JP2005248122A

JP2005248122A - 耐レーザ光性光学材料および耐レーザ光性光学素子

Info

Publication number: JP2005248122A
Application number: JP2004064046A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kushibiki; 信男櫛引; Takuya Ogawa; 琢哉小川
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】高出力のレーザ光に対する耐性が優れ、微小な、あるいは、複雑の形状の光学素子や光学部品に成形することが容易な光学材料および光学素子を提供する。
【解決手段】オルガノポリシロキサン硬化物であって、分子中のケイ素原子に結合した有機基が炭化水素基であり、分子中の芳香族炭化水素基と不飽和脂肪族炭化水素基の含有量が２０重量％〜０重量％であり、４００〜１１００ｎｍの波長領域で実質的に吸収帯を有さず、光透過率が９０％以上であることを特徴とする耐レーザ光性光学材料、および、該光学材料からなる耐レーザ光性光学素子。
【選択図】なし。

Description

本発明は、耐レーザ光性に優れたオルガノポリシロキサン硬化物からなる光学材料および耐レーザ光性光学素子に関する。詳しくは耐レーザ光性に優れたオルガノポリシロキサン硬化物からなり、レーザ光を透過、伝送、屈折、干渉等させる光学素子およびレーザ光が照射される個所に使用される光学材料ならびに耐レーザ光性光学素子に関する。

可視光から近赤外光領域に発振周波数を有するレーザが開発されており、チップ間のインターコネクション、空間光伝送、或いは非線形光学素子の励起光源として使用されるようになった。特に、近年固体レーザの高出力化と小型化が図られており、光ファイバ通信や、光空間通信で使用されるようになった。また、非線形光学効果を示す物質をゲスト、透明媒体をホストとし、レーザ光を物質に照射して物質の機能を誘起する非線形光学素子が研究開発され、実用化が検討されている。一例として、溶液中にローダミンなどの色素を溶解して外部からレーザ光で色素を励起発光させる色素レーザがあげられ、色素を透明材料中に分散させて色素の安定化を図る検討が行われてきた。

レーザの小型化に伴い、使用される光学素子も必然的に小型化が必要となり、撮像光学素子に見られるがごとく、非球面レンズなどが必要となる。しかし、使用されている多くの光学素子用の材料は、レーザ光による損傷劣化がない光学ガラスが主流である（例えば、特開２００２−７４７３４号公報参照）。光ピックアップの集光レンズや、撮像素子としてのレンズの例に見られるように、光学ガラスを非球面レンズやミクロレンズ等の微小光学素子へ加工することは容易でない。したがって、レーザ光に対して安定であり、加工性に優れた有機系の光学材料が必要となっている。

可視光領域から近赤外領域の波長域では、Nd:YAGレーザ光の１０６４ｎｍおよび第２高調波５３２ｎｍが外科用のメスとして、あるいは材料加工に使用され、ＧａＡＳ系レーザ光の８５０ｎｍが光ファイバや空間光通信に使用され、９８０ｎｍは光ファイバ通信の光増幅の励起光として使用されている。近年、レーザ光を利用する技術が進歩するにつれ、種々の光学素子が必要となる。レーザ光用のパッシブ型光学素子、あるいは種々の光学活性物資をゲストとして透明な光学材料に溶解或いは分散されるアクティブ型のゲスト・ホスト光学素子のホスト材料は、レーザ光を通過させるので、レーザ光により損傷するものであってはならない。

ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、非晶性ポリオレフィン、フッ素化ポリマー等の透明な熱可塑性樹脂は、可視光領域に光吸収帯を有しないので、光ディスク基板、光ピックアップの対物レンズ、カメラ等の撮像レンズ等に使用されている。例えば特開平８−２８６０１６では半導体レーザ装置用の光学素子に透明な樹脂が使用されており、特開２００３-２１５３１０では光ピックアップの光学レンズ、すなわち、レーザ光源から出た光を光記録媒体に集光するためのレンズに透明な樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン系樹脂が使用されている。
しかし、これら透明な樹脂に、高出力のレーザ光、例えばNd:YAGレーザ光の波長１０６４ｎｍの出力が３５０ｍＷのパルス光や、波長４８８ｎｍや波長５１４．４ｎｍの出力が数ＷクラスのＣＷアルゴンレーザ光を照射すると、レーザ光熱プロセスにより損傷する。実際、レーザ光熱プロセスによって、これらのポリマー加工が行われているのが現状である。レーザ光に曝される個所に使用するには細心の注意を要し、特にレーザ出力が大きいときにはアブレーションが起き実用に供することはできない。

