JP2013077032A - Adhesion method of optical component and optical component - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element, for industrial applications, which enable nonlinear optical crystal, a laser rod, a mirror or the like having no moisture or water resistance to be used in air or in cooling water and which has laser resistance.SOLUTION: By using silicone oil as an adhesive, an optical component interposed between the silicone oil such as nonlinear optical crystal, optical crystal, a laser element, a lens, an optical window, a mirror, a prism, a filter, a polarizer or optical fiber, an image intensifier, a detector, and a plastic lens is photo-adhered to a thin plate such as fluoride crystal and quartz glass, thereby the optical element having UV-light transmittance, moisture resistance, water resistance, and high power laser resistance is produced and, at the same time, a wavelength converting nonlinear optical crystal element is mass-produced.

Description

本発明は、光学部品の接着方法、素子製作装置および光学部品に関する。   The present invention relates to an optical component bonding method, an element manufacturing apparatus, and an optical component.

光学部品の接着法としては接着剤としてバルサム、エポキシ樹脂、メタアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、紫外線硬化樹脂あるいは熱融着などがある。しかしこれらの接着剤は全て可視光用であり、250nm以下の紫外線域では使えない。
一方、熱融着では光学材料に熱歪が残り光導波路としては使えない。このため光学部品同士を接合するにはエアーコンタクトさせる以外に方法は無い。しかし潮解性の激しい非線形光学結晶ではエアーコンタクトは不可能である。さらに非線形光学結晶の倍波は真空紫外域まで伸びているため、真空紫外域でも透明な接着剤が望まれる。
As an adhesive method for optical parts, there are balsam, epoxy resin, methacrylic resin, polyester resin, ultraviolet curable resin, heat fusion and the like as an adhesive. However, these adhesives are all for visible light and cannot be used in the ultraviolet region below 250 nm.
On the other hand, in heat fusion, thermal strain remains in the optical material and cannot be used as an optical waveguide. For this reason, there is no method other than air contact for joining optical components. However, air contact is not possible with nonlinear optical crystals with high deliquescence. Furthermore, since the harmonic wave of the nonlinear optical crystal extends to the vacuum ultraviolet region, a transparent adhesive is desired even in the vacuum ultraviolet region.

光学材料の接着に関しては、2枚のレンズを接合する方法について、特許文献1『光学素子の製造方法』には、ガラスレンズにテトライソシアネート化合物あるいはクロロシラン化合物を滴下した後、これを高速回転し、該溶液を均一に拡散させ、均一拡散された該溶液の上方から赤外ヒーター加熱を行い、加水分解による3次元架橋構造のSiO2膜を形成させた後、常温まで徐冷する。その後、該SiO2膜の上にアクリレート系紫外線硬化型透明樹脂接着剤を塗布した後、その上に別のガラスレンズを押し付け、そのガラスレンズの上方から紫外線を照射して樹脂を硬化させてレンズ複合体を形成している。
この方法でのSiO2膜形成は、赤外線による過熱による加水分解のみによっている。この方法は一方の光学材料表面にテトライソシアネート化合物あるいはクロロシラン化合物を塗布後、熱の加水分解によって完全にガラス化した平坦面を作り、この面に紫外線硬化樹脂を塗布し、他方の光学材料面を接合する事が開示されている。
しかし、これはあくまでも第1の光学系を整形する手段であって第2のレンズとの接合ではない。両者のレンズの接合にはアクリレート系紫外線硬化型透明樹脂接着剤を用い、350〜380nmの紫外線によって光励起して硬化させるが、硬化後の接着層では250nm 以下の透過は殆ど無く、250nm以下の波長域では使用不可能である。
他方、直接接合部に250nm以下の光透過を必要としないが、300℃以上に耐性を要求し、真空中でガスを発生しない強接着剤は熱融着以外存在しない。しかし熱融着は材料面に熱歪が残る。一方KDPなどの材料は100℃以上では内部にクラックが入り、実用にはならない。
Regarding bonding of optical materials, Patent Document 1 “Method of manufacturing optical element” describes a method of bonding two lenses, and after dropping a tetraisocyanate compound or a chlorosilane compound on a glass lens, it is rotated at a high speed. The solution is uniformly diffused, heated by an infrared heater from above the uniformly diffused solution to form a SiO 2 film having a three-dimensional crosslinked structure by hydrolysis, and then slowly cooled to room temperature. Then, after applying an acrylate-based ultraviolet curable transparent resin adhesive on the SiO 2 film, another glass lens is pressed on the SiO 2 film, and ultraviolet rays are irradiated from above the glass lens to cure the resin. A complex is formed.
The SiO 2 film formation by this method is based only on hydrolysis by overheating with infrared rays. In this method, a tetraisocyanate compound or chlorosilane compound is applied to the surface of one optical material, and then a flat surface that is completely vitrified by thermal hydrolysis is formed. An ultraviolet curable resin is applied to this surface, and the other optical material surface is applied. Joining is disclosed.
However, this is only a means for shaping the first optical system, not a joint with the second lens. An acrylate-based UV curable transparent resin adhesive is used for bonding between the two lenses and is cured by photoexcitation with UV rays of 350 to 380 nm, but the cured adhesive layer has almost no transmission of 250 nm or less, and a wavelength of 250 nm or less. It cannot be used in the area.
On the other hand, there is no strong adhesive other than heat fusion that does not require light transmission of 250 nm or less directly at the joint, but requires resistance to 300 ° C. or higher and does not generate gas in a vacuum. However, thermal fusion leaves thermal strain on the material surface. On the other hand, materials such as KDP are cracked inside and are not practical at temperatures above 100 ° C.

