JP2003302520A - Reflection mirror for infrared laser and method for manufacturing the same - Google Patents

Reflection mirror for infrared laser and method for manufacturing the same

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JP2003302520A
JP2003302520A JP2002107691A JP2002107691A JP2003302520A JP 2003302520 A JP2003302520 A JP 2003302520A JP 2002107691 A JP2002107691 A JP 2002107691A JP 2002107691 A JP2002107691 A JP 2002107691A JP 2003302520 A JP2003302520 A JP 2003302520A
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layer
refractive index
film
ion
vapor deposition
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JP2002107691A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Iwamoto
博実 岩本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection mirror for an IR laser having reflectivity exceeding 99.5%. <P>SOLUTION: A plurality of sets of alternate multilayered films combined with ZnSe or Zns as low-refractive index layers and Ge as high-refractive index layers on a silicon or oxygen-free silicon substrate are formed by ion assisted vapor deposition. At this time, the film thickness (f) of the low-refractive index layers is f=λcosecθ/4n<SB>1</SB>(λ is an IR wavelength, θ is the reflection angle in the layers and n<SB>1</SB>is a reflective index) and the film thickness (e) of the high- refractive index layers is e=λcosecϕ/4n<SB>h</SB>(λ is the IR wavelength, ϕ is the reflection angle in the layers and n<SB>h</SB>is the reflective index). The Ge on the surface is amorphous and hardly oxidized. The adhesion propery can be enhanced by incorporating HfO<SB>2</SB>(halfnium oxide) and Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>(bismuth oxide) as binder layers into these layers. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、高出力の炭酸ガ
スレーザ(CO)を初めとする赤外レーザ加工システ
ムのレーザ伝送光学系に用いられるベンドミラーやレー
ザ共振器内部の折り返しミラーなどの赤外レーザ用光学
部品に関する。これらの赤外レーザ用反射光学部品は高
い反射率と低い吸収率が要求される。ミラーに吸収があ
ると被処理物に照射されるレーザパワーが不足する。ま
たミラーが過熱されて劣化する。だから吸収は極力小さ
いのがよい。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a red mirror such as a bend mirror or a folding mirror inside a laser resonator used in a laser transmission optical system of an infrared laser processing system including a high-power carbon dioxide laser (CO 2 ). It relates to an optical component for an outer laser. These reflective optical components for infrared lasers are required to have high reflectance and low absorptance. If the mirror absorbs, the laser power applied to the object to be processed becomes insufficient. Also, the mirror is overheated and deteriorates. Therefore, absorption should be as small as possible.

【0002】ここで反射率と吸収率は相補的な関係にあ
る。反射率を直接に測ることは難しい。それで吸収率を
測ることが多い。レーザカロリメトリー(laser calori
metry)法はミラーの温度上昇を測定してレーザパワー
の吸収を求める方法である。1から吸収率を引いた値が
反射率だから吸収測定によって反射率を計算している。
Here, the reflectance and the absorptance have a complementary relationship. It is difficult to measure reflectance directly. Therefore, absorption rate is often measured. Laser calorimetry
The metry method is a method of obtaining the absorption of laser power by measuring the temperature rise of the mirror. Since the value obtained by subtracting the absorptivity from 1 is the reflectance, the reflectance is calculated by absorption measurement.

【0003】折り返しミラーというのは共振器をなすミ
ラーのことである。これは180度反射であり2枚でよ
い。ベンドミラーというのはレーザビームをある角度で
何度も何度も反射して所望の経路を経て対象物に照射す
るためのミラーである。1枚のミラーの反射率が1に近
くても複数枚のミラーを組み合わせ多重反射させると全
体としての反射率はどんどん落ちてゆく。j番目のミラ
ーの反射率をRとした場合、全体の反射率は積ΠR
によって与えられる。だからミラーの枚数が増えると吸
収が増えてしまい対象物に照射されるレーザパワーが不
足してくる。
A folding mirror is a mirror that forms a resonator. This is a 180 degree reflection and only two sheets are required. The bend mirror is a mirror for reflecting a laser beam repeatedly at a certain angle and irradiating an object through a desired path. Even if the reflectance of one mirror is close to 1, when the multiple mirrors are combined and multiple reflection is performed, the reflectance as a whole gradually decreases. If the reflectance of the jth mirror is R j , then the overall reflectance is the product ΠR j
Given by. Therefore, when the number of mirrors increases, the absorption increases, and the laser power applied to the object becomes insufficient.

【0004】[0004]

【従来の技術】高出力の炭酸ガスレーザ(CO:発振
波長10.6μm)レーザ加工において、レーザ発振器
系、集光系にはZnSeを用いた出力鏡、終段鏡や集光
レンズなどが用いられる。ZnSeは赤外光に対して透
明な材料だからである。それはZnSe自体をミラーに
加工したもの、ZnSe自体をレンズに加工したもので
ある。
2. Description of the Related Art In high-power carbon dioxide laser (CO 2 : oscillation wavelength 10.6 μm) laser processing, an output mirror using ZnSe, a final stage mirror and a condenser lens are used for a laser oscillator system and a focusing system. To be This is because ZnSe is a material that is transparent to infrared light. That is, ZnSe itself is processed into a mirror, and ZnSe itself is processed into a lens.

【0005】また伝送系のベンドミラーにはSi(シリ
コン)、Cu(無酸素銅)を基板材とするミラーが用い
られている。これらの材料は耐久性があり熱伝導率が良
いし金や銀が付き易いので選ばれる。赤外に対して不透
明である。SiやCuは炭酸ガスレーザの10.6μm
光の反射率が余り良くないので、金又は銀を表面に蒸着
してある。
Further, as the bend mirror of the transmission system, a mirror using Si (silicon) or Cu (oxygen-free copper) as a substrate material is used. These materials are selected because they are durable, have good thermal conductivity, and are easily attached to gold or silver. It is opaque to infrared. Si and Cu are 10.6 μm for carbon dioxide laser
Since the reflectance of light is not so good, gold or silver is deposited on the surface.

【0006】図1は基材の上に金をコーティングした反
射ミラーを示す。図2は基材の上に銀をコーティングし
た反射ミラーを示す。そのようなもので99%の反射率
がある。実際には密着性を得るために金や銀と基材の間
に中間層を入れる事が多いが、ここでは簡単に示す。こ
れを金/基材、銀/基材というように表現する。似たよ
うなものだから金と基材だけを書いて、金/基材と簡単
に表現しよう。
FIG. 1 shows a reflective mirror having a substrate coated with gold. FIG. 2 shows a reflective mirror with a silver coating on the substrate. Such a material has a reflectance of 99%. In practice, an intermediate layer is often inserted between the base material and gold or silver to obtain adhesion, but this is briefly shown here. This is expressed as gold / base material and silver / base material. Since it's similar, write only gold and base material, and let's say simply gold / base material.

【0007】基材のSiや無酸素銅(Cu)は冷却水に
よって冷却し、レーザビーム加熱による劣化を防ぐよう
にしている。金(Au)、銀(Ag)の蒸着によって反
射率は99%程度になる。大層高い反射率で低い吸収率
(1%)であるようであるが、そのような金/基材より
なるミラーを何枚も組み合わせると、吸収が増え全体と
しての反射率は落ちてしまう。それでは対象物に当たる
レーザ加工のパワーが不足してしまう。0.1%でも
0.3%でも反射率を高めたい。
The base material Si and oxygen-free copper (Cu) are cooled by cooling water to prevent deterioration due to laser beam heating. The reflectance becomes about 99% by vapor deposition of gold (Au) and silver (Ag). It seems that most of the layers have a high reflectance and a low absorptance (1%), but when a number of such mirrors of gold / base material are combined, absorption increases and the overall reflectance decreases. Then, the power of laser processing that hits the object is insufficient. I want to increase the reflectance at either 0.1% or 0.3%.

【0008】特に伝送用反射ミラー光学部品はレーザ発
振器から集光レンズに至る加工点までに複数枚(8枚〜
10枚)もの多くのミラーを配置する。それによってレ
ーザビームの光路変更を行い所定の位置にビームを導く
ようになっている。金(銀)/基材よりなる個々のミラ
ーの反射率は99.0%以上と高くても、伝送路中に多
くの(ベンド)ミラーとして用いると多数回反射により
レーザ光強度は10%近くもの著しい反射や吸収による
ロスがある。レーザ光の一部がミラーで吸収され熱にな
りエネルギーを失い実質的な伝送効率が低下する。そこ
で個々のミラーは、反射率が極めて高く吸収率の極めて
低いものが要求される。金/基材ミラーでは99.0%
を越えるようにはならない。
In particular, a plurality of transmission reflection mirror optical components (8 to 8) are provided up to the processing point from the laser oscillator to the condenser lens.
Arrange as many as 10 mirrors. Thereby, the optical path of the laser beam is changed to guide the beam to a predetermined position. Even if the reflectance of individual gold (silver) / base material mirrors is as high as 99.0% or more, when used as many (bend) mirrors in the transmission line, the laser light intensity is close to 10% due to multiple reflections. There is a significant loss due to reflection and absorption. Part of the laser light is absorbed by the mirror and becomes heat, which loses energy and substantially reduces the transmission efficiency. Therefore, each mirror is required to have extremely high reflectance and extremely low absorption. 99.0% for gold / substrate mirrors
Will not be exceeded.

【0009】このため、従来から反射率を99.0%以
上に高める目的で、反射率のエンハンスト(反射増強)
化が試みられてきている。
Therefore, in order to increase the reflectance to 99.0% or more, the reflectance is enhanced (reflection enhancement).
It has been attempted.