特開２００２−７４７３４号公報（請求項１４、段落００２５）特開平８−２８６０１６号公報（請求項３、請求項４、段落００２８）特開２００３-２１５３１０（請求項５、段落００５４）

本発明は、上記した従来技術の課題を解決することを目的としており、高出力のレーザ光に対する耐性が優れ、微小な、あるいは、複雑の形状の光学素子や光学部品に成形することが容易な光学材料を提供することにある。

本発明の目的は、
(1)オルガノポリシロキサン硬化物であって、分子中のケイ素原子に結合した有機基が炭化水素基であり、分子中の芳香族炭化水素基と不飽和脂肪族炭化水素基の含有量が２０重量％〜０重量％であり、４００〜１１００ｎｍの波長領域で実質的に吸収帯を有さず、光透過率が９０％以上であることを特徴とする耐レーザ光性光学材料。
(2)オルガノポリシロキサン硬化物が縮合反応硬化物である(1)記載の耐レーザ光性光学材料。
(3)分子中のケイ素原子に結合した炭化水素基が、一価飽和脂肪族炭化水素基のみ、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基、または、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基である(2)記載の耐レーザ光性光学材料。
(4)一価飽和脂肪族炭化水素基がメチル基であり、一価不飽和脂肪族炭化水素基がビニル基であり、一価芳香族炭化水素基がフエニル基である(3)記載の耐レーザ光性光学材料。
(5)オルガノポリシロキサン硬化物がヒドロシリル化反応硬化物である(1)記載の耐レーザ光性光学材料。
(6)分子中のケイ素原子に結合した炭化水素基が一価飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基、または、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基である(5)記載の耐レーザ光性光学材料。
(7)一価飽和脂肪族炭化水素基がメチル基であり、一価芳香族炭化水素基がフエニル基であり、一価不飽和脂肪族炭化水素基がビニル基であり、二価飽和脂肪族炭化水素基がエチレン基である(6)記載の耐レーザ光性光学材料。
(8)オルガノポリシロキサン硬化物がオルガノポリシロキサンレジン硬化物である(1)〜(7)のいずれかに記載の耐レーザ光性光学材料。
(9) (1)〜(8)のいずれかに記載の耐レーザ光性光学材料よりなる耐レーザ光性光学素子。；によって達成される。

本発明の耐レーザ光性光学材料は、オルガノポリシロキサン硬化物であって、分子中のケイ素原子に結合した有機基が炭化水素基であり、分子中の芳香族炭化水素基と不飽和脂肪族炭化水素基の含有量が２０重量％〜０重量％であり、４００〜１１００ｎｍの波長領域で実質的に吸収帯を有さず、光透過率が９０％以上であるので、耐レーザ光性と加工性に優れている。すなわち、高出力のレーザ光を透過、伝送、屈折、干渉等させても、また、レーザ光が照射されても、レーザ熱プロセスに起因する損傷を受けず、強い耐性を有している。オルガノポリシロキサン硬化物の前駆体である硬化性オルガノポリシロキサンまたは硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化させつつ成形できるので、微小な光学素子、光学部品や、複雑な形状の光学素子、光学部品でも容易に成形することができる。
本発明の耐レーザ光性光学素子は、上記光学材料からなるので耐レーザ光性が優れている。

本発明において使用されるオルガノポリシロキサン硬化物は、単一の種類のオルガノポリシロキサンの硬化物であってもよく、複数種類のオルガノポリシロキサンの硬化物であってもよい。
硬化機構からすると、縮合反応硬化型とヒドロシリル化反応硬化型が代表的であるが、その他の硬化型（例えば、有機過酸化物硬化型、電子線硬化型）でもよい。

