JP2013015562A - Optical element and antireflection film transmitting carbon dioxide gas laser beam - Google Patents

Optical element and antireflection film transmitting carbon dioxide gas laser beam Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element and antireflection film that transmit a carbon dioxide gas laser beam and is suitable for irradiation of a high output laser such as a carbon dioxide gas laser.SOLUTION: An optical element 1 includes a Ge substrate 2 having a physical film thickness of 2,075-2,293 nm, a first layer 3 made of YOformed on the Ge substrate 2 and having a physical film thickness of 21-23 nm, a second layer 4 made of ZnS formed on the first layer 3 and having a physical film thickness of 265-293 nm, a third layer 5 made of Ge formed on the second layer 4 and having a physical film thickness of 157-173 nm, a fourth layer 6 made of ZnS formed on the third layer 5 and having a physical film thickness of 588-650 nm, a fifth layer 7 made of YFformed on the fourth layer 6 and having a physical film thickness of 861-952 nm, a sixth layer 8 made of ZnS formed on the fifth layer 7 and having a physical film thickness of 161-178 nm, and a seventh layer 9 made of YOformed on the sixth layer 8 and having a physical film thickness of 21-23 nm.

Description

本発明は、炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子および反射防止膜に関する。   The present invention relates to an optical element that transmits carbon dioxide laser light and an antireflection film.

従来から、ZnSeレンズの両面に、炭酸ガスレ−ザーとYAGレーザーの両方の光に対する反射防止膜を形成する光学素子が知られている。(特許文献1の請求項5に記載の発明を参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an optical element that forms an antireflection film for light from both a carbon dioxide laser and a YAG laser on both surfaces of a ZnSe lens. (See the invention described in claim 5 of Patent Document 1).

国際公開第2007/119838号International Publication No. 2007/119838

上述した特許文献1に記載されている光学素子は、炭酸ガスレ−ザーとYAGレーザーの両方の光に対応するものであるため、炭酸ガスレ−ザーとYAGレーザーのどちらかに特化して対応させた光学素子に比べると、性能が劣るのが一般的である。   Since the optical element described in Patent Document 1 described above corresponds to the light of both a carbon dioxide laser and a YAG laser, it is specialized for either a carbon dioxide laser or a YAG laser. Generally, the performance is inferior to that of an optical element.

かかる性能は、たとえば光の透過率である。ここで、炭酸ガスレーザーは、赤外線のビームを発生する非常に高出力な連続波レーザーである。また、YAGレーザーも同様に高出力なレーザーである。このような高出力なレーザーが照射される光学素子には、その照射に対する耐久性等が求められる。   Such performance is, for example, light transmittance. Here, the carbon dioxide laser is a very high-power continuous wave laser that generates an infrared beam. Similarly, YAG laser is a high-power laser. An optical element irradiated with such a high output laser is required to have durability against the irradiation.

そこで、本発明の目的は、炭酸ガスレーザーのような高出力のレーザー照射に適する炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子および反射防止膜を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical element and an antireflection film that transmit carbon dioxide laser light suitable for high-power laser irradiation such as a carbon dioxide laser.

上記目的を達成するため、本発明の炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子は、Ge基板と、Ge基板上に形成される、物理膜厚が21〜23nmのYからなる第1層と、第1層上に形成される、物理膜厚が265〜293nmのZnSからなる第2層と、第2層上に形成される、物理膜厚が157〜173nmのGeからなる第3層と、第3層上に形成される、物理膜厚が588〜650nmのZnSからなる第4層と、第4層上に形成される、物理膜厚が861〜952nmのYFからなる第5層と、第5層上に形成される、物理膜厚が161〜178nmのZnSからなる第6層と、第6層上に形成される、物理膜厚が21〜23nmのYからなる第7層と、を備えている。 In order to achieve the above object, an optical element that transmits carbon dioxide laser light according to the present invention is a Ge substrate and a first layer formed on the Ge substrate and made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 21 to 23 nm. And a second layer made of ZnS having a physical film thickness of 265 to 293 nm and a third layer made of Ge having a physical film thickness of 157 to 173 nm formed on the first layer. A fourth layer made of ZnS having a physical film thickness of 588 to 650 nm formed on the third layer and a fifth layer made of YF 3 having a physical film thickness of 861 to 952 nm formed on the fourth layer. A sixth layer made of ZnS having a physical film thickness of 161 to 178 nm formed on the fifth layer, and Y 2 O 3 having a physical film thickness of 21 to 23 nm formed on the sixth layer. And a seventh layer.

ここで、基板の屈折率が4.0〜4.2であり、第1層の屈折率が1.77〜1.87であり、第2層の屈折率が2.0〜2.4であり、第3層の屈折率が4.0〜4.2であり、第4層の屈折率が2.0〜2.4であり、第5層の屈折率が1.28〜1.51であり、第6層の屈折率が2.0〜2.4であり、第7層の屈折率が1.77〜1.87であることが好ましい。   Here, the refractive index of the substrate is 4.0 to 4.2, the refractive index of the first layer is 1.77 to 1.87, and the refractive index of the second layer is 2.0 to 2.4. Yes, the refractive index of the third layer is 4.0 to 4.2, the refractive index of the fourth layer is 2.0 to 2.4, and the refractive index of the fifth layer is 1.28 to 1.51. The refractive index of the sixth layer is preferably 2.0 to 2.4, and the refractive index of the seventh layer is preferably 1.77 to 1.87.

また、炭酸ガスレーザー光の波長が8〜11μmであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the wavelength of a carbon dioxide laser beam is 8-11 micrometers.

また、炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域の透過率が、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域の透過率、および炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域の透過率よりも小さいことが好ましい。   Further, the transmittance of the specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 9 μm and 10 μm or less, the transmittance of the specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 8 μm and 9 μm or less, and carbon dioxide gas It is preferable that the wavelength of the laser light is smaller than the transmittance of a specific region in the range of more than 10 μm and not more than 11 μm.

上記目的を達成するため、本発明の炭酸ガスレーザー光を透過させる反射防止膜は、本発明の炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子を構成する第1層と、第2層と、第3層と、第4層と、第5層と、第6層と、第7層と、がこの順に積層されている。   In order to achieve the above object, the antireflection film that transmits the carbon dioxide laser beam of the present invention includes a first layer, a second layer, and a third layer that constitute an optical element that transmits the carbon dioxide laser beam of the present invention. The fourth layer, the fifth layer, the sixth layer, and the seventh layer are laminated in this order.

ここで反射防止膜は、炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域の透過率が、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域の透過率、および炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域の透過率よりも小さいことが好ましい。   Here, the antireflection film has a transmittance of a specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 9 μm and 10 μm or less, and transmits in a specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 8 μm and 9 μm or less. The transmittance and the wavelength of the carbon dioxide laser beam are preferably smaller than the transmittance of a specific region in the range of more than 10 μm and not more than 11 μm.