従来、KDP、KTP、BBO、CLBOなど潮解性の激しい非線形光学結晶を湿気から保護するために、テフロン(登録商標)系溶液に結晶を浸し、それを引き上げることによって保護膜形成する以外方法は無かった。一般に、光学部品のコーティング法としては真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、CVD法などがあるが、これらのコーティング膜は薄く、かつ、多層膜構造を成す物が殆どであるため、非線形光学材料基板への膜付着は弱かった。   Conventionally, in order to protect highly deliquescent nonlinear optical crystals such as KDP, KTP, BBO, and CLBO from moisture, there is no method other than forming a protective film by immersing the crystals in a Teflon-based solution and pulling them up. It was. Generally, there are vacuum deposition, ion plating, sputtering, CVD method, etc. as coating methods for optical parts, but these coating films are thin and most of them have a multilayer film structure. The film adhesion to was weak.

光学材料の膜厚コーティングに関しては、NF3とO2の混合ガスおよびSiウエハの存在下でArFレーザーあるいはXeエキシマランプ光を照射して、室温で透明なSiO2 を積層させる方法を、本願発明者らは特許文献2、3に開示している。しかしこの方法でも250nmより短い波長では使えるような硬質膜はできない。 Regarding film thickness coating of optical materials, the present invention is a method of laminating transparent SiO 2 at room temperature by irradiating ArF laser or Xe excimer lamp light in the presence of mixed gas of NF 3 and O 2 and Si wafer. These are disclosed in Patent Documents 2 and 3. However, even this method cannot produce a hard film that can be used at wavelengths shorter than 250 nm.

硬質膜形成に関しては、本願発明者らによる非特許文献1に『ジメチルシロキサンシリコーンモノマー(SiO(CH3)2)n (ジメチルシロキサンシリコーンオイル)を塗布したガラス基板上に、酸素雰囲気でArFエキシマレーザー光を照射してシロキサン結合からメチル基を光解離させ、かつ、酸素の光励起によって生成した基底状態の酸素原子 O(3P)がSiのダングリンボンドと結合して厚さ2μmの透明SiO2硬質膜を形成させたと』と開示されている。
さらに本願発明者による特許文献4の請求項2、4にはLBO、BBO、CLBO、KDP、KTPなどの非線形結晶へのコーティングが、特許文献5にはガス加圧下での緻密化膜の成形法が開示されている。非特許文献2には『ジメチルシロキサンシリコーンオイルを塗布したKDP非線形結晶を水の中で耐水性テストを行い、耐水性があることを明らかにしている。
Regarding the formation of hard films, see ArF excimer laser in an oxygen atmosphere on a glass substrate coated with dimethylsiloxane silicone monomer (SiO (CH 3 ) 2 ) n (dimethylsiloxane silicone oil). Irradiate light to photodissociate methyl groups from siloxane bonds, and oxygen atoms in the ground state O (3P) generated by photoexcitation of oxygen bind to Si dangling bonds to form transparent SiO 2 hard with a thickness of 2 μm. It is disclosed that a film is formed.
Further, claims 2 and 4 of Patent Document 4 by the inventor of the present application are coatings for nonlinear crystals such as LBO, BBO, CLBO, KDP, and KTP, and Patent Document 5 is a method for forming a densified film under gas pressure. Is disclosed. Non-Patent Document 2 states that a KDP nonlinear crystal coated with dimethylsiloxane silicone oil is subjected to a water resistance test in water to reveal that it is water resistant.