【0010】[従来法;(ZnSe/ThF/A
u/基材;図3、図4]従来から試みられている反射率
をエンハンスト化する手法として誘電体多層膜を用いる
方法がある。低屈折率のフッ化物(ThF)と高屈折
率のZnSe(セレン化亜鉛)の2種の膜材よりなる交
互積層膜を金または銀コートした基板上に形成する手法
である。基材の上にλ/4分の厚みの低屈折率誘電体
膜、λ/4分の厚みの高屈折率誘電体膜を交互積層すれ
ば反射率が増加することはよく知られている。
[Conventional method: (ZnSe / ThF 4 ) m / A
u / Substrate; FIGS. 3 and 4] As a conventional method for enhancing the reflectance, there is a method using a dielectric multilayer film. This is a method of forming an alternate laminated film composed of two kinds of film materials of low refractive index fluoride (ThF 4 ) and high refractive index ZnSe (zinc selenide) on a substrate coated with gold or silver. It is well known that the reflectance is increased by alternately laminating a low refractive index dielectric film having a thickness of λ / 4 and a high refractive index dielectric film having a thickness of λ / 4 on a substrate.

【0011】基材側からいうと基材・低屈折率・高屈折
率・低屈折率・高屈折率というように最外層は高屈折率
材料が露呈する。交互多層膜組の数mは1以上いくらで
もよい。交互多層膜組の数をmとすると簡単に(高屈折
率物/低屈折率物)と表現することにする。組数がm
だから層数は2mである。
From the base material side, a high refractive index material is exposed in the outermost layer such as a base material, a low refractive index, a high refractive index, a low refractive index and a high refractive index. The number m of alternating multilayer film pairs may be any number of 1 or more. When the number of alternating multilayer film pairs is m, it is simply expressed as (high refractive index material / low refractive index material) m . The number of sets is m
So the number of layers is 2m.

【0012】表面での反射と境界面での反射の位相が同
一になって反射が強め合うので反射率が上昇するのであ
る。金被覆の上にZnSe/ThF交互積層膜を(m
≧2)追加する事によって、反射率を99.5%まで
0.5%上昇させることができるという。たとえば次の
文献にそのような提案がなされている。
The phase of the reflection on the surface and the phase of the reflection on the boundary surface become the same, and the reflections strengthen each other, so that the reflectance increases. ZnSe / ThF 4 alternating laminated film (m
≧ 2) It is said that the reflectance can be increased by 0.5% to 99.5% by adding. For example, such a proposal is made in the following document.

【0013】 A.M. Ledger, "Inhomogeneous Interfa
ce Laser Mirror Coatings", AppliedOptics, vol.18,
No.17, p2979-2989, 1 September 1979
AM Ledger, "Inhomogeneous Interfa
ce Laser Mirror Coatings ", AppliedOptics, vol.18,
No. 17, p2979-2989, 1 September 1979

【0014】これはモリブデン基材の上に金或いは銀を
蒸着し、その上に(ZnSe/ThF)または(Zn
S/ThF)交互多層膜を形成している。図3、図4
にm=2の場合のその断面図を示す。図の右にZnSe
屈折率2.4、ZnS屈折率2.2、ThF屈折率
1.4などの層毎の屈折率を示してある。
In this method, gold or silver is vapor-deposited on a molybdenum substrate, and (ZnSe / ThF 4 ) or (ZnSe /
S / ThF 4 ) alternating multilayer films are formed. 3 and 4
Shows the cross-sectional view when m = 2. ZnSe on the right of the figure
The refractive index for each layer is shown, such as refractive index 2.4, ZnS refractive index 2.2, ThF 4 refractive index 1.4.

【0015】比較的単純な膜構成で極めて反射率が高く
なる。これに(m≧2)よって反射率を99.5%まで
上げることができる。つまり金/基材より0.5%反射
率を上げることができる。モリブデンとの密着性を高揚
するため金または銀の上に30nm厚のCrO膜をバ
インダー層とすると良いと言っている。99.5%の反
射率なので7枚〜8枚のベンドミラーを伝送系に使って
も吸収率は4%程度で全体としての反射率が96%にな
る。
The reflectance is extremely high with a relatively simple film structure. With this (m ≧ 2), the reflectance can be increased to 99.5%. That is, the reflectance can be increased by 0.5% compared with the gold / base material. It is said that a CrO 2 film having a thickness of 30 nm should be used as a binder layer on gold or silver in order to enhance the adhesion with molybdenum. Since the reflectance is 99.5%, even if 7 to 8 bend mirrors are used in the transmission system, the absorptance is about 4% and the overall reflectance is 96%.

【0016】フッ化物ThFを用いた反射ミラーには
しかし、いまだ難点がある。10.6μmの光に対しT
hFの屈折率は1.4である。反射膜を形成する誘電
体膜の厚みはλcosecθ/4nと(λは赤外光波
長、nは屈折率、θは反射角;この式は後に説明する)
ならなければならない。
However, the reflection mirror using the fluoride ThF 4 still has drawbacks. T for 10.6 μm light
The refractive index of hF 4 is 1.4. The thickness of the dielectric film forming the reflective film is λ cosec θ / 4n (λ is the infrared wavelength, n is the refractive index, θ is the reflection angle; this formula will be described later).
Must be.

【0017】それで屈折率の低いThFの膜厚はθが
90度の場合(最小)でも1.9μmとなってしまう。
かなり厚い被膜である。しかも1組でなくて最低でも2
組必要(m≧2)なのである。となると2μmもの厚い
ThF膜を2層以上形成しなければならない。成膜に
時間が掛かる。時間が掛かるので成膜の条件が変動しや
すく一様な膜質のものが作りにくいと欠点がある。また
フッ化物は吸水性があり経年変化によって膜質が劣化す
るという難点がある。
Therefore, the film thickness of ThF 4 having a low refractive index becomes 1.9 μm even when θ is 90 degrees (minimum).
It is a fairly thick film. Moreover, it is not one pair but at least 2
It is necessary to pair (m ≧ 2). In that case, it is necessary to form two or more layers of ThF 4 film as thick as 2 μm. It takes time to form a film. Since it takes time, there is a drawback that the film forming conditions are easily changed and it is difficult to form a film having uniform film quality. Further, fluoride has a problem that it absorbs water and its film quality deteriorates with age.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来技術として2種類
のものを述べた。 1.金/基材のものは反射率が約99%である。最高で
99.3%のこともある。 2.(ZnSe/ThF/金/モリブデンのもの
は反射率が99.5%である。レーザ加工技術の進展に
よってレーザパワーが大きくなり処理の対象物も広がり
つつある。伝送系も複雑になる傾向にある。必要なレー
ザパワーも増大しつつある。
Two types of conventional techniques have been described. 1. The gold / base material has a reflectance of about 99%. It can be as high as 99.3%. 2. The reflectance of (ZnSe / ThF 4 ) m / gold / molybdenum is 99.5%. With the progress of laser processing technology, the laser power is increasing and the objects to be processed are expanding. The transmission system also tends to be complicated. The required laser power is also increasing.

【0019】レーザ加工では、伝送系に用いられる反射
ミラーは複数枚(8枚〜10枚)を使用する必要があ
る。そのため、全体としてのレーザエネルギーの伝送効
率は低くなる。99.5%の反射率をもつZnSe/T
hFの交互多層膜よりなる被覆を設けたミラーを使っ
てもなおレーザ加工に必要かつ充分なパワーが得られな
いということがある。そのようなパワー不足が新たな問
題となってきた。
In laser processing, it is necessary to use a plurality of (8 to 10) reflecting mirrors used in the transmission system. Therefore, the transmission efficiency of the laser energy as a whole is low. ZnSe / T with a reflectivity of 99.5%
Even if a mirror provided with a coating composed of an alternating multi-layered film of hF 4 is used, it is sometimes impossible to obtain a sufficient power required for laser processing. Such lack of power has become a new issue.

【0020】これまでの増反射コートしたミラーは低屈
折率膜材としてフッ化物ThFを用いていた。そのた
め水分に対する耐湿性に難があった。長期使用によって
フッ化物が水を吸収しミラーとしての光吸収率が増加し
反射率が低下するという問題があった。
Fluorescent ThF 4 is used as the low refractive index film material in the mirrors that have been subjected to the reflection enhancing coating. Therefore, it has a difficulty in moisture resistance to moisture. There is a problem that the fluoride absorbs water and the light absorption rate as a mirror increases and the reflectance decreases due to long-term use.

【0021】またフッ化物ThF(n=1.4)を構
成膜材として用いる場合、光学厚みは、λcosecθ
/4nでなければならないので、赤外レーザ波長例えば
CO レーザ波長(10.6μm)に対しては、約2μ
mもの極めて厚い膜が必要となる。先述のように厚い膜
を成膜するのには時間がかかり品質がばらつくという欠
点がある。
Fluoride ThFFour(N = 1.4)
When used as a film-forming material, the optical thickness is λ cosec θ
Infrared laser wavelength, for example,
CO TwoAbout 2μ for laser wavelength (10.6μm)
An extremely thick film of m is required. Thick film as mentioned above
It takes time to form a film, and the quality varies.
There is a point.

【0022】その構成層が2層以上(m≧2)でなけれ
ばならないし層数mが増加すると共に表面散乱の発生や
不純物、膜欠陥などの混入の頻度が高くなる。ために膜
品質が低下するという問題もあった。
If the constituent layers must be two or more layers (m ≧ 2), the number m of layers increases and the occurrence of surface scattering and the inclusion of impurities, film defects and the like increase. Therefore, there is also a problem that the film quality is deteriorated.

【0023】また、使用膜材(ThF)は堅牢でな
い。機械的な耐久性の問題や、長期使用における膜剥離
の問題もあった。このようにフッ化物を低屈折率として
用いた増反射膜には、反射率の不足、成膜の困難、品質
ばらつき、耐水性、膜剥離、などの難点があった。
Also, the membrane material used (ThF 4 ) is not robust. There were also problems with mechanical durability and film peeling during long-term use. As described above, the reflection enhancing film using fluoride as a low refractive index has drawbacks such as lack of reflectance, difficulty in film formation, quality variation, water resistance, and film peeling.

【0024】さらに反射率が高く、吸収率の極めて低く
て、取扱の点でもミラー表面の耐久性が高く、かつ経時
的変化のない反射ミラーがユーザーから強く望まれてい
た。
There has been a strong demand from users for a reflecting mirror which has a high reflectance and a very low absorptivity, has a high durability of the mirror surface in terms of handling, and does not change with time.