本発明では、炭酸ガスレーザーのような高出力のレーザー照射に適する炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子および反射防止膜を提供することができる。   The present invention can provide an optical element and an antireflection film that transmit carbon dioxide laser light suitable for high-power laser irradiation such as a carbon dioxide laser.

本発明の実施の形態に係る炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子の縦断面概要図である。It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram of the optical element which permeate | transmits the carbon dioxide laser beam which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子を構成する各薄膜の物質名、屈折率および物理膜厚を表として示す図である。It is a figure which shows the substance name, refractive index, and physical film thickness of each thin film which comprises the optical element which permeate | transmits the carbon dioxide laser beam which concerns on embodiment of this invention as a table | surface. 比較例の光学素子を構成する各薄膜の物質名、屈折率および物理膜厚を表として示す図である。It is a figure which shows the substance name, refractive index, and physical film thickness of each thin film which comprises the optical element of a comparative example as a table | surface. 本発明の実施の形態に係る反射防止膜の透過率を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability of the anti-reflective film which concerns on embodiment of this invention. 比較例の反射防止膜の透過率を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability of the antireflection film of a comparative example.

以下、本発明の実施の形態に係る炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子および反射防止膜の構成および製造法について、図面を参照しながら説明する。また、比較例となる光学素子の反射防止膜と、本発明の実施の形態に係る炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子の反射防止膜の違いについても説明する。   Hereinafter, the configuration and manufacturing method of an optical element and an antireflection film that transmit carbon dioxide laser light according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Further, the difference between the antireflection film of the optical element as a comparative example and the antireflection film of the optical element that transmits the carbon dioxide laser light according to the embodiment of the present invention will be described.

(本発明の実施の形態に係る炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子および反射防止膜の構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子(以下、光学素子1と記す。)の縦断面概要図である。光学素子1は、直径25mm、板厚1mmのGeからなる基板2の両方の面に後述する第1層3、第2層4、第3層5、第4層6、第5層7、第6層8および第7層9が、それぞれ基板2側から順に第1層3,第2層4,第3層5,第4層6,第5層7,第6層8,第7層9の順に形成されているものである。図1は、基板2の一方の面側の縦断面を示しているが、基板2の他方の面側の縦断面も図1と同様に表れる。
(Configuration of optical element and antireflection film for transmitting carbon dioxide laser beam according to embodiment of present invention)
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of an optical element that transmits carbon dioxide laser light (hereinafter referred to as an optical element 1) according to an embodiment of the present invention. The optical element 1 includes a first layer 3, a second layer 4, a third layer 5, a fourth layer 6, a fifth layer 7, a second layer 7, which will be described later, on both surfaces of a substrate 2 made of Ge having a diameter of 25 mm and a plate thickness of 1 mm. The sixth layer 8 and the seventh layer 9 are respectively the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8, and the seventh layer 9 in order from the substrate 2 side. Are formed in this order. FIG. 1 shows a longitudinal section on one surface side of the substrate 2, but the longitudinal section on the other surface side of the substrate 2 also appears in the same manner as FIG.

基板2および第1層3、第2層4、第3層5、第4層6、第5層7、第6層8および第7層9について詳述する。基板2は、屈折率が4.00のGeからなる。そして、基板2上には、物理膜厚が22nmで屈折率が1.77のYからなる第1層3が形成されている。そして、第1層3上には、物理膜厚が279nmで屈折率が2.31のZnSからなる第2層4が形成されている。そして、第2層4上には、物理膜厚が165nmで屈折率が4.00のGeからなる第3層5が形成されている。そして、第3層5上には、物理膜厚が619nmで屈折率が2.12のZnSからなる第4層6が形成されている。そして、第4層6上には、物理膜厚が906nmで屈折率が1.32のYFからなる第5層7が形成されている。そして、第5層7上には、物理膜厚が170nmで屈折率が2.15のZnSからなる第6層8が形成されている。そして、第6層8上には、物理膜厚が22nmで屈折率が1.77のYからなる第7層9が形成されている。 The substrate 2, the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8 and the seventh layer 9 will be described in detail. The substrate 2 is made of Ge having a refractive index of 4.00. A first layer 3 made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 22 nm and a refractive index of 1.77 is formed on the substrate 2. A second layer 4 made of ZnS having a physical film thickness of 279 nm and a refractive index of 2.31 is formed on the first layer 3. On the second layer 4, a third layer 5 made of Ge having a physical film thickness of 165 nm and a refractive index of 4.00 is formed. On the third layer 5, a fourth layer 6 made of ZnS having a physical film thickness of 619 nm and a refractive index of 2.12 is formed. A fifth layer 7 made of YF 3 having a physical film thickness of 906 nm and a refractive index of 1.32 is formed on the fourth layer 6. A sixth layer 8 made of ZnS having a physical film thickness of 170 nm and a refractive index of 2.15 is formed on the fifth layer 7. A seventh layer 9 made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 22 nm and a refractive index of 1.77 is formed on the sixth layer 8.

以上の基板2および第1層3、第2層4、第3層5、第4層6、第5層7、第6層8および第7層9を備えたものが、本発明の実施の形態に係る光学素子1となる。また、第1層3、第2層4、第3層5、第4層6、第5層7、第6層8および第7層9が、本発明の実施の形態に係る反射防止膜10となる。   The substrate 2 and the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8 and the seventh layer 9 described above are implemented in the present invention. It becomes the optical element 1 which concerns on a form. In addition, the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8 and the seventh layer 9 are antireflection films 10 according to the embodiment of the present invention. It becomes.

図2は、光学素子1を構成する各要素の物質名、屈折率および物理膜厚を表として示す図である。   FIG. 2 is a table showing the material names, refractive indices, and physical film thicknesses of the elements constituting the optical element 1.

(本発明の実施の形態に係る光学素子1および反射防止膜10の製造法)
第1層3、第2層4、第3層5、第4層6、第5層7、第6層8および第7層9は、それぞれ真空蒸着によってこの順に基板2の両面に成膜・積層している。成膜の際には、真空蒸着の諸条件、たとえば蒸着時間、蒸着温度等を調整し、各薄膜を目的とする膜厚および屈折率とする。
(Method of manufacturing optical element 1 and antireflection film 10 according to an embodiment of the present invention)
The first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8, and the seventh layer 9 are formed on both surfaces of the substrate 2 in this order by vacuum deposition. Laminated. At the time of film formation, various conditions of vacuum vapor deposition, such as vapor deposition time and vapor deposition temperature, are adjusted so that each thin film has a target film thickness and refractive index.