縮合反応硬化型のオルガノポリシロキサンの硬化物は、ケイ素原子結合水酸基（シラノール基）または加水分解性基（例えば、アルコキシ基）を有しているオルガノポリシロキサンを縮合反応させることにより製造することができる。ケイ素原子結合水酸基（シラノール基）または加水分解性基（例えば、アルコキシ基）を有しているオルガノポリシロキサンレジンであれば、溶剤を含まない状態で加熱することにより、縮合反応により硬化させることができる。その加熱温度は５０〜２２０℃位が好適である。低温加熱の場合は縮合反応を促進するために、少量の縮合反応触媒、例えばジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート等の有機錫化合物、テトラ（ｎ−ブチル）チタネート、ジブチルチタンビス（アセチルアセトネート）等有機チタン化合物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸等の縮合反応触媒を添加して硬化させることが好ましく、その添加量はオルガノポリシロキサンの０．1〜１０重量%の範囲を目安として、オルガノポリシロキサンレジン中のケイ素原子結合水酸基（シラノール基）の含有量または加水分解性基の種類と含有量、縮合反応触媒の種類、硬化温度等を考慮して適宜定めるとよい。縮合反応硬化型のオルガノポリシロキサンがケイ素原子結合水酸基（シラノール基）または加水分解性基（例えば、アルコキシ基）を有する直鎖状のジオルガノポリシロキサンや部分的に分岐したオルガノポリシロキサンである場合は、適量の架橋剤（例えば、メチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリ（メチルエチルケトオキシモ）シラン）と少量の縮合反応触媒を添加して硬化させることが好ましい。
上記オルガノポリシロキサンレジンと上記した直鎖状のジオルガノポリシロキサンや部分的に分岐したオルガノポリシロキサンの混合物を硬化させてもよい。

ヒドロシリル化反応硬化型のオルガノポリシロキサンの硬化物は、１分子中に複数個の不飽和脂肪族炭化水素基（例えば、ビニル基）とケイ素結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン自体をヒドロシリル化反応させるか、１分子中に２個以上の不飽和脂肪族炭化水素基（例えば、ビニル基）を有するオルガノポリシロキサンと、１分子中に２個以上、好ましくは３個以上のケイ素結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、オルガノオリゴシロキサン、有機珪素化合物もしくはポリシロキサンとをヒドロシリル化反応させることにより製造することができる。この際、ヒドロシリル化反応触媒として白金系触媒、例えば微粒子状白金、塩化白金酸、白金ジオレフィン錯体、白金ジケトン錯体、白金フォスフィン錯体、白金ジビニルテトラジシロキサン錯体を併用すると効率よく硬化反応を行うことができる。白金系の触媒の使用量は、硬化前のオルガノポリシロキサン等の合計量１００重量部当たり、白金原子換算で０．１〜１００重量ｐｐｍの範囲で白金系触媒の種類、硬化温度等を考慮して選定するとよい。白金系触媒は、ヒドロシリル化反応に関与した後は、微粒子化し、プラズモン吸収を示すので、プラズモン吸収をできるだけ抑制するために、白金系触媒の添加量は可能な限り少ないほうが好ましい。白金系触媒の推奨される量は白金原子換算で０．５〜２０重量ｐｐｍである。

上記オルガノポリシロキサンを構成するシロキサン単位は、(R¹ ₃SiO_1/2)単位、(R² ₂SiO_2/2)単位、(R³SiO_3/2)単位および(SiO_4/2)単位があり得る。上記オルガノポリシロキサンは、(R¹ ₃SiO_1/2)単位と(R² ₂SiO_2/2)単位とからなる直鎖状オルガノポリシロキサン、(R¹ ₃SiO_1/2)単位と(R² ₂SiO_2/2)単位と(R³SiO_3/2)単位とからなる分岐状オルガノポリシロキサンまたはオルガノポリシロキサンレジン、(R² ₂SiO_2/2)単位と(R³SiO_3/2)単位とからなる分岐状オルガノポリシロキサンまたはオルガノポリシロキサンレジン、(R¹ ₃SiO_1/2)単位と(R³SiO_3/2)単位とからなるオルガノポリシロキサンレジン、(R¹ ₃SiO_1/2)単位と(R² ₂SiO_2/2)単位と(SiO_4/2)単位とからなる分岐状オルガノポリシロキサンまたはオルガノポリシロキサンレジン、(R¹ ₃SiO_1/2)単位と(R² ₂SiO_2/2)単位と(R³SiO_3/2)単位と(SiO_4/2)単位とからなる分岐状オルガノポリシロキサンまたはオルガノポリシロキサンレジン、(R¹ ₃SiO_1/2)単位と(SiO_4/2)単位とからなるオルガノポリシロキサンレジンが例示される。