【0025】本発明は、99.5%を越えるような、望
ましくは99.8%以上の高反射率(吸収率が0.2%
以下)を得ることのできる赤外用反射ミラーを提供する
ことを第1の目的とする。
The present invention has a high reflectance (absorption rate of 0.2%) of more than 99.5%, preferably 99.8% or more.
The first object is to provide an infrared reflecting mirror that can obtain the following.

【0026】本発明の第2の目的はコーティング層と下
地との密着性を高揚させ膜剥離の起こらないようした赤
外用反射ミラーを提供することである。
A second object of the present invention is to provide an infrared reflecting mirror in which the adhesion between the coating layer and the base is enhanced so that film peeling does not occur.

【0027】本発明の第3の目的は誘電体膜の膜厚を減
らし成膜時間を短縮できるようにした赤外用反射ミラー
を提供することである。
A third object of the present invention is to provide an infrared reflection mirror in which the film thickness of the dielectric film is reduced and the film formation time can be shortened.

【0028】本発明の第4の目的は耐水性・耐久性に優
れた赤外用反射ミラーを提供することである。
A fourth object of the present invention is to provide an infrared reflecting mirror having excellent water resistance and durability.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明の反射鏡は、シリ
コンまたは無酸素銅の基板上に金または銀を被覆し、バ
インダー層を介してあるいは介さずに、1/4波長に対
応する厚み(λcosecθ/4n)のZnSe層或
いはZnS層と、1/4波長に対応する厚み(λcos
ecφ/4n)のGe層よりなる交互多層膜をイオン
アシスト蒸着法によって2組以上(m≧2)形成したも
のである。1/4波長に対応する厚みというのは傾斜角
をθとすれば、λcosecθ/4nということであ
る。それについては後に述べる。
The reflector of the present invention comprises a silicon or oxygen-free copper substrate coated with gold or silver, and with a thickness corresponding to a quarter wavelength with or without a binder layer. (Λ cosec θ / 4n l ) ZnSe layer or ZnS layer and thickness (λ cos
Two or more sets (m ≧ 2) of alternating multilayer films composed of Ge layers of ecφ / 4n h ) are formed by the ion assisted vapor deposition method. The thickness corresponding to a quarter wavelength is λ cosec θ / 4n, where θ is the inclination angle. It will be described later.

【0030】イオンアシスト法というのはイオンビーム
を試料に当てながら真空蒸着する手法である。イオン源
と蒸着源を同じ真空チャンバに備えたイオンアシスト装
置によって行う。イオンはアルゴン(Ar)やキセノン
(Xe)である。イオンビームの加速エネルギーとビー
ム電流がパラメータとなる。
The ion assist method is a method of vacuum vapor deposition while applying an ion beam to a sample. It is performed by an ion assist device provided with an ion source and a vapor deposition source in the same vacuum chamber. Ions are argon (Ar) and xenon (Xe). The acceleration energy of the ion beam and the beam current are parameters.

【0031】ZnSe、ZnSの蒸着(低屈折率膜)の
場合、加速エネルギーは150eV〜250eV、イオ
ンビーム電流密度は10〜30μA/cmとする。本
発明者が用いた装置ではイオンビーム電流でいえば20
〜50mAであった。Ge蒸着(高屈折率膜)の場合、
加速エネルギーは150eV〜250eV、イオンビー
ム電流密度は20〜40μA/cmとする。本発明者
が用いた装置ではイオンビーム電流でいえば30〜60
mAであった。
In the case of vapor deposition of ZnSe and ZnS (low refractive index film), the acceleration energy is 150 eV to 250 eV and the ion beam current density is 10 to 30 μA / cm 2 . The device used by the inventor has an ion beam current of 20
It was ~ 50 mA. In the case of Ge vapor deposition (high refractive index film),
The acceleration energy is 150 eV to 250 eV, and the ion beam current density is 20 to 40 μA / cm 2 . The apparatus used by the present inventor has an ion beam current of 30-60.
It was mA.

【0032】ZnSe膜、ZnS膜、Ge膜の形成時の
成膜温度は200℃〜270℃とする。
The film forming temperature at the time of forming the ZnSe film, the ZnS film and the Ge film is 200 ° C. to 270 ° C.

【0033】先述のバインダー層はなくてもよくて金
(銀)層に直接にZnSe層を蒸着するようにしてもよ
い。しかしバインダー層を間に挟むと密着性が高揚す
る。
The binder layer described above may be omitted, and the ZnSe layer may be directly vapor-deposited on the gold (silver) layer. However, if the binder layer is sandwiched between them, the adhesion is enhanced.

【0034】バインダー層を設ける場合は、金(銀)コ
ートされてなる基材(Si、Cu)の金被覆表面に、酸
化ハフニウム(HfO)または酸化ビスマス(Bi
)をバインダー層として被覆する。バインダー層の
好適な厚みは0.05μm〜0.15μmである。Hf
、Biは赤外域で吸収が少なく密着性を増強
することができる材料である。先述の従来例では酸化
クロム(CrO)をバインダー層として用いている。
それは基材がモリブデン(Mo)でThF薄膜を付け
るからである。本発明の場合は基材がSi、Cuで、Z
nSe(ZnS)薄膜を付ける。その場合はHfO
Biが好適であることを本発明者が初めて見出し
た。そのようなことは実験を重ねて初めて分かったこと
である。
When the binder layer is provided, hafnium oxide (HfO 2 ) or bismuth oxide (Bi 2 ) is formed on the gold-coated surface of the base material (Si, Cu) coated with gold (silver).
O 3 ) is coated as a binder layer. The preferable thickness of the binder layer is 0.05 μm to 0.15 μm. Hf
O 2 and Bi 2 O 3 are materials that have little absorption in the infrared region and can enhance adhesion. In the above-mentioned conventional example, chromium oxide (CrO 2 ) is used as the binder layer.
This is because the substrate is molybdenum (Mo) and the ThF 4 thin film is attached. In the case of the present invention, the base material is Si, Cu, Z
Attach an nSe (ZnS) thin film. In that case, HfO 2 ,
The present inventors have for the first time found that Bi 2 O 3 is suitable. Such a thing was discovered only after repeated experiments.

【0035】低屈折率膜材Lは吸湿性のないZnSeま
たはZnSを選ぶ。においてこれらは高屈折率膜とし
て用いられていたが本発明では低屈折率膜として用い
る。炭酸ガスレーザの10.6μmの光に対しZnSe
の屈折率はn=2.4、ZnSの屈折率はn=2.
2である。反射のための誘電体多層膜なのであるから屈
折率×膜厚は波長/4に等しくなるようにしなければな
らない。膜厚fはf=λcosecθ/4nである。
θは傾斜角である。ベンドミラーの場合θは90度でな
い事が多いが角度を考慮すると話しが複雑になるのでθ
が90度で比較することにする。90度の場合に最も薄
いのだから傾斜するともっと大きくなる。一般の角度に
ついては後に述べる。
For the low refractive index film material L, ZnSe or ZnS having no hygroscopic property is selected. In the above, these were used as high refractive index films, but in the present invention they are used as low refractive index films. ZnSe for 10.6 μm light of carbon dioxide laser
Has a refractive index of n l = 2.4, and ZnS has a refractive index of n l = 2.
It is 2. Since it is a dielectric multilayer film for reflection, the refractive index × film thickness must be equal to wavelength / 4. The film thickness f is f = λ cosec θ / 4n l .
θ is the tilt angle. In the case of a bend mirror, θ is often not 90 degrees, but if angle is taken into consideration, the story becomes complicated, so θ
Will be compared at 90 degrees. When it is 90 degrees, it is the thinnest, so it becomes larger when tilted. General angles will be described later.

【0036】θ=90度の場合、ZnSe膜厚は1.1
μm、ZnS膜厚は1.2μmである。どちらもほぼ1
μmの薄いもので良いことになる。従来例で低屈折率膜
として用いられていたThFはn=1.4だからθ=
90度の場合で膜厚が約2μmも必要である。成膜に時
間が掛かり信頼性を下げる要因になっていた。本発明は
ZnSe、ZnSを採用することによって低屈折率膜の
膜厚を1μmに減らせる。成膜時間が半減し工程の信頼
性が上がる。ThFは吸湿性があったがZnSe、Z
nSは吸湿性がなく安定している。
When θ = 90 degrees, the ZnSe film thickness is 1.1.
μm, and the ZnS film thickness is 1.2 μm. Both are almost 1
A thin one with μm is good. Since ThF 4 used as a low refractive index film in the conventional example is n = 1.4, θ =
In the case of 90 degrees, a film thickness of about 2 μm is required. It took a long time to form a film, which was a factor of reducing reliability. The present invention can reduce the film thickness of the low refractive index film to 1 μm by adopting ZnSe and ZnS. The film formation time is halved and the process reliability is improved. ThF 4 was hygroscopic, but ZnSe, Z
nS has no hygroscopicity and is stable.

【0037】高屈折率膜材はゲルマニウム(Ge)を採
用する。これは屈折率が10.6μm光に対しn=4
で極めて高い。屈折率が高いというのは極めて有用な性
質である。それだけでなく吸湿性がなく機械的強度が高
い。かつ膜耐久性が高いという利点がある。1/4波長
に当たるゲルマニウム(Ge)の膜厚eはe=λcos
ecφ/4n(φは傾斜角)であり、炭酸ガスレーザ
波長10.6μm、φ=90度の場合で0.66μmで
ある。薄い膜で良いということである。
Germanium (Ge) is used for the high refractive index film material. This means that for light having a refractive index of 10.6 μm, n h = 4
Extremely high at. High refractive index is a very useful property. Not only that, it has no hygroscopicity and high mechanical strength. Moreover, there is an advantage that the film durability is high. The film thickness e of germanium (Ge) corresponding to a quarter wavelength is e = λ cos
ecφ / 4n h (φ is an inclination angle), and is 0.66 μm when the carbon dioxide laser wavelength is 10.6 μm and φ = 90 degrees. It means that a thin film is enough.