(比較例の光学素子について)
比較例の光学素子は、光学素子1と同様に直径25mm、板厚1mmのGeからなる比較例の基板の両方の面に、それぞれ比較例の基板側から順に比較例の第1層,比較例の第2層,比較例の第3層,比較例の第4層,比較例の第5層,比較例の第6層,比較例の第7層の順に形成されているものである。比較例の光学素子の縦断面概要図は、光学素子1の場合の図1と同様に表れる。図1の基板2に相当するのが比較例の基板であり、第1層3に相当するのが比較例の第1層であり、第2層4に相当するのが比較例の第2層であり、第3層5に相当するのが比較例の第3層であり、第4層6に相当するのが比較例の第4層であり、第5層7に相当するのが比較例の第5層であり、第6層8に相当するのが比較例の第6層であり、第7層9に相当するのが比較例の第7層である。
(About the optical element of the comparative example)
Similar to the optical element 1, the optical element of the comparative example has a first layer of the comparative example and a comparative example in order from the substrate side of the comparative example on both surfaces of the comparative substrate made of Ge having a diameter of 25 mm and a plate thickness of 1 mm. The second layer, the third layer of the comparative example, the fourth layer of the comparative example, the fifth layer of the comparative example, the sixth layer of the comparative example, and the seventh layer of the comparative example are formed in this order. A schematic longitudinal sectional view of the optical element of the comparative example appears in the same manner as FIG. The substrate 2 of FIG. 1 corresponds to the substrate of the comparative example, the first layer 3 corresponds to the first layer of the comparative example, and the second layer 4 corresponds to the second layer of the comparative example. The third layer 5 corresponds to the third layer of the comparative example, the fourth layer 6 corresponds to the fourth layer of the comparative example, and the fifth layer 7 corresponds to the comparative example. The sixth layer corresponds to the sixth layer 8 of the comparative example, and the seventh layer 9 corresponds to the seventh layer of the comparative example.

図3は、比較例の光学素子を構成する各要素の物質名、屈折率および物理膜厚を表として示す図である。比較例の基板と基板2、比較例の第1層と第1層3、比較例の第2層と第2層4、比較例の第3層と第3層5、比較例の第4層と第4層6、比較例の第5層と第5層7、比較例の第6層と第6層8、比較例の第7層と第7層9の物質名は光学素子1のものと同一であるが、屈折率および物理膜厚が異なっている(比較例の基板と基板2を除く)。   FIG. 3 is a table showing the material names, refractive indices, and physical film thicknesses of the elements constituting the optical element of the comparative example. Comparative Example Substrate and Substrate 2, Comparative Example First Layer and First Layer 3, Comparative Example Second Layer and Second Layer 4, Comparative Example Third Layer and Third Layer 5, Comparative Example Fourth Layer And the fourth layer 6, the fifth layer and the fifth layer 7 of the comparative example, the sixth layer and the sixth layer 8 of the comparative example, and the material names of the seventh layer and the seventh layer 9 of the comparative example are those of the optical element 1. The refractive index and the physical film thickness are different (except for the substrate of the comparative example and the substrate 2).

すなわち、比較例の基板は、屈折率が4.00のGeからなる板状の部材である。そして、比較例の基板上には、物理膜厚が16nmで屈折率が1.77のYからなる比較例の第1層が形成されている。そして、比較例の第1層上には、物理膜厚が200nmで屈折率が2.31のZnSからなる比較例の第2層が形成されている。そして、比較例の第2層上には、物理膜厚が238nmで屈折率が44.00のGeからなる比較例の第3層が形成されている。そして、比較例の第3層上には、物理膜厚が650nmで屈折率が2.12のZnSからなる比較例の第4層が形成されている。そして、比較例の第4層上には、物理膜厚が920nmで屈折率が1.32のYFからなる比較例の第5層が形成されている。そして、比較例の第5層上には、物理膜厚が150nmで屈折率が2.15のZnSからなる比較例の第6層が形成されている。そして、比較例の第6層上には、物理膜厚が16nmで屈折率が1.77のYからなる比較例の第7層が形成されている。 That is, the substrate of the comparative example is a plate-like member made of Ge having a refractive index of 4.00. A first layer of the comparative example made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 16 nm and a refractive index of 1.77 is formed on the substrate of the comparative example. And the 2nd layer of the comparative example which consists of ZnS whose physical film thickness is 200 nm and whose refractive index is 2.31 is formed on the 1st layer of the comparative example. On the second layer of the comparative example, a third layer of the comparative example made of Ge having a physical film thickness of 238 nm and a refractive index of 44.00 is formed. On the third layer of the comparative example, a fourth layer of the comparative example made of ZnS having a physical film thickness of 650 nm and a refractive index of 2.12 is formed. On the fourth layer of the comparative example, a fifth layer of the comparative example made of YF 3 having a physical film thickness of 920 nm and a refractive index of 1.32 is formed. On the fifth layer of the comparative example, a sixth layer of the comparative example made of ZnS having a physical film thickness of 150 nm and a refractive index of 2.15 is formed. On the sixth layer of the comparative example, a seventh layer of the comparative example made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 16 nm and a refractive index of 1.77 is formed.

以上の比較例の基板および比較例の第1〜7層を備えたものが、比較例の光学素子となる。また、比較例の第1〜7層が、比較例の反射防止膜となる。また、比較例の第1〜7層も、本発明の実施の形態に係る第1層3、第2層4、第3層5、第4層6、第5層7、第6層8および第7層9と同様に、真空蒸着によって成膜している。   What provided the board | substrate of the above comparative example and the 1st-7th layer of a comparative example becomes an optical element of a comparative example. Further, the first to seventh layers of the comparative example are antireflection films of the comparative example. In addition, the first to seventh layers of the comparative example also include the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8, and the like according to the embodiment of the present invention. As with the seventh layer 9, the film is formed by vacuum deposition.