上記シロキサン単位において、ケイ素原子に結合した１価炭化水素基であるR¹, R², R³は、１価飽和脂肪族炭化水素基、１価不飽和脂肪族炭化水素基および１価芳香族炭化水素基があり得る。１価飽和脂肪族炭化水素基としてメチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基が例示され、１価不飽和脂肪族炭化水素基としてビニル基、アリル基、ヘキセニル基が例示され、１価芳香族炭化水素基としてフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基が例示される。縮合反応硬化型のオルガノポリシロキサンは、分子中のR¹, R², R³の一部が水酸基または加水分解性基に置換されており、ヒドロシリル化反応硬化型のオルガノポリシロキサンは、分子中のR¹, R², R³の一部がアルケニル基であるか、アルケニル基と水素原子である。
１価飽和脂肪族炭化水素基は耐レーザ光性と製造の容易性の点で炭素原子数の少ないアルキル基、すなわち、炭素原子数が６以下のアルキル基が好ましく、とりわけメチル基が好ましい。１価不飽和脂肪族炭化水素基はビニル基が代表的であり、１価芳香族炭化水素基はフェニル基が代表的である。

オルガノポリシロキサン硬化物の前躯体である硬化性オルガノポリシロキサンは、その硬化物の熱膨張係数の点で直鎖状オルガノポリシロキサンよりはオルガノポリシロキサンレジンが好ましい。直鎖状オルガノポリシロキサンの硬化物はエラストマー状であり、その熱膨張係数が大きいが、オルガノポリシロキサンレジンの硬化物の熱膨張係数は直鎖状オルガノポリシロキサンの硬化物の熱膨張係数より小さいので、熱膨張に伴う光学特性の変化が小さいからである。
オルガノポリシロキサンの分子量に特に制限されないが、硬化後の力学強度、成形加工性を考慮すると重量平均分子量は５００以上１００００００以下が好ましい。

これらオルガノポリシロキサンは、周知の製造方法で容易に製造することができる。典型例として、相当するオルガノアルコキシシラン類または相当するオルガノアルコキシシラン類とアルコキシシランの酸性触媒存在下での加水分解縮合反応、および相当するオルガノクロロシラン類または相当するオルガノクロロシラン類とクロロシランの加水分解縮合反応が挙げられる。生成したオルガノポリシロキサン中のシラノール基やアルコキシ基が過剰のときは、トルエン等に溶解し微量のカセイカリを添加し加熱することにより縮合させて減量することができる。

オルガノポリシロキサン硬化物が縮合反応硬化型である場合は、分子中のケイ素原子に結合した炭化水素基が一価飽和脂肪族炭化水素基のみ、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基、または、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基である。一価飽和脂肪族炭化水素基は、炭素原子数が６以下のアルキル基が好ましく、とりわけメチル基が好ましい。一価不飽和脂肪族炭化水素基はビニル基が代表的であり、一価芳香族炭化水素基はフエニル基が代表的である。一価不飽和脂肪族炭化水素基や一価芳香族炭化水素基が存在すると、オルガノポリシロキサン硬化物がレーザ光の照射により損傷されやすくなるので、一価飽和脂肪族炭化水素基のみが好ましく、一価不飽和脂肪族炭化水素基や一価芳香族炭化水素基が存在する場合は、合計量が２０重量％以下であり、１５重量％〜０重量％が好ましく、５重量％〜０重量％がより好ましい。