【0038】本発明はλcosecθ/4nに対応す
る厚みのZnSeまたはZnS(低屈折率膜)とλco
secφ/4nに対応する厚みのGe(高屈折率膜)
をバインダー層(或いは金層)の上に偶数単位で交互に
4層以上積層する(mとしては2以上)。それによって
高い反射率(低い吸収率)を実現する。
In the present invention, ZnSe or ZnS (low refractive index film) having a thickness corresponding to λ cosec θ / 4n l and λ co
Ge (high refractive index film) with a thickness corresponding to secφ / 4n h
Are alternately laminated on the binder layer (or the gold layer) in units of an even number of 4 or more (m is 2 or more). Thereby, a high reflectance (low absorptance) is realized.

【0039】増反射層となる低屈折率膜と高屈折率膜の
成膜には、比較的低イオンのイオンエネルギービームを
照射しつつ蒸着を行うイオンアシスト蒸着を適用する。
イオンアシスト蒸着は通常の蒸着にイオンビーム照射を
加えたものである。数百eV程度の低エネルギーの希ガ
スイオンビームを試料表面に当てて蒸着膜を強化する。
低エネルギーであるのは、特に構成分子の分解等、化学
的組成の変化を抑制するためである。
Ion-assisted vapor deposition, which performs vapor deposition while irradiating an ion energy beam of relatively low ions, is applied to the formation of the low-refractive index film and the high-refractive index film which will be the reflection enhancing layer.
Ion-assisted vapor deposition is normal vapor deposition with ion beam irradiation added. A low-energy rare gas ion beam of about several hundred eV is applied to the sample surface to strengthen the deposited film.
The low energy is for suppressing changes in chemical composition, such as decomposition of constituent molecules.

【0040】これにより高屈折率膜のGe層は全体ある
いは一部が非晶質の膜組織となり極めて緻密性の高い膜
品質に改善される。さらに通常の電子ビームによる真空
蒸着で見られるGe膜の酸化進行が抑制され、耐久性の
高い高反射率ミラーを実現することができる。
As a result, the Ge layer of the high refractive index film has an amorphous film structure in whole or in part, and the film quality with extremely high density is improved. Further, the progress of oxidation of the Ge film, which is seen in vacuum vapor deposition by a usual electron beam, is suppressed, and a highly reflective mirror with high durability can be realized.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】本発明は、金又は銀コートされた
シリコンまたは無酸素銅基材上に、HfO、Bi
のバインダー層を介在させ、あるいは介在させず、イ
オンアシスト蒸着によりZnSeまたはZnS(低屈折
率膜)とイオンアシスト蒸着によりGe(高屈折率膜)
とを交互に形成してなる赤外光用反射ミラーを提供す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to HfO 2 , Bi 2 O on gold or silver coated silicon or oxygen free copper substrates.
ZnSe or ZnS (low-refractive index film) by ion-assisted deposition and Ge (high-refractive index film) by ion-assisted deposition with or without intervening binder layer 3
Provided is a reflection mirror for infrared light, which is formed by alternately forming and.

【0042】基材は、シリコンまたは無酸素銅である。
バインダー層はHfO又はBiである。これに
よって交互多層膜と基材の密着性が向上する。バインダ
ー層の厚みは0.05μm〜0.15μmが望ましい。
The substrate is silicon or oxygen free copper.
The binder layer is HfO 2 or Bi 2 O 3 . This improves the adhesion between the alternate multilayer film and the substrate. The thickness of the binder layer is preferably 0.05 μm to 0.15 μm.

【0043】バインダー層を形成する場合、300eV
〜600eVのイオンビームを5分〜10分間あてて表
面をクリーニングする。
When forming the binder layer, 300 eV
The surface is cleaned by applying an ion beam of ˜600 eV for 5 to 10 minutes.

【0044】低屈折率膜と高屈折率膜はイオンアシスト
蒸着する。イオンアシスト蒸着というのは蒸着と同時に
低エネルギーの希ガスのイオンビームを当てるものであ
る。イオンビームの衝突によって表面状態が活性化され
て緻密な成膜がなされる。イオンビームのエネルギーは
150eV〜250eVである。成膜の温度は200℃
〜270℃である。
The low-refractive index film and the high-refractive index film are subjected to ion-assisted vapor deposition. Ion-assisted vapor deposition is to apply a low-energy rare gas ion beam simultaneously with vapor deposition. The collision of the ion beam activates the surface state to form a dense film. The energy of the ion beam is 150 eV to 250 eV. Film formation temperature is 200 ℃
˜270 ° C.

【0045】真空蒸着は真空チャンバ内でるつぼに入れ
た材料を加熱して蒸発させて基板の上に堆積させる手法
である。ヒータ自体をボート状るつぼとして抵抗加熱す
る場合もある。材料の融点が高い場合は抵抗加熱できな
いので、るつぼに材料を入れておき、電子ビームを当て
て加熱する。ZnSe、ZnS、Geの場合は、抵抗加
熱もできるが、電子ビーム加熱でも蒸発させることがで
きる。だから真空チャンバには、イオンビームを発生す
るイオン源と蒸着源の両方が設けられる。
Vacuum evaporation is a technique in which a material placed in a crucible in a vacuum chamber is heated and evaporated to be deposited on a substrate. The heater itself may be resistance-heated as a boat-shaped crucible. If the melting point of the material is high, resistance heating cannot be performed, so the material is put in a crucible and heated by applying an electron beam. In the case of ZnSe, ZnS, and Ge, although resistance heating can be performed, electron beam heating can also be used for evaporation. Therefore, the vacuum chamber is provided with both an ion source that generates an ion beam and a vapor deposition source.

【0046】イオンビームで表面を活性化しながら蒸着
を行うと通常の蒸着よりも緻密で堅牢な膜を形成するこ
とができる。本発明でイオンアシスト蒸着を採用するの
はそのような理由による。ZnSeやZnSの膜質の向
上も著しいが、むしろイオンアシスト蒸着の効果はGe
膜の上に顕著に現れる。
When vapor deposition is performed while activating the surface with an ion beam, a denser and more robust film can be formed than ordinary vapor deposition. This is the reason why the ion assisted vapor deposition is adopted in the present invention. Although the film quality of ZnSe and ZnS is remarkably improved, the effect of ion-assisted deposition is rather Ge.
Remarkably appears on the membrane.

【0047】Geがn=4の高屈折率を持つことはよく
知られていた。しかしGeを最上層とするミラーはこれ
まで作製されたことはない。それはいくつかの理由があ
ろうが、Geは最上層にすると酸化されて劣化するから
ではないかと思われる。Geはもともと酸化されやすい
半導体である。空気中に放置されたGeは薄い表面酸化
膜によって覆われている。もしも反射ミラーの最上層に
Geを使うと炭酸ガスレーザの強いビームによって空気
中で強く加熱されGe表面は酸化されGeOとなって
白く濁ってしまう。そうなると反射率は著しく減退し吸
収が増えてしまう。炭酸ガスレーザビームの熱を吸収し
短時間で破断破裂してしまうであろう。
It was well known that Ge has a high refractive index of n = 4. However, a mirror having Ge as the uppermost layer has never been manufactured. There may be several reasons, but it seems that Ge is oxidized and deteriorated when it is used as the uppermost layer. Ge is originally a semiconductor that is easily oxidized. Ge left in the air is covered with a thin surface oxide film. If Ge is used for the uppermost layer of the reflection mirror, it is strongly heated in the air by the strong beam of the carbon dioxide laser, and the Ge surface is oxidized and becomes GeO 2 and becomes cloudy in white. If this happens, the reflectance will decrease significantly and absorption will increase. It will absorb the heat of the carbon dioxide laser beam and break and burst in a short time.

【0048】そのような訳でGeは高屈折率だというこ
とはわかっていたが反射ミラーの最上層には使われなか
った。先述の従来例でZnSeを最上層(高屈折率
膜)としているのは一つにはそのような理由による。
For this reason, Ge was known to have a high refractive index, but it was not used for the uppermost layer of the reflection mirror. One reason is that ZnSe is used as the uppermost layer (high refractive index film) in the above-mentioned conventional example.

【0049】ところが本発明のGeは最上層にあって強
烈な炭酸ガスレーザビームによって空気中で加熱されて
も劣化しないことがわかった。つまり、それは空気中で
加熱されても酸化されないということである。通常の蒸
着で作られたGeは酸化するのに本発明のGe層はどう
して酸化劣化しないのか?
However, it was found that Ge of the present invention was in the uppermost layer and did not deteriorate even when heated in air by a strong carbon dioxide laser beam. That is, it does not oxidize when heated in air. Why does Ge layer of the present invention do not oxidatively deteriorate while Ge formed by normal vapor deposition oxidizes?

【0050】本発明者はその理由について検討した。X
線回折によって調べてみるとGe結晶で出現すべき回折
角にピークが出てこないということがわかった。また酸
化Ge(GeO)のピークも現れない。ということは
Ge固有の周期的な結晶構造がもはや存在しないという
ことである。つまり本発明の反射ミラーのGe層は多結
晶ではなくてアモルファスになっているということであ
る。アモルファスになって結晶構造がないのであるが屈
折率は4を維持している。Geの屈折率は結晶構造によ
らず原子内の電子構造によるものらしいと推測される。
Ge層は全部あるいは一部がアモルファスになってお
り、そのために空気中における強烈なレーザビームによ
る加熱によっても酸化しないのであろう。
The present inventor examined the reason. X
A line diffraction analysis revealed that no peak appeared at the diffraction angle that should appear in the Ge crystal. Further, no peak of oxidized Ge (GeO 2 ) appears. This means that the Ge-specific periodic crystal structure no longer exists. That is, the Ge layer of the reflection mirror of the present invention is not polycrystal but amorphous. Although it became amorphous and had no crystal structure, the refractive index was maintained at 4. It is presumed that the refractive index of Ge does not depend on the crystal structure but on the electronic structure in the atom.
The Ge layer may be wholly or partially amorphous and therefore will not be oxidized by heating with an intense laser beam in air.