(本発明の実施の形態に係る光学素子1と比較例の光学素子との性能比較)
反射防止膜10および比較例の反射防止膜に対してフーリエ変換型赤外分光装置(FT−IR)を用いて、それぞれの透過率を測定した。測定する波長は、7〜13μmの範囲とした。この測定では、溶接、切断、穴あけ等に用いられるレーザー加工機から発せられる、赤外線のビームである高出力の炭酸ガスレーザー光を反射防止膜10および比較例の反射防止膜に照射した場合と同等の透過率の評価を行うことができる。図4は、本発明の実施の形態に係る反射防止膜10の透過率を示す図である。図5は、比較例の反射防止膜の透過率を示す図である。ここで、光学素子1または比較例の光学素子に対して炭酸ガスレーザーを照射した場合には、基板2または比較例の基板が光の殆どを透過し、一部を吸収する。具体的には、基板2または比較例の基板は、波長が8μmより10μmの方の光をより吸収し、さらには波長10μmより12μmの方の光をより吸収する。そのため、光学素子1または比較例の光学素子は、その吸収分、透過率の低下が大きい。また、そのため、レーザー加工機から発せられる光を、光学素子1または比較例の光学素子に対して照射した場合の透過率は、図4および図5に示すグラフよりも約2%弱低下する。なお、レーザー加工機から発せられる光を、光学素子1または比較例の光学素子に対して照射した場合の図4および図5に相当するグラフの曲線形状は、図4および図5に示したグラフの曲線形状が概ね維持される。
(Performance comparison between the optical element 1 according to the embodiment of the present invention and the optical element of the comparative example)
The transmittance of each of the antireflection film 10 and the antireflection film of the comparative example was measured using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR). The wavelength to be measured was in the range of 7 to 13 μm. This measurement is equivalent to the case where the antireflection film 10 and the antireflection film of the comparative example are irradiated with a high-power carbon dioxide laser beam, which is an infrared beam, emitted from a laser processing machine used for welding, cutting, drilling, etc. Can be evaluated. FIG. 4 is a diagram showing the transmittance of the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the transmittance of the antireflection film of the comparative example. Here, when the carbon dioxide laser is irradiated to the optical element 1 or the optical element of the comparative example, the substrate 2 or the substrate of the comparative example transmits most of the light and absorbs a part thereof. Specifically, the substrate 2 or the substrate of the comparative example absorbs more light having a wavelength of 10 μm than 8 μm, and further absorbs light having a wavelength of 12 μm from 10 μm. Therefore, the optical element 1 or the optical element of the comparative example has a large decrease in absorption and transmittance. Therefore, the transmittance when the light emitted from the laser processing machine is irradiated to the optical element 1 or the optical element of the comparative example is lower by about 2% than the graphs shown in FIGS. In addition, the curve shape of the graph equivalent to FIG. 4 and FIG. 5 at the time of irradiating the light emitted from a laser processing machine with respect to the optical element 1 or the optical element of a comparative example is the graph shown in FIG. 4 and FIG. The curved shape is generally maintained.

本発明の実施の形態に係る反射防止膜10は、比較例の反射防止膜に比べ、炭酸ガスレーザー光の透過率が波長9〜10μmの範囲で0.5〜1%良好だった。これは、反射防止膜10が、光吸収率が大きい物質であるGeからなる第3層5の厚みを、比較例の反射防止膜の比較例の第3層よりも薄くしており、反射防止膜10全体の光吸収率が低くなったためと考えられる。また、炭酸ガスレーザー光の波長8〜11μmの範囲に限ると、比較例に係る反射防止膜の炭酸ガスレーザー光の透過率は、本発明の実施の形態に係る反射防止膜101の炭酸ガスレーザー光の透過率よりも0.2〜1%程度劣っていることがわかる。   In the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention, the transmittance of the carbon dioxide laser beam was 0.5 to 1% better in the wavelength range of 9 to 10 μm than the antireflection film of the comparative example. This is because the antireflection film 10 has a thickness of the third layer 5 made of Ge, which is a substance having a large light absorption rate, smaller than that of the third layer of the comparative example of the antireflection film of the comparative example. It is considered that the light absorption rate of the entire film 10 is lowered. Further, when limited to the wavelength range of 8 to 11 μm of the carbon dioxide laser light, the carbon dioxide laser light transmittance of the antireflection film according to the comparative example is the carbon dioxide laser of the antireflection film 101 according to the embodiment of the present invention. It turns out that it is inferior to the light transmittance about 0.2 to 1%.

また、図4に示すように、反射防止膜10は、炭酸ガスレーザー光の波長8〜11μmの範囲で特に高い値を示し、略100%に近い値が得られた。ここで、図4に示すように、炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域Aの透過率が、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域Bの透過率、および炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域Cの透過率よりも小さくなっていることがわかる。なお、この図4に示す特定領域A,B,Cの存在は、光学素子1に対して炭酸ガスレーザーを照射した場合にも、図4と同様に観測される。   Moreover, as shown in FIG. 4, the antireflection film 10 showed a particularly high value in the wavelength range of 8 to 11 μm of the carbon dioxide laser beam, and a value close to about 100% was obtained. Here, as shown in FIG. 4, the transmittance of the specific region A within the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 9 μm and 10 μm or less is within the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 8 μm and 9 μm or less. It turns out that the transmittance | permeability of the specific area | region B and the wavelength of the carbon dioxide laser beam are smaller than the transmittance | permeability of the specific area | region C in the range which exceeds 10 micrometers and is 11 micrometers or less. The presence of the specific areas A, B, and C shown in FIG. 4 is observed in the same manner as in FIG. 4 when the optical element 1 is irradiated with a carbon dioxide laser.

ここで、特定領域Aは、9.2〜9.9μmの範囲の波長であり、その範囲の透過率は99.7〜99.8%である。また、特定領域Bは、8.4〜8.9μmの範囲の波長であり、その範囲の透過率は99.9%である。また、特定領域Cは、10.6〜10.8μmの範囲の波長であり、その範囲の透過率は99.9%である。   Here, the specific region A has a wavelength in the range of 9.2 to 9.9 μm, and the transmittance in the range is 99.7 to 99.8%. The specific region B has a wavelength in the range of 8.4 to 8.9 μm, and the transmittance in that range is 99.9%. The specific region C has a wavelength in the range of 10.6 to 10.8 μm, and the transmittance in the range is 99.9%.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子1に対して、炭酸ガスレーザー光を長時間透過させた場合には、破損、劣化等することなく、初期の性能を長期間に渡り維持できることがわかった。   In addition, when the carbon dioxide laser light is transmitted for a long time to the optical element 1 according to the embodiment of the present invention, the initial performance can be maintained for a long time without being damaged or deteriorated. all right.

(本発明の実施の形態によって得られる主な効果)
本発明の実施の形態に係る光学素子1および反射防止膜10は、炭酸ガスレーザー光の透過率が高く、炭酸ガスレーザー光を長時間透過させても破損、劣化等することのない耐久性を有し、高出力のレーザー照射に適するものだった。特に、光学素子1は、波長9〜10.6μmの範囲で透過率98%以上(図示省略)を示し、レーザー加工機に用いられる炭酸ガスレーザー光を透過させる用途に適するものだった。
(Main effects obtained by the embodiment of the present invention)
The optical element 1 and the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention have high transmittance of carbon dioxide laser light, and have durability that is not damaged or deteriorated even when the carbon dioxide laser light is transmitted for a long time. It was suitable for high-power laser irradiation. In particular, the optical element 1 exhibited a transmittance of 98% or more (not shown) in the wavelength range of 9 to 10.6 μm, and was suitable for the use of transmitting carbon dioxide laser light used in a laser processing machine.