オルガノポリシロキサン硬化物がヒドロシリル化反応硬化物である場合は、分子中のケイ素原子に結合した炭化水素基が、一価飽和脂肪族炭化水素基および二価飽和脂肪族炭化水素基であるか、一価飽和脂肪族炭化水素基、一価不飽和脂肪族炭化水素基および二価飽和脂肪族炭化水素基であるか、一価飽和脂肪族炭化水素基、一価芳香族炭化水素基および二価飽和脂肪族炭化水素基であるか、一価飽和脂肪族炭化水素基、一価芳香族炭化水素基、一価不飽和脂肪族炭化水素基および二価飽和脂肪族炭化水素基である。
一価飽和脂肪族炭化水素基は、アルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。一価芳香族炭化水素基はフエニル基が代表的であり、一価不飽和脂肪族炭化水素基はビニル基が代表的であり、二価飽和脂肪族炭化水素基はエチレン基が好ましい。
一価不飽和脂肪族炭化水素基や一価芳香族炭化水素基が存在すると、硬化物がレーザ光の照射により損傷されやすくなるので、一価飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基のみが好ましく、一価不飽和脂肪族炭化水素基や芳香族炭化水素基が存在する場合は、合計量が２０重量％以下であり、１５重量％〜０重量％が好ましく、５重量％〜０重量％がより好ましい。

オルガノポリシロキサン硬化物は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で実質的に吸収帯を有さず、光透過率が９０％以上である。光透過率が９０％未満であると、光学材料とした場合の光透過効率が低すぎ、光学材料としての役目を果たさないからである。望ましい光透過率は９５％以上である。

オルガノポリシロキサン硬化物の屈折率は、用途によって必要な数値が異なる。屈折率は、分子中に芳香族炭化水素基が多いほど大きくなり、約１．４５まで可能である。
しかし、前述したように芳香族炭化水素基が一定量以上含まれているとオルガノポリシロキサン硬化物は、レーザ光の透過や照射によって損傷を受けやすくなる。従って、屈折率を約１．４５以上としたい場合は、芳香族炭化水素基の増量以外の方法によって高屈折率化すべきである．芳香族炭化水素基の増量以外の方法として、珪素原子以外の金属の酸化物を混合分散させる方法が一般的であるが、多くの金属酸化物は半導体性を示し近赤外領域にプラズマ吸収帯を有するため、より長波長側に吸収を有するものが好ましい。一例として、短波長側の吸収端が約４００ｎｍであり、長波長側が約１０００ｎｍ程度であるＩｎＯ_２・ＳｎＯ(屈折率は約１．９)、ＺｒＯ_２を挙げることができる。

しかしながら、オルガノポリシロキサン硬化物は、分子中のケイ素原子に結合した炭化水素基が一価飽和脂肪族炭化水素基のみ、あるいは、一価飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族のみであると、屈折率が小さく、かつ、アッベ数が約６０程度であるために分散が小さく色収差が少ない。これは、光学レンズを例にすると、屈折率が小さいため、同一面形状の素子を想定すると屈折力が小さくなる。その一方、色収差による焦点距離の移動が少ないことを意味し、前述のような波長差が大きい２波長を使用する光学系では有利である。特に、観測系と照射系が異なる波長である場合は色収差が小さい材料であることは用途によっては重要になる。

オルガノポリシロキサン硬化物の性状は、エラストマー状、硬質レジン状、エラストマー状と硬質レジン状の中間などであり、用途に応じて適宜選択されるが、上記したように熱膨張係数が小さいという点で硬質レジン状が好ましく、ついで硬質レジン状とエラストマー状の中間が好ましい。オルガノポリシロキサン硬化物の形状は特に限定されず、用途に応じて適宜選択される。例えば、フィルム状、シート状、平板状、角柱状、円柱状、三角柱状、球状、レンズ状、丸棒状、チューブ状である。
オルガノポリシロキサン硬化物の製造方法、成形方法は特に制限されない。前駆体である硬化性オルガノポリシロキサン自体は、通常常温で熱可塑性の固形物か液状であり、硬化性オルガノポリシロキサン組成物も、通常常温で熱可塑性の固形物か液状であり、ともにトルエン、キシレン等の有機溶剤に可溶であるので、注型成形、圧縮成形、射出成形、押出成形、浸漬成形、スピンコート、キャスト等により目的とする光学素子や光学部品を容易に製造、成形することができる。