【0051】アモルファスGeが何故酸化しないのか?
という理由については本発明者にもなお分からない。ア
モルファスになることによってダングリングボンドが消
滅してしまうのかもしれない。理由は明確でないが、と
にかく酸化しないのである。Geが酸化しないので、い
つまでたっても澄明な表面を維持する事ができる。ため
に長寿命の反射ミラーとなるのである。それがGeを最
上層とする反射ミラーを初めて可能にした主因であろ
う。
Why does amorphous Ge not oxidize?
The reason for this is still unknown to the present inventor. The dangling bond may disappear due to becoming amorphous. The reason is not clear, but it doesn't oxidize anyway. Since Ge does not oxidize, a clear surface can be maintained forever. Therefore, it becomes a long-life reflective mirror. That may be the main reason for enabling the reflective mirror having Ge as the uppermost layer for the first time.

【0052】本発明の反射ミラーは耐湿性や機械的な耐
久性が高く、かつ極めて高い反射率(極めて低い吸収
率)を持つので、レーザ伝送系のベンドミラーとして用
いると、レーザパワーの伝送損失を大幅に軽減すること
ができる。
Since the reflection mirror of the present invention has high moisture resistance and mechanical durability and has an extremely high reflectance (extremely low absorptance), when used as a bend mirror of a laser transmission system, transmission loss of laser power is caused. Can be significantly reduced.

【0053】またミラーによるレーザ吸収も極めて小さ
いのでミラーに起因するレーザ加工上の品質低下もなく
長期にわたり安定した性能を発揮することができる。
Further, since the laser absorption by the mirror is extremely small, the quality of the laser processing due to the mirror is not deteriorated and stable performance can be exhibited for a long period of time.

【0054】さらにミラー表面に汚れが生じた場合で
も、堅牢な膜であるため、比較的強い再生処理(溶剤な
どを用いた拭き取りや洗浄処置)を行っても、表面損傷
による劣化もなく、初期性能を維持できるので長寿命で
ある。
Further, even if the mirror surface is soiled, the film is a robust film, so even if a relatively strong regeneration treatment (wiping or washing treatment using a solvent etc.) is carried out, there is no deterioration due to surface damage and the initial stage is obtained. It has a long life because the performance can be maintained.

【0055】ここでは誘電体多層膜の反射を引き起こす
原理を述べる。よく知られたことで当たり前のことであ
るが、λcosecθ/4nのような膜厚の限定がどう
して課されるのかということを明らかにする。
Here, the principle of causing reflection of the dielectric multilayer film will be described. As is well known, it will be clarified why the film thickness limitation such as λ cosec θ / 4n is imposed.

【0056】図5は基材Sの上にm=3の高屈折率層/
低屈折率層からなる反射ミラーに直角に入射した光が反
射される場合を示す。基材側から低屈折率層L、高屈
折率層H、低屈折率層L、高屈折率層H、低屈折
率層L、高屈折率層Hが積層されている。高屈折率
層H(j=1,2,3)の厚みは全て同じであり、そ
れをeとする。低屈折率層Lの厚みも全て同一であ
り、それをfとする。高屈折率層Hの屈折率をn、低
屈折率層Lの屈折率をnとする。
FIG. 5 shows a high refractive index layer of m = 3 /
The case where light incident at a right angle on a reflection mirror formed of a low refractive index layer is reflected is shown. A low refractive index layer L 1 , a high refractive index layer H 1 , a low refractive index layer L 2 , a high refractive index layer H 2 , a low refractive index layer L 3 and a high refractive index layer H 3 are laminated from the base material side. . The high-refractive index layers H j (j = 1, 2, 3) have the same thickness, which is referred to as e. The low-refractive-index layers L j also have the same thickness, which is referred to as f. The refractive index of the high refractive index layer H is n h , and the refractive index of the low refractive index layer L is n l .

【0057】「直角に」というのは反射角Θが90度と
いうことである。面に光線が入射するとき法線となす角
度を入射角といい、面となす角度を反射角という。互い
に余角の関係にある。Bは基材Sと第1低屈折率層L
の境界で反射されるビームを意味する。BはL
第1高屈折率層Hの境界で反射されるビームである。
以下同様にビームをBまで定義する。
"At a right angle" means that the reflection angle Θ is 90 degrees. When a light ray is incident on a surface, the angle with the normal is called the incident angle, and the angle with the surface is called the reflection angle. They are in a complementary relationship with each other. B 1 is a base material S and a first low refractive index layer L
1 means the beam reflected at the boundary. B 2 is a beam reflected at the boundary between L 1 and the first high refractive index layer H 1 .
Similarly, the beam is defined up to B 7 .

【0058】Bは基材で位相が180度進む。B
り光路長が2nfだけ長い。2が付くのは往復するか
らである。BとBの位相が合致すればB、B
反射光は強め合う。位相差が360度であればよいか
ら、光路長差が半波長(180度分)であれば良い。つ
まり2nf=λ/2であれば、BとBの反射光は
位相が合致し強め合う。Bは低屈折率層Lと高屈折
率層Hの境界で反射され位相が180度変わる。同じ
ことで2nf=λ/2であれば、BとBの反射光
が強め合う。BとBの関係も同じである。
B 1 is a base material whose phase advances by 180 degrees. The optical path length is 2n 1 f longer than B 2 . 2 is attached because it reciprocates. If the phases of B 1 and B 2 match, the reflected lights of B 1 and B 2 will strengthen each other. Since the phase difference may be 360 degrees, the optical path length difference may be a half wavelength (180 degrees). That is, if 2n lf = λ / 2, the phases of the reflected lights of B 1 and B 2 match and strengthen each other. B 3 is reflected at the boundary between the low refractive index layer L 2 and the high refractive index layer H 1 , and the phase thereof changes by 180 degrees. If 2n lf = λ / 2 by the same thing, the reflected lights of B 3 and B 4 will strengthen each other. The relationship between B 5 and B 6 is the same.

【0059】Bは高屈折率から低屈折率の境界で反射
され位相は変わらない。Bは位相が180度変わる。
だから高屈折率層での光路長差2ne=λ/2であれ
ば、BとBが強め合う。つまり高屈折率層厚みe、
低屈折率層厚みfが
B 2 is reflected at the boundary between the high refractive index and the low refractive index, and the phase does not change. The phase of B 3 changes by 180 degrees.
So if the optical path length difference 2n h e = λ / 2 of the high refractive index layer, B 2 and B 3 are constructive. That is, the high refractive index layer thickness e,
The low refractive index layer thickness f is

【0060】 f=λ/4n (1) e=λ/4n (2)F = λ / 4n l (1) e = λ / 4n h (2)

【0061】であれば反射光B〜Bの位相が合致し
て互いに強め合うことになる。これは直角反射であり共
振器ミラーなどではそのようになっている。
In this case, the phases of the reflected lights B 1 to B 7 match and strengthen each other. This is a right-angled reflection, which is the case with resonator mirrors.

【0062】ベンドミラーの場合は反射角が90度でな
い。45度程度のものが多い。図6は一般の傾斜を持っ
たビームCの反射を図示したものである。反射角をΘ
とする。低屈折率層でのビーム傾斜角をθ、高屈折率層
でのビーム傾斜角をφとする。その間にはスネルの法則
から、
In the case of a bend mirror, the reflection angle is not 90 degrees. Most of them are around 45 degrees. FIG. 6 illustrates the reflection of a generally tilted beam C 0 . The reflection angle is Θ
And The beam tilt angle in the low refractive index layer is θ, and the beam tilt angle in the high refractive index layer is φ. Meanwhile, from Snell's law,

【0063】 ncosΘ=ncosθ=ncosφ (3)N 0 cos θ = n l cos θ = n h cosφ (3)

【0064】の関係がある。nは大気中の屈折率で1
である。
There is a relationship of n 0 is the refractive index in the atmosphere and is 1
Is.

【0065】SとLの境界で反射されたものをC
とHの境界で反射されたものをCというように
7本のビームを定義する。CとCの光路長の差を考
える。CはL中で2nfcosecθの余分の光
路を通る。Cは外部で2n fcotθcosΘの余
分の光路を通る。Cは反射によって位相が180度進
む。だから光路差δがλ/2であれば位相が合致しC
とCが強め合うわけである。
S and L1C reflected at the boundary of1,
L1And H1C reflected at the boundary ofTwoAnd so on
Define 7 beams. C1And CTwoConsidering the difference in optical path length
Get C1Is L12n inlExtra light of fcosec θ
Go through the road. CTwoIs 2n outside 0remainder of fcotθcosΘ
Through the optical path of minutes. C1Is 180 degrees in phase due to reflection
Mu. Therefore, if the optical path difference δ is λ / 2, the phases match and C1
And CTwoWill strengthen each other.

【0066】 δ=2nfcosecθ−2nfcotθcosΘ =2nfsinθ=λ/2 (4)Δ = 2n l fcosec θ−2n 0 fcot θcos Θ = 2n l fsin θ = λ / 2 (4)

【0067】それを満足するには低屈折率層の厚みfがTo satisfy that, the thickness f of the low refractive index layer is

【0068】 f=λ/4nsinθ (5)F = λ / 4n l sin θ (5)

【0069】であればよい。同時にCとC、C
が強め合う。同じ考察によって高屈折率層の厚みe
It is sufficient if At the same time, C 3 and C 4 , and C 5 and C 6 strengthen each other. By the same consideration, the thickness e of the high refractive index layer
But

【0070】 e=λ/4nsinφ (6)E = λ / 4n h sin φ (6)

【0071】となる。あるいはcosecの表現にしてIt becomes Or use cosec expression

【0072】 f=λcosecθ/4n (7) e=λcosecφ/4n (8)F = λ cosec θ / 4n l (7) e = λ cosec φ / 4n h (8)

【0073】と書く事もできる。あるいは空気中での反
射角Θを使って、
It can also be written as Or using the reflection angle Θ in the air,

【0074】 f=λ/4(n −cosΘ)1/2 (9) e=λ/4(n −cosΘ)1/2 (10)F = λ / 4 (n l 2 −cos 2 Θ) 1/2 (9) e = λ / 4 (n h 2 −cos 2 Θ) 1/2 (10)

【0075】と書く事もできる。この明細書では書き易
いので式(7)、(8)の表現を用いるが式(5)〜
(10)のどれでも同じことである。この明細書で低屈
折率層の厚みf、高屈折率層の厚みeは全てそのように
明確な意味と値を持っている。高屈折率と低屈折率を組
み合わせて反射を増強することは当業者によく知られた
事である。
It can also be written as In this specification, since expressions are easy to write, expressions (7) and (8) are used.
Any of (10) is the same. In this specification, the thickness f of the low refractive index layer and the thickness e of the high refractive index layer all have such clear meanings and values. It is well known to those skilled in the art to combine high refractive index and low refractive index to enhance reflection.