また、仮に基板2のみに対して、波長8〜11μmの範囲の炭酸ガスレーザー光を照射すると、その透過率は約46%である。一方、光学素子1に対して波長8〜11μmの範囲の炭酸ガスレーザー光を照射すると、その透過率は97%を超える。そのため、反射防止膜10が、炭酸ガスレーザー光の反射の抑制に大きく寄与していることがわかる。   If only the substrate 2 is irradiated with carbon dioxide laser light having a wavelength in the range of 8 to 11 μm, the transmittance is about 46%. On the other hand, when the optical element 1 is irradiated with a carbon dioxide laser beam having a wavelength in the range of 8 to 11 μm, the transmittance exceeds 97%. Therefore, it can be seen that the antireflection film 10 greatly contributes to suppression of the reflection of the carbon dioxide laser beam.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子1および反射防止膜10は、炭酸ガスレーザー光の波長が8〜11μmの範囲で特に透過率の高いという性能を得ることができた。特に、多くのレーザー加工機に用いられている波長10.6μmでは、反射防止膜10の透過率が99.9%と極めて高い値が得られている。   Further, the optical element 1 and the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention were able to obtain the performance that the transmittance was particularly high when the wavelength of the carbon dioxide laser beam was in the range of 8 to 11 μm. In particular, at a wavelength of 10.6 μm used in many laser processing machines, the transmittance of the antireflection film 10 is as high as 99.9%.

また、本発明の実施の形態に係る反射防止膜10およびそれを用いた光学素子1は、炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域Aの透過率が、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域Bの透過率、および炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域Cの透過率よりも小さい。このように、透過率の高い2つの特定領域B,Cを存在させることによって、その特定領域B,Cの間の特定領域Aの透過率も引き上げることができ、広い波長領域の炭酸ガスレーザー光の透過に適した反射防止膜10およびそれを用いた光学素子1を提供できる。   Further, the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention and the optical element 1 using the same have a transmittance of the specific region A within the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 9 μm and is 10 μm or less. The transmittance of the specific region B within the range where the wavelength of the laser beam exceeds 8 μm and 9 μm or less, and the transmittance of the specific region C within the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 10 μm and 11 μm or less. In this way, the presence of the two specific regions B and C having high transmittance can increase the transmittance of the specific region A between the specific regions B and C, and the carbon dioxide laser beam in a wide wavelength region. The antireflection film 10 suitable for transmitting light and the optical element 1 using the same can be provided.

(他の形態)
上述した本発明の実施の形態に係る光学素子1および反射防止膜10は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
(Other forms)
The optical element 1 and the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention described above are examples of the preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Can be implemented.

本発明の実施の形態に係る光学素子1は、板状の基板2の両面に、第1層3,第2層4,第3層5,第4層6,第5層7,第6層8,および第7層9がそれぞれ形成されている。基板2上には、物理膜厚が22nmのYからなる第1層3が形成され、第1層3上には、物理膜厚が279nmのZnSからなる第2層4が形成され、第2層4上には、物理膜厚が165nmのGeからなる第3層5が形成され、第3層5上には、物理膜厚が619nmのZnSからなる第4層6が形成され、第4層6上には、物理膜厚が906nmのYFからなる第5層7が形成され、第5層7上には、物理膜厚が170nmのZnSからなる第6層8が形成され、第6層8上には、物理膜厚が22nmのYからなる第7層9が形成されている。 An optical element 1 according to an embodiment of the present invention includes a first layer 3, a second layer 4, a third layer 5, a fourth layer 6, a fifth layer 7, and a sixth layer on both surfaces of a plate-like substrate 2. 8 and 7th layer 9 are formed, respectively. A first layer 3 made of Y 2 O 3 having a physical thickness of 22 nm is formed on the substrate 2, and a second layer 4 made of ZnS having a physical thickness of 279 nm is formed on the first layer 3. The third layer 5 made of Ge with a physical film thickness of 165 nm is formed on the second layer 4, and the fourth layer 6 made of ZnS with a physical film thickness of 619 nm is formed on the third layer 5. A fifth layer 7 made of YF 3 having a physical film thickness of 906 nm is formed on the fourth layer 6, and a sixth layer 8 made of ZnS having a physical film thickness of 170 nm is formed on the fifth layer 7. On the sixth layer 8, a seventh layer 9 made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 22 nm is formed.

しかし、第1層3は、物理膜厚が21〜23nmの範囲であれば良い。また、第2層4は、物理膜厚が265〜293nmの範囲であれば良い。また、第3層5は、物理膜厚が157〜173nmの範囲であれば良い。また、第4層6は、物理膜厚が588〜650nmの範囲であれば良い。また、第5層7は、物理膜厚が861〜952nmの範囲であれば良い。また、第6層8は、物理膜厚が161〜178nmの範囲であれば良い。また、第7層9は、物理膜厚が21〜23nmの範囲であれば良い。   However, the first layer 3 may have a physical film thickness in the range of 21 to 23 nm. The second layer 4 may have a physical film thickness in the range of 265 to 293 nm. The third layer 5 may have a physical film thickness in the range of 157 to 173 nm. The fourth layer 6 may have a physical film thickness in the range of 588 to 650 nm. The fifth layer 7 may have a physical film thickness in the range of 861 to 952 nm. The sixth layer 8 may have a physical film thickness in the range of 161 to 178 nm. The seventh layer 9 may have a physical film thickness in the range of 21 to 23 nm.

これらの範囲であれば、光学素子1および反射防止膜10と同等の高透過率および高耐久性の光学素子および反射防止膜を得ることができる。以下、光学素子1を構成する各要素である基板2,第1層3,第2層4,第3層5,第4層6,第5層7,第6層8,および第7層9というときには、それぞれ、これらの物理膜厚の範囲内のいずれか一つを指すものとする。また、光学素子1または反射防止膜10というときには、その各要素について、これらの範囲内のいずれか一つを組み合わせたものを指すものとする。   Within these ranges, a high transmittance and high durability optical element and antireflection film equivalent to those of the optical element 1 and the antireflection film 10 can be obtained. Hereinafter, the substrate 2, the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8, and the seventh layer 9 which are each element constituting the optical element 1 In this case, each means one of these physical film thickness ranges. In addition, the optical element 1 or the antireflection film 10 refers to a combination of any one of these elements.