上記したオルガノポリシロキサン硬化物からなる光学材料は、発振波長が４００〜１１００ｎｍであるレーザ光を透過、伝送、屈折、干渉等させる光学素子や光学部品に使用するのに有用であり、また、発振波長が４００〜１１００ｎｍであるレーザ光が照射される個所に使用するのに有用である。
この範囲に発振波長を有するレーザは、ガスレーザとしては、波長４８８ｎｍや波長５１４．４ｎｍの出力が数Ｗクラスであるアルゴンレーザ、波長６３３ｎｍを発振するＨｅ-Ｎｅレーザが例示され、固体レーザとしては、波長５３２ｎｍや波長１０６４ｎｍで数Ｗの出力のパルス発振及び連続発振する活性イオン種を結晶にドープした結晶Ｎｄ:ＹＡＧ等の高出力固体レーザ、主に通信に使用される、ＡｌＧａＡｓ系のIII-Ｖ族の化合物半導体レーザ、Ｎｄドープガラスレーザが例示される。

本発明の耐レーザ光性光学材料は、可視光領域から近赤外領域に発振波長を有するレーザの光学系素子、レーザ光励起によって機能を発現する光機能性物質を含有する光学素子及び高出力レーザ光を光源とする高輝度ランプの集光レンズやデイフューザに好適である。
本発明の光学材料を適用するのに好適なレーザ光用の光学素子として、Ｎｄ:ＹＡＧを励起する際のコリメータレンズ、コンデンサーレンズ等の光学レンズ；光ピックアップの光ヘッド用の対物レンズや、コリメータレンズ、ビームスプリッター、１／４波長板等；レーザ光を光源とするスリットランプの対物レンズ;可視光レーザを励起光源とする色素レーザのセル材料、ミラー用基材が例示される。本発明の耐レーザ光性光学材料は被照射強度の測定に用いられるシリコンダイオードの反射防止膜、受光部パーツ；Ｎｄのマトリックス材料、半導体ドープガラスのガラス代替マトリックス材料としても使用することができる。

本発明の耐レーザ光性光学素子は、上記耐レーザ光性光学材料からなる。上記耐レーザ光性光学材料のみからなるもの、他の材料と一体化したもの、他の材料からなる部材の被覆層を形成するもの、他の材料からなる部材に組み込まれたものが例示される。本発明の耐レーザ光性光学素子は、近赤外領域から可視光領域のレーザ光を扱う装置、機器、例えば光ピックアップ、その光ヘッド、スリットランプ、高輝度ランプ、車両のヘッドランプやテールランプに有用である。

以下、実施例と比較例をもって本発明を詳述する。
レーザ光照射実験は、レーザ光源としてＢ．Ｍ. Industries社製のモデル５０１ＹＡＧレーザを使用して室温で行なった。Ｎｄ:ＹＡＧパルスレーザの波長は、基本波は１０６４ｎｍ、第２高調波は５３２ｎｍであり、パルス幅は１０ＫＨｚ、パルス間隙は１００ｎｓ、出力は３５０ｍＷであった。
光透過率は、硬化物フィルムについて、自記分光光度計により４００〜１１００ｎｍの波長領域で測定した。
粘度は２５℃での値である。

[実施例１]
シロキサン単位式 [(CH₃)₂SiO_2/2]_0.15[CH₃SiO_3/2]_0.81[CH₃(HO)SiO_2/2]_0.04で表される粉末状メチルポリシロキサンレジン１ｇを２ｍｌのクロロフォルムに溶解した溶液と、５ｍｇのオクチル酸錫(II)の０．２ｍｌクロロフォルム溶液を混合して均一なクロロフォルム溶液を調製した。このクロロフォルム溶液をガラス板上にキャスティングし、室温で１時間静置することにより厚さ２mmのメチルポリシロキサンレジンシートを作製した。このシートをガラス板から剥がし、１００℃で１時間、ついで、２００℃で２０時間加熱して、厚さ２mmのメチルポリシロキサンレジンの縮合反応硬化物シートを作製した。この硬化物シートの光透過率は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で９７．０％以上であった。この硬化物シートに、波長１０６４ｎｍのレーザ光照射や、波長５３２ｎｍのレーザ光照射を１０分間行ったが、いずれも全く損傷を受けなかった。Spectra Physics社製のＮｄ:ＹＶ０４固体レーザ（モデルＹＨＰ４０）を使用して、この硬化物シートに波長１０６４ｎｍ、パルス幅２０ＫＨｚ、パルス間隙５ｎｓ、出力５Ｗのレーザ光照射、あるいは、波長５３２ｎｍ、パルス幅２０ＫＨｚ、パルス間隙５ｎｓ、出力３．６Ｗのレーザ光照射を１０分間行ったが、いずれも外観の変化は認められず切断できなかった。