【0076】[0076]

【実施例】[反射ミラー層構造]図7に本発明の実施例
にかかる赤外反射ミラーの構造を示す。4mm〜6mm
厚みのSi単結晶を基材としている。Si基材の上に
0.1μmのCr層、0.3μmの金層が形成される。
金層は基礎となる反射面を形成する。Crは金のSiに
対する密着性を高める。金層の上に0.1μm厚みのH
fO又はBi のバインダー層が形成される。バ
インダー層の上に、1.17μm厚みのZnSeが形成
される。ZnSでもよいが、その場合少し厚みが違って
くる。ZnSeの上に0.67μmのGe層が形成され
る。Geの上に1.17μmのZnSeが形成される。
ZnSeの上に0.67μmのGe層が形成される。
EXAMPLE [Reflecting Mirror Layer Structure] FIG. 7 shows an example of the present invention.
The structure of the infrared reflection mirror concerning is shown. 4 mm to 6 mm
The base material is a thick Si single crystal. On Si substrate
A Cr layer of 0.1 μm and a gold layer of 0.3 μm are formed.
The gold layer forms the underlying reflective surface. Cr is gold Si
Improves adhesion to. 0.1 μm thick H on the gold layer
fOTwoOr BiTwoO ThreeThe binder layer of is formed. Ba
1.17 μm thick ZnSe is formed on the inder layer
To be done. ZnS may be used, but in that case the thickness is slightly different
come. A 0.67 μm Ge layer was formed on ZnSe.
It 1.17 μm ZnSe is formed on Ge.
A 0.67 μm Ge layer is formed on ZnSe.

【0077】これはm=2の実施例である。1.17μ
mのZnSeと0.67μmのGeとを交互に積んでゆ
く事によりmがいくらのものでも製造できる。最上層は
常にGeである。Geがアモルファス化している。それ
が重要である。そのために空気中で加熱されても酸化し
ない。
This is an embodiment in which m = 2. 1.17μ
By alternately depositing m ZnSe and 0.67 μm Ge, it is possible to manufacture any number m. The top layer is always Ge. Ge has become amorphous. That is important. Therefore, it does not oxidize when heated in air.

【0078】[反射ミラー製造方法]赤外10.6μm
光用の高反射ミラーを製作するために、φ1.5インチ
(38.1mm)−4mmtとφ3.0インチ(76.
3mm)−6mmtの光学研磨した単結晶シリコン基板
(Si)を準備した。まず、シリコン表面に直流または
RFスパッタリング法によってクロム層(Cr)と金層
(Au)のコーティングを行った。クロム層は特にシリ
コン基板への金コート膜の密着性を確保するためのもの
であり、膜厚は約0.1μm程度である。金層はレーザ
光を反射するための膜であり膜厚は約0.3μmであ
る。
[Reflection Mirror Manufacturing Method] Infrared 10.6 μm
Φ1.5 inch (38.1 mm) -4 mmt and φ3.0 inch (76.
(3 mm) -6 mmt optically polished single crystal silicon substrate (Si) was prepared. First, a chromium layer (Cr) and a gold layer (Au) were coated on the silicon surface by a direct current or RF sputtering method. The chromium layer is for ensuring the adhesion of the gold coating film to the silicon substrate, and has a film thickness of about 0.1 μm. The gold layer is a film for reflecting laser light and has a film thickness of about 0.3 μm.

【0079】金層と増反射層との密着性を充分確保する
ため、基板温度220℃にてEB(電子ビーム)蒸着に
よって酸化ハフニウム(HfO)のバインダー層を形
成した。膜厚は約0.1μmとした。バインダー層はA
uとZnSeの密着性を増大させるものである。しかし
HfOバインダー層を省くこともできる。
In order to secure sufficient adhesion between the gold layer and the reflection enhancing layer, a hafnium oxide (HfO 2 ) binder layer was formed by EB (electron beam) vapor deposition at a substrate temperature of 220 ° C. The film thickness was about 0.1 μm. Binder layer is A
It increases the adhesion between u and ZnSe. However, the HfO 2 binder layer can be omitted.

【0080】次にバインダー層であるHfO膜表面に
対して、Xe(キセノン)イオンビーム照射によるクリ
ーニング処理を実施した。クリーニング処理のイオン照
射条件は、イオンビームエネルギー500eV、ビーム
電流40mAである。処理時間は5分間である。
Next, the surface of the HfO 2 film as the binder layer was subjected to a cleaning treatment by irradiation with Xe (xenon) ion beam. Ion irradiation conditions for the cleaning treatment are an ion beam energy of 500 eV and a beam current of 40 mA. The processing time is 5 minutes.

【0081】バインダー層の蒸着、クリーニング処理に
引き続いて、ZnSe層とGe層の交互4層膜のイオン
支援蒸着(イオンアシスト蒸着)を行った。
Subsequent to the vapor deposition of the binder layer and the cleaning treatment, ion-assisted vapor deposition (ion-assisted vapor deposition) of an alternating four-layer film of ZnSe layers and Ge layers was performed.

【0082】真空チャンバの中央部下方にイオン源を、
下方左右に電子ビーム加熱の蒸着用るつぼ(Ge用、Z
nSe用)を設け、中央部上方の支持装置に試料を下向
きに設置する。Ar、Xeなどの希ガスをイオン化し加
速して試料に当てて表面を活性化させて蒸着膜を強固に
するのがイオンアシスト蒸着である。イオンのエネルギ
ーは試料表面での蒸着材料の運動エネルギーと同等程度
に設定する。
An ion source is provided below the center of the vacuum chamber.
Lower left and right crucibles for electron beam heating evaporation (for Ge, Z
(for nSe), and the sample is placed downward on the support device above the central part. Ion assisted vapor deposition is to ionize and accelerate a rare gas such as Ar or Xe to hit a sample to activate the surface and strengthen the deposited film. The energy of the ions is set to the same level as the kinetic energy of the vapor deposition material on the sample surface.

【0083】低屈折率層のZnSe膜に対するイオンア
シスト条件はイオンビームエネルギー200eV、ビー
ム電流20mAとした。
The ion assist conditions for the ZnSe film of the low refractive index layer were an ion beam energy of 200 eV and a beam current of 20 mA.

【0084】また、高屈折率のGe膜に対するイオンア
シスト条件はイオンビームエネルギー200eV、ビー
ム電流40mAとした。
The ion assist conditions for the high refractive index Ge film were ion beam energy of 200 eV and beam current of 40 mA.

【0085】蒸着中の真空度は、希ガス1.1sccm
導入下において6×10−5Torrであり、ベース真
空度(希ガスを導入する前)は3×10−6Torrで
あった。製作された反射ミラーの吸収率をレーザカロリ
メトリー法にて測定した。吸収率は0.19%であり、
反射率は99.8%であった。これは目的である99.
5%を越えるものである。従来の(ZnSe/Th
/金/基材の99.5%より0.3%も高い反
射率であり、優れたものである。
The degree of vacuum during vapor deposition is 1.1 sccm of rare gas.
It was 6 × 10 −5 Torr under the introduction, and the base vacuum degree (before introducing the rare gas) was 3 × 10 −6 Torr. The absorptance of the manufactured reflection mirror was measured by a laser calorimetry method. Absorption rate is 0.19%,
The reflectance was 99.8%. This is the purpose 99.
It exceeds 5%. Conventional (ZnSe / Th
The reflectance is 0.3% higher than 99.5% of F 4 ) m / gold / base material, which is excellent.

【0086】層構造を見るために交互多層膜の部分の断
面を高分解能走査電子顕微鏡(SEM)によって観察し
た。図8にSEM写真を示す。上から順にGe/ZnS
e/Ge/ZnSe/HfO/Au/Cr/Si(基
材)となっている。下の白く見える部分がAuで、その
上の極薄いのがHfOである。その上のボコボコの凹
凸ある部分がZnSeである。中間に見えるスッキリと
平坦な部分がGeである。そのすぐ上のボコボコした部
分がZnSeである。最上のボコボコの少ない部分がG
eである。ザラザラ断面のZnSeは多結晶であるがス
ッキリしたGeはアモルファスのように見える。アモル
ファスだということは先述のX線回折でGe結晶構造固
有の線が出ないことからわかる。また蒸着Geでは必ず
GeOの線も出るが、それが出ない。つまり表面酸化
膜ができていないということである。
In order to see the layer structure, the cross section of the alternate multilayer film portion was observed by a high resolution scanning electron microscope (SEM). FIG. 8 shows a SEM photograph. Ge / ZnS from top to bottom
e / Ge / ZnSe / HfO 2 / Au / Cr / Si (base material). The lower white part is Au, and the extremely thin part above it is HfO 2 . ZnSe is a bumpy and bumpy part on it. Ge is a clear and flat part that can be seen in the middle. The bumpy portion just above that is ZnSe. The part with the fewest bumps is G
It is e. ZnSe having a rough cross section is polycrystal, but refreshed Ge looks like amorphous. The fact that it is amorphous can be understood from the fact that no line peculiar to the Ge crystal structure appears in the above-mentioned X-ray diffraction. Also, in vapor deposition Ge, a line of GeO 2 always appears, but it does not appear. That is, the surface oxide film is not formed.

【0087】反射ミラーの耐湿性能を評価するため、市
販装置を用いて、高温多湿試験(設定条件;雰囲気温度
50℃、相対湿度95%、試験時間24時間)を実施し
た。曇り発生や膜剥離などの表面劣化は全く観察されな
かった。
In order to evaluate the moisture resistance performance of the reflecting mirror, a high temperature and high humidity test (setting conditions; atmosphere temperature 50 ° C., relative humidity 95%, test time 24 hours) was carried out using a commercially available device. No surface deterioration such as fogging or film peeling was observed.