また、基板2は、直径25mmのものを使用しているが、基板2の直径寸法は適宜変更できる。たとえば直径1mm〜30cm、具体的には直径30cm、15cm、7cm、5cm、3cm、2cm、1cm等の寸法とすることができる。同様に、基板2は、板厚が1mmのものを使用しているが、基板2の厚み寸法は適宜変更できる。たとえば厚み0.5mm〜3cm、具体的には0.5mm、2mm、5mm、1cm、2cm、3cm等の寸法とすることができる。   Moreover, although the board | substrate 2 uses the thing of 25 mm in diameter, the diameter dimension of the board | substrate 2 can be changed suitably. For example, the diameter can be 1 mm to 30 cm, specifically 30 cm, 15 cm, 7 cm, 5 cm, 3 cm, 2 cm, 1 cm, etc. Similarly, the substrate 2 having a plate thickness of 1 mm is used, but the thickness dimension of the substrate 2 can be changed as appropriate. For example, the thickness may be 0.5 mm to 3 cm, specifically 0.5 mm, 2 mm, 5 mm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, or the like.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子1は、基板2の屈折率が4.00であり、第1層3の屈折率が1.77であり、第2層4の屈折率が2.31であり、第3層5の屈折率が4.00であり、第4層6の屈折率が2.12であり、第5層7の屈折率が1.32であり、第6層8の屈折率が2.15であり、第7層9の屈折率が1.77である。   In the optical element 1 according to the embodiment of the present invention, the refractive index of the substrate 2 is 4.00, the refractive index of the first layer 3 is 1.77, and the refractive index of the second layer 4 is 2. .31, the refractive index of the third layer 5 is 4.00, the refractive index of the fourth layer 6 is 2.12, the refractive index of the fifth layer 7 is 1.32, and the sixth layer The refractive index of 8 is 2.15, and the refractive index of the seventh layer 9 is 1.77.

しかし、基板2の屈折率が4.0〜4.2の範囲であれば好ましい。第1層3の屈折率は1.77〜1.87の範囲(1.79等)であれば好ましい。また、第2層4の屈折率は2.0〜2.4の範囲(2.15、2.2、2.3等)であれば好ましい。また、第3層5の屈折率は4.0〜4.2の範囲であれば好ましい。また、第4層6の屈折率は2.0〜2.4の範囲(2.15、2.2、2.3等)であれば好ましい。また、第5層7の屈折率は1.28〜1.51の範囲(1.32、1.37等)であれば好ましい。また、第6層8の屈折率は2.0〜2.4の範囲(2.15、2.2、2.3等)であれば好ましい。また、第7層9の屈折率は1.77〜1.87の範囲(1.79等)であれば好ましい。   However, it is preferable if the refractive index of the substrate 2 is in the range of 4.0 to 4.2. The refractive index of the first layer 3 is preferably in the range of 1.77 to 1.87 (1.79 etc.). The refractive index of the second layer 4 is preferably in the range of 2.0 to 2.4 (2.15, 2.2, 2.3, etc.). The refractive index of the third layer 5 is preferably in the range of 4.0 to 4.2. The refractive index of the fourth layer 6 is preferably in the range of 2.0 to 2.4 (2.15, 2.2, 2.3, etc.). The refractive index of the fifth layer 7 is preferably in the range of 1.28 to 1.51 (1.32, 1.37, etc.). The refractive index of the sixth layer 8 is preferably in the range of 2.0 to 2.4 (2.15, 2.2, 2.3, etc.). The refractive index of the seventh layer 9 is preferably in the range of 1.77 to 1.87 (1.79 etc.).

これらの屈折率の範囲を外れる場合であっても、基板2および各層の物理膜厚が上述の範囲を満たしていれば、光学素子1と略同等の高透過率および高耐久性の光学素子を得ることができる。しかし、これらの屈折率の範囲を満たしている方が、より良好な高透過率および高耐久性の光学素子を得ることができる。以下、光学素子1を構成する各要素である、基板2,第1層3,第2層4,第3層5,第4層6,第5層7,第6層8,および第7層9というときには、それぞれ、これらの屈折率の範囲内のいずれか一つを指すものとする。また、光学素子1または反射防止膜10というときには、その各要素について、これらの屈折率の範囲内のいずれか一つを組み合わせたものを指すものとする。   Even when the refractive index is out of the range, if the physical film thickness of the substrate 2 and each layer satisfies the above range, an optical element with high transmittance and high durability substantially equivalent to the optical element 1 can be obtained. Can be obtained. However, better optical transmittance with higher transmittance and higher durability can be obtained when these refractive index ranges are satisfied. Hereinafter, the substrate 2, the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8, and the seventh layer, which are elements constituting the optical element 1, are described. Each of 9 refers to any one of these refractive index ranges. The optical element 1 or the antireflection film 10 refers to a combination of any one of these refractive index ranges for each element.

たとえば、基板2および各層の屈折率を好適なものとした例は、基板2の屈折率を4.10とし、第1層3の屈折率を1.82とし、第2層4の屈折率を2.20とし、第3層5の屈折率を4.10とし、第4層6の屈折率を2.20とし、第5層7の屈折率を1.40とし、第6層8の屈折率を2.20とし、第7層9の屈折率を1.82としたものである。   For example, in the example in which the refractive index of the substrate 2 and each layer is suitable, the refractive index of the substrate 2 is 4.10, the refractive index of the first layer 3 is 1.82, and the refractive index of the second layer 4 is 2.20, the refractive index of the third layer 5 is 4.10, the refractive index of the fourth layer 6 is 2.20, the refractive index of the fifth layer 7 is 1.40, and the refraction of the sixth layer 8 is The refractive index is 2.20, and the refractive index of the seventh layer 9 is 1.82.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子1および反射防止膜10は、透過する炭酸ガスレーザー光の波長が8〜11μmの範囲で良好な高透過率が得られるものである。しかし、8μm未満の波長、11μmを超える波長の炭酸ガスレーザー光を透過する用途にも用いることができる。8μm未満の波長、11μmを超える波長の炭酸ガスレーザー光を透過する光学素子は、各層の厚みまたは屈折率を上述の範囲で光学素子1および反射防止膜10とは変えることが好ましい。なお、光学素子1および反射防止膜10は、炭酸ガスレーザーの主波長帯である9.4〜10.6μmの範囲にて非常に良好な高透過率および高耐久性を示している。   In addition, the optical element 1 and the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention can obtain good high transmittance when the wavelength of the transmitted carbon dioxide laser beam is in the range of 8 to 11 μm. However, it can also be used for applications that transmit carbon dioxide laser light having a wavelength of less than 8 μm and a wavelength of more than 11 μm. In an optical element that transmits carbon dioxide laser light having a wavelength of less than 8 μm and a wavelength of more than 11 μm, the thickness or refractive index of each layer is preferably changed from that of the optical element 1 and the antireflection film 10 within the above range. The optical element 1 and the antireflection film 10 exhibit very good high transmittance and high durability in the range of 9.4 to 10.6 μm, which is the main wavelength band of the carbon dioxide gas laser.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子1および反射防止膜10は、炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域Aの透過率が、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域Bの透過率、および炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域Cの透過率よりも小さくなっている。   Further, in the optical element 1 and the antireflection film 10 according to the embodiment of the present invention, the transmittance of the specific region A within the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 9 μm and is 10 μm or less is the wavelength of the carbon dioxide laser beam. Is less than the transmittance of the specific region B within the range of more than 8 μm and not more than 9 μm, and the transmittance of the specific region C within the range of the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeding 10 μm and not more than 11 μm.