シリコーンオイルに酸素雰囲気で紫外線を照射して、アモルファスSiO2膜を形成する方法について、本願発明者らは非特許文献1『ジメチルシロキサンシリコーンモノマー(SiO(CH3)2)n (ジメチルシロキサンシリコーンオイル)を塗布したガラス基板上に、酸素雰囲気でArFエキシマレーザー光を照射してシロキサン結合からメチル基を光解離させ、かつ、酸素の光励起によって生成した基底状態の酸素原子 O(3P)がSiのダングリンボンドと結合して厚さ2μmの透明SiO2硬質膜を形成させたと』で開示されている。特許文献6には請求項2に非線形光学材料をシリコーンオイルにより光接着することが開示されている。 Regarding the method of forming an amorphous SiO 2 film by irradiating an ultraviolet ray on a silicone oil in an oxygen atmosphere, the inventors of the present application describe Non-Patent Document 1 “Dimethylsiloxane silicone monomer (SiO (CH 3 ) 2 ) n (dimethylsiloxane silicone oil). ) Is irradiated with ArF excimer laser light in an oxygen atmosphere to photodissociate the methyl group from the siloxane bond, and the oxygen atom O (3P) in the ground state generated by photoexcitation of oxygen is Si. A transparent SiO 2 hard film having a thickness of 2 μm was formed by bonding with danglin bonds ”. Patent Document 6 discloses that a nonlinear optical material is optically bonded with silicone oil in claim 2.

非線形光学結晶の他にも、MgO、水晶、サファイアー、ルチルなどの酸化物、ZnSe、CdSなどのカルコゲン化物、GaP、GaAs、GaN、InP、InPなどのリン化物、方解石や、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、LiF、NaCl、KCl、KBr、KIなどのハロゲン化物などの光学結晶がある。
また、YAGレーザー、ルビーレーザー、ガラスレーザー、セラミックレーザーなどのレーザー素子、レンズ、光学窓、ミラー、プリズム、フィルター、偏光子、あるいは光ファイバー、イメージインテンシファイアー、検出器、プラスチックレンズなどの光学部品には反射防止膜や反射膜のハードコーティングや耐レーザー膜の開発が進んでいる。しかしこれらのコーティング膜は湿気に弱く、かつ膜上に付着した埃がレーザー光を吸収し熱に変わり、膜破壊に至ることが極めて多い。
In addition to nonlinear optical crystals, oxides such as MgO, quartz, sapphire and rutile, chalcogenides such as ZnSe and CdS, phosphides such as GaP, GaAs, GaN, InP and InP, calcite, calcium fluoride, There are optical crystals such as halides such as magnesium fluoride, barium fluoride, LiF, NaCl, KCl, KBr, and KI.
Also, for laser components such as YAG laser, ruby laser, glass laser, ceramic laser, lens, optical window, mirror, prism, filter, polarizer, or optical components such as optical fiber, image intensifier, detector, plastic lens The development of anti-reflective coatings, hard coatings of reflective coatings, and laser resistant coatings is progressing. However, these coating films are vulnerable to moisture, and the dust adhering to the films absorbs laser light and changes to heat, which often leads to film destruction.

特願平2-410824(特開平4-219349)Japanese Patent Application No. 2-410824 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-219349) 特願平3-260651(特開平5-102130)Japanese Patent Application No. 3-260651 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-102130) 特願平6-222049(特開平8-088222)Japanese Patent Application No.6-222049 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-088222) 特願2003−298124(特許公開2005−70243)Japanese Patent Application No. 2003-298124 (Patent Publication 2005-70243) 特願2005−035353(特許公開2006−219610)Japanese Patent Application No. 2005-035353 (Patent Publication 2006-219610) 特願2003−298158(特許公開2005−70245)Japanese Patent Application No. 2003-298158 (Patent Publication 2005-70245) 特願平02-123760(特開平4-021540)Japanese Patent Application No. 02-123760 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-021540) 特願平2-250225(特開平4-130031)Japanese Patent Application No. 2-250225 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-130031) 特願昭53-024972(特開昭54-118196)Japanese Patent Application No. 53-024972 (Japanese Patent Laid-Open No. 54-118196)