【0088】耐湿試験を行った反射ミラーの吸収率を再
測定したが、やはり0.19%で変化が見られなかっ
た。
The absorptance of the reflective mirror that underwent the humidity resistance test was measured again, but again no change was observed at 0.19%.

【0089】また反射ミラーの耐酸化性能を評価するた
め、光学研磨されたGe単結晶基板を比較サンプルとし
て、大気中100℃〜120℃の高温雰囲気下に約2時
間放置して、表面劣化の有無を調査した。
Further, in order to evaluate the oxidation resistance of the reflection mirror, an optically polished Ge single crystal substrate was used as a comparative sample and left in the atmosphere at a high temperature of 100 ° C. to 120 ° C. for about 2 hours to prevent surface deterioration. Existence was investigated.

【0090】光学研磨したGe単結晶基板では酸化進行
による局所白濁の進行が見られた。本発明の反射ミラー
の最表面Ge膜では何等の変化もなく充分な耐酸化性能
を有していた。
On the optically polished Ge single crystal substrate, local turbidity was observed due to the progress of oxidation. The outermost surface Ge film of the reflecting mirror of the present invention had sufficient oxidation resistance without any change.

【0091】さらにミラー表面に汚れが生じた場合、堅
牢な膜であるため、比較的強い再生処理(溶剤などを用
いた拭き取りや洗浄処置)を行うことができる。溶剤拭
き取りや洗浄をしても、表面損傷による劣化もなく、初
期性能を維持できる。繰り返し再生処理でき長寿命であ
る。
Further, when the mirror surface is contaminated, a relatively strong regeneration process (wiping or cleaning process using a solvent or the like) can be performed because it is a robust film. Even if the solvent is wiped off or washed, the initial performance can be maintained without deterioration due to surface damage. It can be repeatedly recycled and has a long life.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明によれば、反射率が高く、吸収率
が低く、耐湿性が高く、かつ機械的強度の高い、耐久性
をもつ反射ミラーを提供することができる。(Ge/Z
nSe)或いは(Ge/ZnS)の誘電体多層膜を使う
ので反射率が高くなる。ThF を使わないから耐湿性
が向上する。イオンアシスト蒸着によってZnSe層と
Ge層を形成するので緻密な膜になる。機械的強度も高
い。最上層に露呈するGeはアモルファス化しており酸
化しにくいので耐久性が高い。また長い間反射率が劣化
しない。金層とZnSe層の間にバインダー層としてH
fOまたはBi を介装させると、さらに密着性
に秀でたものになる。
According to the present invention, the reflectance is high and the absorption rate is high.
Low, high humidity resistance, high mechanical strength, durability
It is possible to provide a reflection mirror having (Ge / Z
nSe) or (Ge / ZnS) dielectric multilayer film is used
Therefore, the reflectance is high. ThF FourMoisture resistance because it does not use
Is improved. With ZnSe layer by ion assisted deposition
Since the Ge layer is formed, it becomes a dense film. High mechanical strength
Yes. Ge exposed in the uppermost layer is amorphized
Since it is hard to change, it has high durability. Also, the reflectance deteriorates for a long time.
do not do. H as a binder layer between the gold layer and the ZnSe layer
fOTwoOr Bi TwoOThreeIf you insert the
Will be excellent.

【0093】これまでの反射率の最高値である99.5
%よりも0.3%も高い反射率を与えることができる。
優れて高い反射率を持つので複数枚のミラーを必要とす
る伝送系で使用しても、レーザエネルギー損失を極めて
低く抑える事ができる。例えば8枚のベンドミラーを使
ったとしても吸収は1.6%以下である。レーザ発振時
のパワーの98.4%までが対象物まで到達する。だか
ら充分なパワーを有したレーザ加工を実現する事ができ
る。
The maximum value of the reflectance so far is 99.5.
A reflectance as high as 0.3% can be provided.
Since it has an excellent high reflectance, the laser energy loss can be kept extremely low even when it is used in a transmission system that requires a plurality of mirrors. For example, even if eight bend mirrors are used, the absorption is 1.6% or less. Up to 98.4% of the power during laser oscillation reaches the object. Therefore, laser processing with sufficient power can be realized.

【0094】また反射ミラーはイオンアシスト法で作製
された堅牢な膜で構成されているため、表面の再生処理
を行っても、表面損傷することがない。長時間にわたり
安定した初期性能(高い反射率、低い吸収率)を維持で
き長寿命である。結果的にレーザ加工のランニングコス
ト低減にも効果を発揮する。
Further, since the reflecting mirror is composed of a robust film produced by the ion assist method, the surface is not damaged even if the surface is regenerated. Stable initial performance (high reflectance, low absorptivity) can be maintained for a long time, and it has a long life. As a result, it is effective in reducing the running cost of laser processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】炭酸ガスレーザビームに対し99%の反射率を
持つ基材の上に金層(Au)を形成した従来例にかかる
赤外反射ミラーの構造を示す縦断面図。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a structure of an infrared reflection mirror according to a conventional example in which a gold layer (Au) is formed on a base material having a reflectance of 99% with respect to a carbon dioxide laser beam.

【図2】炭酸ガスレーザビームに対し99%の反射率を
持つ基材の上に銀層(Ag)を形成した従来例にかかる
赤外反射ミラーの構造を示す縦断面図。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of an infrared reflection mirror according to a conventional example in which a silver layer (Ag) is formed on a base material having a reflectance of 99% with respect to a carbon dioxide laser beam.

【図3】 A.M. Ledger, "Inhomogeneous Interface L
aser Mirror Coatings", Applied Optics, vol.18, No.
17, p2979-2989, 1 September 1979において提案された
(ZnSe/ThF)の交互多層膜を持ち炭酸ガスレ
ーザに対し99.5%の反射率を持つ従来例にかかる赤
外反射ミラーの構造を示す縦断面図。
[Figure 3] AM Ledger, "Inhomogeneous Interface L
aser Mirror Coatings ", Applied Optics, vol.18, No.
17, p2979-2989, 1 September 1979 shows the structure of an infrared reflection mirror according to a conventional example having a (ZnSe / ThF 4 ) alternating multilayer film and having a reflectance of 99.5% for a carbon dioxide laser. Vertical sectional view.

【図4】 A.M. Ledger, "Inhomogeneous Interface L
aser Mirror Coatings", Applied Optics, vol.18, No.
17, p2979-2989, 1 September 1979において提案された
(ZnS/ThF)の交互多層膜を持ち炭酸ガスレー
ザに対し99.5%の反射率を持つ従来例にかかる赤外
反射ミラーの構造を示す縦断面図。
[Figure 4] AM Ledger, "Inhomogeneous Interface L
aser Mirror Coatings ", Applied Optics, vol.18, No.
17, p2979-2989, 1 September 1979 shows the structure of an infrared reflection mirror according to a conventional example having a (ZnS / ThF 4 ) alternating multilayer film and having a reflectance of 99.5% for a carbon dioxide laser. Vertical sectional view.

【図5】低屈折率膜Lと高屈折率膜Hを基材側から
交互に積層した誘電体多層膜が90度入射ビーム(直角
入射;反射角Θ=90度)に対して反射率を高揚させる
効果があることを説明する説明図。
FIG. 5: Dielectric multilayer film in which low refractive index films L j and high refractive index films H j are alternately laminated from the base material side is reflected by a 90 ° incident beam (normal incidence; reflection angle Θ = 90 °). Explanatory drawing explaining having the effect which raises a rate.

【図6】低屈折率膜Lと高屈折率膜Hを基材側から
交互に積層した誘電体多層膜が斜め入射ビーム(斜め入
射;反射角Θ=0゜〜90゜)に対して反射率を高揚さ
せる効果があることを説明する説明図。
FIG. 6 shows a dielectric multilayer film in which low-refractive index films L j and high-refractive index films H j are alternately laminated from the base material side with respect to obliquely incident beams (oblique incidence; reflection angle Θ = 0 ° to 90 °). Explanatory drawing explaining that there is an effect of raising the reflectance.

【図7】Si又は無酸素銅基材の上に、クロム層、金ま
たは銀層、HfOまたはBi バインダー層、Z
nSeまたはZnS低屈折率層、Ge高屈折率層、Zn
SeまたはZnS低屈折率層、Ge高屈折率層を積層し
た本発明の赤外レーザ用反射ミラーの構造を示す縦断面
図。
FIG. 7 shows a chrome layer, gold or gold on a Si or oxygen free copper substrate.
Or silver layer, HfOTwoOr Bi TwoOThreeBinder layer, Z
nSe or ZnS low refractive index layer, Ge high refractive index layer, Zn
A low refractive index layer of Se or ZnS and a high refractive index layer of Ge are laminated.
A longitudinal section showing the structure of a reflection mirror for infrared laser of the present invention
Fig.

【図8】本発明の実施例にかかるGe/ZnSe/Ge
/ZnSe/HfO/Au/Cr/Siよりなる反射
ミラーの高分解能走査電子顕微鏡写真。
FIG. 8 Ge / ZnSe / Ge according to an embodiment of the present invention
High resolution scanning electron micrograph of a reflection mirror made of / ZnSe / HfO 2 / Au / Cr / Si.