しかし、このような特定領域A,B,Cは、特に必要ない。たとえば、特定領域B,Cのような透過率の極大値領域を波長8〜11μmの範囲で一つのみ有するようにしても良い。ただし、このような透過率の極大値領域を一つのみ有する光学素子および反射防止膜は、広い波長に渡って高い透過率が得られ難い。逆に、特定領域B,Cのような透過率の極大値領域を波長8〜11μmの範囲で3つ、4つ、5つまたは6つ有するようにしても良い。このように波長8〜11μmの範囲で3つ以上の透過率の極大値領域を有する光学素子および反射防止膜は、より広い波長に渡って高い透過率が得られる。   However, such specific areas A, B, and C are not particularly necessary. For example, you may make it have only one maximum value area | region of the transmittance | permeability like the specific area | regions B and C in the wavelength range of 8-11 micrometers. However, an optical element and an antireflection film having only one maximum value region of such transmittance are difficult to obtain high transmittance over a wide wavelength range. On the contrary, you may make it have the maximum value area | region of the transmittance | permeability like the specific area | regions B and C in the wavelength range 8-11 micrometers in three, four, five, or six. As described above, the optical element and the antireflection film having the maximum value region of three or more transmittances in the wavelength range of 8 to 11 μm can obtain high transmittances over a wider wavelength range.

また、特定領域Aは、9.2〜9.9μmの範囲の波長であり、その範囲の透過率は99.7〜99.8%である。また、特定領域Bは、8.4〜8.9μmの範囲の波長であり、その範囲の透過率は99.9%である。また、特定領域Cは、10.6〜10.8μmの範囲の波長であり、その範囲の透過率は99.9%である。   The specific region A has a wavelength in the range of 9.2 to 9.9 μm, and the transmittance in the range is 99.7 to 99.8%. The specific region B has a wavelength in the range of 8.4 to 8.9 μm, and the transmittance in that range is 99.9%. The specific region C has a wavelength in the range of 10.6 to 10.8 μm, and the transmittance in the range is 99.9%.

しかし、特定領域A,B,Cの波長の範囲は、これら以外の値であっても良い。特定領域Aは、炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内のものであることが好ましいが、たとえば炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内のものであっても良い。また、特定領域Bは、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内のものであることが好ましいが、たとえば炭酸ガスレーザー光の波長が7μmを超え8μm以下の範囲内のものであっても良い。また、特定領域Cは、炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内のものであることが好ましいが、たとえば炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え11μm以下の範囲内のものであっても良い。   However, the wavelength ranges of the specific areas A, B, and C may be other values. The specific region A preferably has a wavelength of carbon dioxide laser light in the range of more than 9 μm and not more than 10 μm. For example, the specific region A has a wavelength of carbon dioxide laser light in the range of more than 8 μm and not more than 9 μm. Also good. The specific region B preferably has a carbon dioxide laser beam wavelength in the range of more than 8 μm and less than 9 μm. For example, the specific region B has a wavelength of the carbon dioxide laser beam in the range of more than 7 μm and less than 8 μm. There may be. The specific region C is preferably in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam is more than 10 μm and 11 μm or less, for example, the wavelength of the carbon dioxide laser beam is in the range of more than 9 μm and 11 μm or less. There may be.

また、特定領域A,B,Cの透過率も、これら以外の値であっても良い。特定領域Aの透過率は、たとえば99.4〜99.6%であっても良い。特定領域Bの透過率は、たとえば99.7〜99.8%であっても良い。特定領域Cの透過率は、たとえば99.5〜99.7%であっても良い。   Further, the transmittance of the specific areas A, B, and C may be other values. The transmittance of the specific area A may be, for example, 99.4 to 99.6%. The transmittance of the specific region B may be 99.7 to 99.8%, for example. The transmittance of the specific area C may be 99.5 to 99.7%, for example.

また、図4に示すように、波長8〜11μmの範囲では、透過率の極小値領域である特定領域Aが、透過率の極大値領域である特定領域B,Cに挟まれている。しかし、波長8〜11μmの範囲で、透過率の極大値領域が透過率の極小値領域に挟まれるようにしても良い。また、波長8〜11μmの範囲で、透過率の極小値領域と透過率の極大値領域の数を同数としても良い。このように、透過率の極小値領域と透過率の極大値領域の数の調整、および透過率の極小値領域と透過率の極大値領域の出現する波長領域の調整は、反射防止膜10を構成する各層の厚み、屈折率の調節等によって可能となる。   As shown in FIG. 4, in the wavelength range of 8 to 11 μm, the specific region A that is the minimum value region of the transmittance is sandwiched between the specific regions B and C that are the maximum value region of the transmittance. However, the maximum value region of the transmittance may be sandwiched between the minimum value regions of the transmittance in the wavelength range of 8 to 11 μm. Further, in the wavelength range of 8 to 11 μm, the number of the transmittance minimum value region and the transmittance maximum value region may be the same. As described above, the adjustment of the number of the minimum value region and the maximum value region of the transmittance, and the adjustment of the wavelength region where the minimum value region of the transmittance and the maximum value region of the transmittance appear, This is possible by adjusting the thickness and refractive index of each constituent layer.

また、光学素子1は、基板2の両面に反射防止膜10を形成(成膜)している。しかし、用途によって、レーザー光の透過率低下が問題にならない場合などは、基板2の炭酸ガスレーザー光が照射される側の面にのみ、あるいはその逆側の面にのみに反射防止膜10を形成するようにしても良い。このようにすると、若干炭酸ガスレーザー光の透過率が低下するが、その低下の度合いは許容できる範囲である。   In the optical element 1, antireflection films 10 are formed (film formation) on both surfaces of the substrate 2. However, when there is no problem in reducing the transmittance of the laser beam depending on the application, the antireflection film 10 is formed only on the surface of the substrate 2 on the side irradiated with the carbon dioxide laser beam or only on the opposite surface. You may make it form. In this way, the transmittance of the carbon dioxide laser beam is slightly reduced, but the degree of the decrease is within an acceptable range.

本実施の形態では、反射防止膜10を構成する第1層3、第2層4、第3層5、第4層6、第5層7、第6層8および第7層9を形成(成膜)するのに、真空蒸着法を採用した。しかし、真空蒸着法に代えてイオンアシスト蒸着法等を採用することができる。   In the present embodiment, the first layer 3, the second layer 4, the third layer 5, the fourth layer 6, the fifth layer 7, the sixth layer 8 and the seventh layer 9 constituting the antireflection film 10 are formed ( A vacuum deposition method was employed for film formation. However, an ion-assisted vapor deposition method or the like can be employed instead of the vacuum vapor deposition method.

本実施の形態では、光学素子1にレーザー加工機から発せられる炭酸ガスレーザー光を透過させ、良好な高透過率および高耐久性を得た。しかし、光学素子1は、レーザーメスのような医療分野で用いられる炭酸ガスレーザー光を透過させた場合にも良好な高透過率および高耐久性が得られる。   In the present embodiment, carbon dioxide laser light emitted from a laser processing machine is transmitted through the optical element 1 to obtain good high transmittance and high durability. However, the optical element 1 can obtain good high transmittance and high durability even when carbon dioxide laser light used in the medical field such as a laser knife is transmitted.

