄膜の成長速度を最適化すること
でPbTe薄膜の電気伝導度を低く抑えるものとした。
【0033】次いで、反応室内の圧力約10-7〜10-5
Torr、基板温度100〜300℃の条件下で、連続
的に真空蒸着を行ない、PbTe薄膜上にさらに厚さ
1.40μmのZnSe薄膜を成長させた。
【0034】これにより、図1に示すように、ZnSe
基板1上にPbTe薄膜2およびZnSe薄膜3が積層
されることで、反射防止膜が表面にコーティングされた
光学ウィンドウを得た。
【0035】比較例 上述した実施例と比較するため、同様に直径38.1m
m、厚さ3mmのZnSe基板を用意し、公知の従来法
に従って基板上に膜厚1.04μmのThF4薄膜を堆
積させ、次いでThF4 薄膜上に膜厚0.23μmのZ
nSe薄膜を堆積させた。
【0036】これにより、図4に示すように、ZnSe
基板21上にThF4 薄膜22およびZnSe薄膜23
が積層されることで、従来の反射防止膜が表面にコーテ
ィングされた光学ウィンドウを得た。
【0037】実施例および比較例で得られた光学ウィン
ドウにおける光の吸収率をそれぞれカロリメトリー法を
用いて測定した。
【0038】その結果、比較例で得られた光学ウィンド
ウでは光の吸収率は0.20%前後の値となった。これ
に対して実施例で得られた光学ウィンドウでは光の吸収
率は0.13%前後の値となった。
【0039】この結果から明らかなように、本実施例に
従う反射防止膜を用いれば、従来の反射防止膜に対して
光の吸収率を約2/3程度にまで低減できることが示さ
れた。
【0040】なお、反射防止機能を比較するため、実施
例および比較例で得られた光学ウィンドウを用いて、赤
外領域の透過スペクトルを調べた。その結果を図2およ
び図5に示す。図2および図5に示すグラフにおいて、
縦軸は光の透過率(%)を示し、横軸は光の波長(μ
m)を示すものとする。
【0041】図2および図5の結果から、実施例で得ら
れた反射防止膜は、赤外領域(10μm前後の波長)で
従来の反射防止膜と同様、100%に近い高い透過率を
示しており、反射防止機能が高く保持されていることが
確認された。
【0042】
【発明の効果】本発明に従う反射防止膜を用いれば、従
来の反射防止膜を用いるよりも光学部品の吸収率をさら
に低く抑えることができる。したがって、本発明に従う
反射防止膜が表面にコーティングされたレンズ、ウィン
ドウ等の光学部品を用いれば、レーザ光の吸収による温
度変化に起因した特性の変動が小さく抑えられるので、
より寸法精度の高い精密加工が可能となる。
【0043】また、光学部品の特性劣化が小さく抑えら
れるので、高価な光学部品の寿命を延長することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に従う反射防止膜の構造を示す
断面図である。
【図2】本発明の実施例に従う反射防止膜をコーティン
グしたZnSeウィンドウの赤外透過スペクトルを示す
図である。
【図3】従来の赤外レーザ加工機の基本的な構成を示す
模式図である。
【図4】従来の反射防止膜の構造を示す断面図である。
【図5】従来の反射防止膜をコーティングしたZnSe
ウィンドウの赤外透過スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
1 ZnSe基板 2 PbTe薄膜 3 ZnSe薄膜 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外レーザ装置の光学部品に用いられる
    反射防止膜であって、 ZnSeおよびZnSの少なくともいずれかからなる基
    材上に形成されるものであり、 前記基材上に形成され、かつPbTeおよびCdTeの
    少なくともいずれかからなる第1の層と、 前記第1の層上に形成され、かつZnSeおよびZnS
    の少なくともいずれかからなる第2の層とを備える、赤
    外レーザ用反射防止膜。
JP50A 1993-01-08 1993-01-08 赤外レーザ用反射防止膜 Withdrawn JPH06208004A (ja)

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JP50A JPH06208004A (ja) 1993-01-08 1993-01-08 赤外レーザ用反射防止膜

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JP50A JPH06208004A (ja) 1993-01-08 1993-01-08 赤外レーザ用反射防止膜

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JPH06208004A true JPH06208004A (ja) 1994-07-26

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ID=11507710

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JP50A Withdrawn JPH06208004A (ja) 1993-01-08 1993-01-08 赤外レーザ用反射防止膜

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JP (1) JPH06208004A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011524076A (ja) * 2008-02-27 2011-08-25 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. 光エレメント、当該光エレメントを含むリソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造されたデバイス

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011524076A (ja) * 2008-02-27 2011-08-25 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. 光エレメント、当該光エレメントを含むリソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれによって製造されたデバイス

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Legal Events

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Effective date: 20000404