【符号の説明】 H〜H 高屈折率層 L〜L 低屈折率層 n 高屈折率層の屈折率 n 低屈折率層の屈折率 e 高屈折率層の膜厚 f 低屈折率層の膜厚 Θ 空気中での反射角 θ 低屈折率層での反射角 φ 高屈折率層での反射角 m 交互積層膜の組の数[Description of Reference Signs] H 1 to H 3 high refractive index layer L 1 to L 3 low refractive index layer n h high refractive index layer refractive index n 1 low refractive index layer refractive index e high refractive index layer thickness f Thickness of low-refractive index layer Θ Reflection angle in air θ Reflection angle in low-refractive index layer φ Reflection angle in high-refractive index layer m Number of alternate laminated film pairs

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H042 DA04 DA05 DA08 DA12 2H048 FA05 FA07 FA09 FA12 FA24 GA04 GA07 GA09 GA19 GA33 GA60 GA62 4K029 AA02 AA06 BA05 BA07 BA41 BA43 CA05 CA09 DC35 FA04   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H042 DA04 DA05 DA08 DA12                 2H048 FA05 FA07 FA09 FA12 FA24                       GA04 GA07 GA09 GA19 GA33                       GA60 GA62                 4K029 AA02 AA06 BA05 BA07 BA41                       BA43 CA05 CA09 DC35 FA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコンまたは無酸素銅基材と、その
上に被覆された金層または銀層と、金層又は銀層の上に
形成された0.05μm〜0.15μmのHfO(酸
化ハフニウム)またはBi(酸化ビスマス)より
なるバインダー層と、イオンアシスト蒸着によって形成
された膜厚fがf=λcosecθ/4n(λは赤外
波長、θは層中での反射角、nは屈折率)であるZn
Se(セレン化亜鉛)またはZnS(硫化亜鉛)の低屈
折率層と、イオンアシスト蒸着によって形成された膜厚
eがe=λcosecφ/4n(λは赤外波長、φは
層中での反射角、nは屈折率)であるGeよりなる高
屈折率層がm組(m≧2)組み合わされバインダー層の
上に設けられた交互積層膜とよりなり、高屈折率層のG
eがアモルファス化していることを特徴とする赤外レー
ザ用反射ミラー。
1. A silicon or oxygen-free copper substrate, a gold layer or a silver layer coated thereon, and a HfO 2 (oxidation of 0.05 μm to 0.15 μm) layer formed on the gold or silver layer. Hafnium) or Bi 2 O 3 (bismuth oxide) and a film thickness f formed by ion-assisted deposition is f = λ cosec θ / 4n 1 (λ is an infrared wavelength, θ is a reflection angle in the layer, n l is the refractive index) Zn
A low refractive index layer of Se (zinc selenide) or ZnS (zinc sulfide) and a film thickness e formed by ion assisted vapor deposition are e = λ cosec φ / 4n h (λ is an infrared wavelength, φ is reflection in the layer). The corners, n h is the refractive index) are composed of m high-refractive-index layers made of Ge (m ≧ 2), and are alternately laminated films provided on the binder layer.
A reflection mirror for an infrared laser, wherein e is amorphous.
【請求項2】 シリコンまたは無酸素銅基材と、その
上に被覆された金層または銀層と、イオンアシスト蒸着
によって形成された膜厚fがf=λcosecθ/4n
(λは赤外波長、θは層中での反射角、nは屈折
率)であるZnSe(セレン化亜鉛)またはZnS(硫
化亜鉛)の低屈折率層と、イオンアシスト蒸着によって
形成された膜厚eがe=λcosecφ/4n(λは
赤外波長、φは層中での反射角、nは屈折率)である
Geよりなる高屈折率層がm組(m≧2)組み合わされ
金層または銀層の上に設けられた交互積層膜とよりな
り、高屈折率層のGeがアモルファス化していることを
特徴とする赤外レーザ用反射ミラー。
2. A silicon or oxygen-free copper base material, a gold layer or a silver layer coated thereon, and a film thickness f formed by ion-assisted vapor deposition is f = λ cosec θ / 4n.
1 (λ is an infrared wavelength, θ is a reflection angle in the layer, and n 1 is a refractive index), a low-refractive-index layer of ZnSe (zinc selenide) or ZnS (zinc sulfide), and ion-assisted deposition. The film thickness e is e = λ cosec φ / 4n h (λ is the infrared wavelength, φ is the reflection angle in the layer, n h is the refractive index), and m pairs of high refractive index layers (m ≧ 2) are formed. A reflection mirror for an infrared laser, which is composed of an alternating laminated film provided on a gold layer or a silver layer in combination, and in which Ge of the high refractive index layer is amorphized.
【請求項3】 シリコンまたは無酸素銅基材の上に、
金層または銀層をスパッタリング或いは蒸着によって形
成し、金層又は銀層の上に0.05μm〜0.15μm
のHfO(酸化ハフニウム)またはBi(酸化
ビスマス)よりなるバインダー層を蒸着またはスパッタ
リングによって形成し、300eV〜600eVのエネ
ルギーのイオンビームを5分〜10分間当ててバインダ
ー層を表面処理し、膜厚fがf=λcosecθ/4n
(λは赤外波長、θは層中での反射角、nは屈折
率)であるZnSe(セレン化亜鉛)層またはZnS
(硫化亜鉛)層をイオンアシスト蒸着によってバインダ
ー層の上に形成し、膜厚eがe=λcosecφ/4n
(λは赤外波長、φは層中での反射角、nは屈折
率)であるGe層をイオンアシスト蒸着によって前記Z
nSe(セレン化亜鉛)層またはZnS(硫化亜鉛)層
の上に形成し、以下繰り返し、イオンアシスト蒸着で形
成した膜厚fのZnSe(セレン化亜鉛)層またはZn
S(硫化亜鉛)層と膜厚eのGe層からなる交互多層膜
のm組(m≧2)をバインダー層の上に設けることを特
徴とする赤外レーザ用反射ミラーの製造方法。
3. On a silicon or oxygen-free copper substrate,
A gold layer or a silver layer is formed by sputtering or vapor deposition, and 0.05 μm to 0.15 μm is formed on the gold layer or the silver layer.
Of HfO 2 (hafnium oxide) or Bi 2 O 3 (bismuth oxide) is formed by vapor deposition or sputtering, and an ion beam having an energy of 300 eV to 600 eV is applied for 5 minutes to 10 minutes to surface-treat the binder layer. , The film thickness f is f = λ cosec θ / 4n
ZnSe (zinc selenide) layer or ZnS, where l (λ is the infrared wavelength, θ is the reflection angle in the layer, and n 1 is the refractive index)
A (zinc sulfide) layer is formed on the binder layer by ion assisted vapor deposition, and the film thickness e is e = λ cosec φ / 4n.
The Ge layer having h (λ is an infrared wavelength, φ is a reflection angle in the layer, and n h is a refractive index) is subjected to the above-mentioned Z
ZnSe (zinc selenide) layer or Zn having a film thickness f formed on the nSe (zinc selenide) layer or ZnS (zinc sulfide) layer and repeatedly formed by ion-assisted vapor deposition
A method of manufacturing a reflection mirror for infrared laser, characterized in that m sets (m ≧ 2) of alternating multi-layered films composed of an S (zinc sulfide) layer and a Ge layer having a film thickness e are provided on a binder layer.
【請求項4】 シリコンまたは無酸素銅基材の上に、
金層または銀層をスパッタリング或いは蒸着によって形
成し、膜厚fがf=λcosecθ/4n(λは赤外
波長、θは層中での反射角、nは屈折率)であるZn
Se(セレン化亜鉛)層またはZnS(硫化亜鉛)層を
イオンアシスト蒸着によって金層または銀層の上に形成
し、膜厚eがe=λcosecφ/4n(λは赤外波
長、φは層中での反射角、nは屈折率)であるGe層
をイオンアシスト蒸着によって前記ZnSe(セレン化
亜鉛)層またはZnS(硫化亜鉛)層の上に形成し、以
下繰り返し、イオンアシスト蒸着で形成した膜厚fのZ
nSe(セレン化亜鉛)層またはZnS(硫化亜鉛)層
と膜厚eのGe層からなる交互多層膜のm組(m≧2)
を金層または銀層の上に設けることを特徴とする赤外レ
ーザ用反射ミラーの製造方法。
4. On a silicon or oxygen free copper substrate,
A gold layer or a silver layer is formed by sputtering or vapor deposition, and the film thickness f is f = λ cosec θ / 4n 1 (λ is an infrared wavelength, θ is a reflection angle in the layer, and n 1 is a refractive index).
A Se (zinc selenide) layer or a ZnS (zinc sulfide) layer is formed on the gold layer or the silver layer by ion-assisted vapor deposition, and the film thickness e is e = λ cosec φ / 4n h (λ is the infrared wavelength, φ is the layer A Ge layer having a reflection angle in which n h is a refractive index) is formed on the ZnSe (zinc selenide) layer or ZnS (zinc sulfide) layer by ion-assisted vapor deposition, and then repeatedly formed by ion-assisted vapor deposition. Z of the film thickness f
m sets (m ≧ 2) of alternating multilayer films composed of an nSe (zinc selenide) layer or a ZnS (zinc sulfide) layer and a Ge layer having a film thickness e
Is provided on a gold layer or a silver layer, and a method for manufacturing a reflection mirror for infrared laser.
【請求項5】 ZnSeまたはZnS膜、及びGe膜の
イオンアシスト蒸着による成膜プロセスでは、成膜温度
を200℃から270℃の温度範囲で行うようにしたこ
とを特徴とする請求項3または4の何れかに記載の赤外
レーザ用反射ミラーの製造方法。
5. The film-forming process of ion-assisted vapor deposition of a ZnSe or ZnS film and a Ge film is carried out at a film-forming temperature of 200 ° C. to 270 ° C. A method for manufacturing a reflection mirror for infrared laser according to any one of 1.
【請求項6】 ZnSe膜、ZnS膜、Ge膜をイオン
アシスト蒸着によって成膜するとき、イオンビーム加速
エネルギーは共に150eV〜250eVであり、イオ
ンビーム電流密度はZnSeまたはZnS膜に対しては
10〜30μA/cmで、Ge膜に対しては20〜4
0μA/cmである事を特徴とする請求項3〜5の何
れかに記載の赤外レーザ用反射ミラーの製造方法。
6. When a ZnSe film, a ZnS film, and a Ge film are formed by ion-assisted vapor deposition, the ion beam acceleration energies are both 150 eV to 250 eV, and the ion beam current density is 10 to 10 for ZnSe or ZnS films. 30 μA / cm 2 , 20 to 4 for Ge film
It is 0 microA / cm < 2 >, The manufacturing method of the reflection mirror for infrared lasers in any one of Claims 3-5 characterized by the above-mentioned.
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