[実施例２]
実施例１において、シロキサン単位式 [CH₃SiO_3/2]_0.85[CH₃(HO)SiO_2/2]_0.15で表される粉末状メチルポリシロキサンレジン１ｇを使用した以外は、実施例１と同様にクロロフォルム溶液の調製、キャスティング、硬化を行なって厚さ２mmのメチルポリシロキサンレジンの縮合反応硬化物シートを作製した。この硬化物シートの光透過率は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で９７．０％以上であり、波長１０６４ｎｍのレーザ光照射や波長５３２ｎｍのレーザ光照射を１０分間行ったが、いずれも全く損傷を受けなかった。

[実施例３]
シロキサン単位式 [(CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2]_0.22[(CH₃)₃SiO_1/2]_0.22[SiO_4/2]_0.56で表される液状メチルビニルポリシロキサンレジン（粘度２３００ｍＰａ・ｓ）４．２g、シロキサン単位式 [(CH₃)₂HSiO_1/2]_0.60[C₆H₅SiO_3/2]_0.40で表される液状メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン（粘度３０ｍＰａ・ｓ）２．９gおよびポリシロキサン合計量の５ｐｐｍの白金（1，3-ジビニルテトラメチルジシロキサン）錯体（白金含有量：２重量％）をガラス瓶中で室温にて混合し、脱泡後、１５０℃のオーブン中に１０分間保持して硬化させて、厚さ２ｍｍのヒドロシリル化反応硬化物シートを調製した。硬化物シート中のフェニル基およびビニル基の合計含有量は１３．５重量%であった。この硬化物シートの光透過率は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で９７．０％以上であり、波長１０６４ｎｍのレーザ光照射や波長５３２ｎｍのレーザ光照射を１０分間行ったが、いずれも全く損傷を受けなかった。

[実施例４]
シロキサン単位式 [(CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2]_0.22[(CH₃)₃SiO_1/2]_0.22[SiO_4/2]_0.56で表される液状メチルビニルポリシロキサンレジン（粘度２３００ｍＰａ・ｓ）２．０g、シロキサン単位式 [(CH₃)₂SiO_2/2]_0.97[(CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2]_0.03で表される液状直鎖状メチルビニルポリシロキサン（粘度１００ｍＰａ・ｓ）３．０g、シロキサン単位式[(CH₃)₂SiO_2/2]_0.50[(CH₃)HSiO_2/2]_0.33[(CH₃)₃SiO_1/2]_0.17で表される液状直鎖状メチルハイドロジェンポリシロキサン（粘度８ｍＰａ・ｓ）２．２g、ポリシロキサン合計量の５ｐｐｍの白金（1，3-ジビニルテトラメチルジシロキサン）錯体（白金含有量：２重量％）をガラス瓶中で室温にて混合し、脱泡後、１５０℃のオーブン中に１０分間保持して硬化させて、厚さ２ｍｍのヒドロシリル化反応硬化物シートを作製した。硬化物シート中のフェニル基およびビニル基の合計含有量は０重量%であった。この硬化物シートの光透過率は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で９７．５％以上であり、波長１０６４ｎｍのレーザ光照射や波長５３２ｎｍのレーザ光照射を１０分間行ったが、いずれも全く損傷を受けなかった。

[比較例１]
帝人化成株式会社製のポリカーボネート樹脂“パンライトＬ１２２５Ｙ”（厚さ２ｍｍ；樹脂中の一価芳香族炭化水素基含有量は７６重量%）は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で光透過率は９０．０％以上であった。しかしながら、波長１０６４ｎｍのレーザ光照射を行ったところ、瞬時にアブレーションを受け、黒化した。