また、光学素子1および反射防止膜10は、炭酸ガスレーザー光を透過させる用途の他、センサー、監視カメラ等の赤外線を用いる光学部品としても利用できる。このセンサー、監視カメラ等の赤外線を用いる光学部品については、光の波長8〜12μmの広帯域で良好な透過率を得ることができる。   Further, the optical element 1 and the antireflection film 10 can be used not only for the purpose of transmitting carbon dioxide laser light but also as an optical component using infrared rays such as a sensor and a monitoring camera. With respect to optical parts using infrared rays such as sensors and surveillance cameras, good transmittance can be obtained in a wide band with a light wavelength of 8 to 12 μm.

また、光学素子1は、基板2にGeを用いている。しかし、Geに代えてたとえばSi、ZnSeまたはカルゴゲナイドガラス等を基板の材質として採用できる。これらの基板の材質は、反射防止膜が用いられる光学素子の用途によって変更することができる。   The optical element 1 uses Ge for the substrate 2. However, instead of Ge, for example, Si, ZnSe, or cargoogenide glass can be used as the material of the substrate. The material of these substrates can be changed depending on the use of the optical element in which the antireflection film is used.

1 光学素子(炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子)
2 基板
3 第1層
4 第2層
5 第3層
6 第4層
7 第5層
8 第6層
9 第7層
10 反射防止膜
A 炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域
B 炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域
C 炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域
1 Optical elements (optical elements that transmit carbon dioxide laser light)
2 Substrate 3 1st layer 4 2nd layer 5 3rd layer 6 4th layer 7 5th layer 8 6th layer 9 7th layer 10 Antireflection film A The wavelength of carbon dioxide laser beam is over 9 μm and within 10 μm Specific region B Specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 8 μm and 9 μm or less C Specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 10 μm and 11 μm or less

Claims (6)

炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子において、
Ge基板と、
上記Ge基板上に形成される、物理膜厚が21〜23nmのYからなる第1層と、
上記第1層上に形成される、物理膜厚が265〜293nmのZnSからなる第2層と、
上記第2層上に形成される、物理膜厚が157〜173nmのGeからなる第3層と、
上記第3層上に形成される、物理膜厚が588〜650nmのZnSからなる第4層と、
上記第4層上に形成される、物理膜厚が861〜952nmのYFからなる第5層と、
上記第5層上に形成される、物理膜厚が161〜178nmのZnSからなる第6層と、
上記第6層上に形成される、物理膜厚が21〜23nmのYからなる第7層と、を備えたことを特徴とする炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子。
In an optical element that transmits carbon dioxide laser light,
A Ge substrate;
A first layer made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 21 to 23 nm formed on the Ge substrate;
A second layer made of ZnS having a physical film thickness of 265 to 293 nm, formed on the first layer;
A third layer made of Ge having a physical film thickness of 157 to 173 nm, formed on the second layer;
A fourth layer made of ZnS having a physical film thickness of 588 to 650 nm, formed on the third layer;
A fifth layer made of YF 3 having a physical film thickness of 861 to 952 nm formed on the fourth layer;
A sixth layer made of ZnS having a physical film thickness of 161 to 178 nm, formed on the fifth layer;
And a seventh layer made of Y 2 O 3 having a physical film thickness of 21 to 23 nm, which is formed on the sixth layer.
請求項1記載の炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子において、
上記基板の屈折率が4.0〜4.2であり、
上記第1層の屈折率が1.77〜1.87であり、
上記第2層の屈折率が2.0〜2.4であり、
上記第3層の屈折率が4.0〜4.2であり、
上記第4層の屈折率が2.0〜2.4であり、
上記第5層の屈折率が1.28〜1.51であり、
上記第6層の屈折率が2.0〜2.4であり、
上記第7層の屈折率が1.77〜1.87であることを特徴とする炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子。
In the optical element which transmits the carbon dioxide laser beam according to claim 1,
The refractive index of the substrate is 4.0 to 4.2,
The refractive index of the first layer is 1.77 to 1.87,
The refractive index of the second layer is 2.0 to 2.4,
The refractive index of the third layer is 4.0 to 4.2,
The refractive index of the fourth layer is 2.0 to 2.4,
The refractive index of the fifth layer is 1.28 to 1.51.
The refractive index of the sixth layer is 2.0 to 2.4,
An optical element that transmits carbon dioxide laser light, wherein the seventh layer has a refractive index of 1.77 to 1.87.
請求項1または2に記載の炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子において、
上記炭酸ガスレーザー光の波長が8〜11μmであることを特徴とする炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子。
In the optical element which permeate | transmits the carbon dioxide laser beam of Claim 1 or 2,
An optical element that transmits carbon dioxide laser light, wherein the carbon dioxide laser light has a wavelength of 8 to 11 μm.
請求項1から3のいずれか1項に記載の炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子において、
炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域の透過率が、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域の透過率、および炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域の透過率よりも小さいことを特徴とする炭酸ガスレーザー光を透過させる光学素子。
In the optical element which permeate | transmits the carbon dioxide laser beam of any one of Claim 1 to 3,
The transmittance of the specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 9 μm and 10 μm or less, the transmittance of the specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 8 μm and 9 μm or less, and the carbon dioxide laser beam An optical element that transmits carbon dioxide laser light, characterized in that the wavelength of is less than the transmittance of a specific region within a range of more than 10 μm and not more than 11 μm.
請求項1または2に記載の前記第1層と、前記第2層と、前記第3層と、前記第4層と、前記第5層と、前記第6層と、前記第7層と、がこの順に積層されていることを特徴とする炭酸ガスレーザー光を透過させる反射防止膜。   The first layer, the second layer, the third layer, the fourth layer, the fifth layer, the sixth layer, and the seventh layer according to claim 1 or 2, Are laminated in this order, an antireflection film that transmits carbon dioxide laser light. 請求項5記載の反射防止膜において、
炭酸ガスレーザー光の波長が9μmを超え10μm以下の範囲内の特定領域の透過率が、炭酸ガスレーザー光の波長が8μmを超え9μm以下の範囲内の特定領域の透過率、および炭酸ガスレーザー光の波長が10μmを超え11μm以下の範囲内の特定領域の透過率よりも小さいことを特徴とする反射防止膜。
The antireflection film according to claim 5,
The transmittance of the specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 9 μm and 10 μm or less, the transmittance of the specific region in the range where the wavelength of the carbon dioxide laser beam exceeds 8 μm and 9 μm or less, and the carbon dioxide laser beam An antireflection film having a wavelength less than 10 μm and less than a specific region within a range of 11 μm or less.
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