[比較例２]
三菱レイヨン株式会社製のメタクリル樹脂“アクリライト００１”（厚さ２ｍｍ；樹脂中の一価芳香族炭化水素基含有量は０重量%）は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で光透過率は９２．０％以上であった。しかしながら、波長１０６４ｎｍのレーザ光照射を行ったところ、瞬時にアブレーションを受け、褐色化した。

[比較例３]
シロキサン単位式 [(CH₃)(CH₂=CH)SiO_2/2]_0.10[(CH₃)₂SiO_2/2]_0.15[(C₆H₅)SiO_3/2]_0.75で表される液状メチルフェニルビニルポリシロキサンレジン（粘度＞１０^５ｍＰａ・ｓ）４．５g、シロキサン単位式 [(CH₃)₂HSiO_1/2]_0.60[C₆H₅SiO_3/2]_0.40で表される液状メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン（粘度３０ｍＰａ・ｓ）２．５g、シロキサン単位式 [(CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2]_0.75[C₆H₅SiO_3/2]_0.25で表される液状メチルフェニルビニルポリシロキサン（粘度５ｍＰａ・ｓ）０．９g、シロキサン単位式 [(CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2]_0.67[(C₆H₅)₂SiO_2/2]_0.33で表される液状メチルフェニルビニルポリシロキサン（粘度８ｍＰａ・ｓ）０．９g、およびポリシロキサン合計量の５ｐｐｍの白金（1，3-ジビニルテトラメチルジシロキサン）錯体（白金含有量：２重量％）をガラス瓶中で室温にて混合し、脱泡後、１５０℃のオーブン中に３０分間保持して硬化させて、厚さ２ｍｍのヒドロシリル化反応硬化物シートを調製した。硬化物シート中のフェニル基およびビニル基の合計含有量は４１重量%であった。この硬化物シートの光透過率は、４００〜１１００ｎｍの波長領域で９７．５％以上であった。しかしながら、波長１０６４ｎｍのレーザ光照射を１分間行ったところ、アブレーションを受け、黒化した。

本発明の耐レーザ光性光学材料は、近赤外領域から可視光領域のレーザ光を透過、伝送、屈折、干渉等させる光学素子を製造するのに有用であり、レーザ光が照射される光学部品や個所に使用するのに有用である。
本発明の耐レーザ光性光学素子は、近赤外領域から可視光領域のレーザ光を扱う装置、機器に有用である。

Claims

オルガノポリシロキサン硬化物であって、分子中のケイ素原子に結合した有機基が炭化水素基であり、分子中の芳香族炭化水素基と不飽和脂肪族炭化水素基の含有量が２０重量％〜０重量％であり、４００〜１１００ｎｍの波長領域で実質的に吸収帯を有さず、光透過率が９０％以上であることを特徴とする耐レーザ光性光学材料。
オルガノポリシロキサン硬化物が縮合反応硬化物である請求項１記載の耐レーザ光性光学材料。
分子中のケイ素原子に結合した炭化水素基が、一価飽和脂肪族炭化水素基のみ、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基、または、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基である請求項２記載の耐レーザ光性光学材料。
一価飽和脂肪族炭化水素基がメチル基であり、一価不飽和脂肪族炭化水素基がビニル基であり、一価芳香族炭化水素基がフエニル基である請求項３記載の耐レーザ光性光学材料。
オルガノポリシロキサン硬化物がヒドロシリル化反応硬化物である請求項１記載の耐レーザ光性光学材料。
分子中のケイ素原子に結合した炭化水素基が一価飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基、または、一価飽和脂肪族炭化水素基と一価芳香族炭化水素基と一価不飽和脂肪族炭化水素基と二価飽和脂肪族炭化水素基である請求項５記載の耐レーザ光性光学材料。
一価飽和脂肪族炭化水素基がメチル基であり、一価芳香族炭化水素基がフエニル基であり、一価不飽和脂肪族炭化水素基がビニル基であり、二価飽和脂肪族炭化水素基がエチレン基である請求項６記載の耐レーザ光性光学材料。
オルガノポリシロキサン硬化物がオルガノポリシロキサンレジン硬化物である請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の耐レーザ光性光学材料。
請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の耐レーザ光性光学材料よりなる耐レーザ光性光学素子。