村原正隆著 塑性と加工(日本塑性加工学会誌)第27巻第307号、934〜942 (1986)Masataka Murahara Plasticity and Processing (Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity) Vol. 27, No. 307, 934-942 (1986) 村原正隆他 Optics Letters, 30(24), 3416-3418 (2005)Murahara Masataka et al. Optics Letters, 30 (24), 3416-3418 (2005) 村原正隆著 セラミック、41(6)、440-443(2006)Murahara Masataka Ceramics, 41 (6), 440-443 (2006) 信越化学工業株式会社 技術資料 KF96シリコーンオイル性能試験結果(平成15年)Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Technical data KF96 silicone oil performance test results (2003) 村原正隆著 光学(応用物理学会)、第20(8)、30-35 (1991)Masataka Murahara Optics (Applied Physics Society), 20 (8), 30-35 (1991)

非線形光学結晶や塩化物結晶などは潮解性が強いため、水分の吸着を防止するため、常時結晶を加熱した状態を継続するかあるいはテフロン系溶液の中に素子を入れてディッピングする以外方法が無く、水中で使う試みは皆無であった。
しかし、非線形現象を発現させるには高密度レーザー光の入力が不可欠であり、レーザー光の強度が高いと熱破壊を起こす。そこで熱破壊を防止するために冷却水中で非線形光学素子を作動させることも本発明が解決しようとする課題の1つである。
Non-linear optical crystals and chloride crystals have strong deliquescence, so there is no other way to prevent moisture adsorption, except that the crystals are always heated or dipped with a device in a Teflon solution. There were no attempts to use it underwater.
However, the input of high-density laser light is indispensable for developing a nonlinear phenomenon, and thermal destruction occurs when the intensity of the laser light is high. Accordingly, one of the problems to be solved by the present invention is to operate the nonlinear optical element in the cooling water in order to prevent thermal destruction.

YAGレーザー、ルビーレーザー、ガラスレーザー、セラミックレーザーなどのレーザー素子、レンズ、光学窓、ミラー、プリズム、フィルター、偏光子、あるいは光ファイバー、イメージインテンシファイアー、検出器、プラスチックレンズなどの光学部品には反射防止膜や反射膜のハードコーティング膜や耐レーザー膜が蒸着されているが、これらのコーティング膜は湿気に弱く、かつレーザー耐力に劣っていた。これは蒸着膜が極薄く、膜上に付着した埃がレーザー光を吸収し、それが熱に変わった時発生する高温により膜破壊に至らしめていた。これら光学部品表面にレーザー耐性を持たせることが本発明が解決しようとする課題である。   Reflects on optical elements such as laser elements such as YAG laser, ruby laser, glass laser, ceramic laser, lens, optical window, mirror, prism, filter, polarizer, or optical fiber, image intensifier, detector, plastic lens Although a hard coating film of a prevention film, a reflection film, and a laser resistant film are deposited, these coating films are vulnerable to moisture and inferior in laser resistance. This is because the deposited film is extremely thin, and the dust adhering to the film absorbs the laser beam, and the film is destroyed by the high temperature generated when it changes to heat. It is a problem to be solved by the present invention to impart laser resistance to the surfaces of these optical components.

非線形光学結晶を湿気から保護するにはコーティングが適しているが、素子の端面を一つずつコーティングするには時間がかかりすぎた。そこで、本願発明では、非線形光学結晶とフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどを有機シリコーンオイルで光化学結合し、その後、光酸化によって無機材料であるSiO2に変えることによって、250nm以下の波長でも使え、接合強度も強く、かつ熱耐性を有する非線形光学素子を提供することも本発明が解決しようとする課題である。 A coating is suitable for protecting the nonlinear optical crystal from moisture, but it took too much time to coat the end faces of the device one by one. Therefore, in the present invention, a nonlinear optical crystal and a fluoride crystal or quartz glass are photochemically bonded with an organic silicone oil, and then changed to SiO 2 that is an inorganic material by photooxidation. Another object of the present invention is to provide a nonlinear optical element having high strength and heat resistance.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、光学研磨後の非線形光学結晶、光学結晶、レーザー素子、レンズ、光学窓、ミラー、プリズム、フィルター、偏光子、あるいは光ファイバー、イメージインテンシファイアー、検出器、プラスチックレンズなどの光学部品と平面または球面に研磨した石英ガラス、クラウンガラス、フリントガラス、白板ガラス、BK−7(登録商標)、テンパックス(登録商標)、パイレックス(登録商標)やネオセラム(登録商標)などの光学ガラスとフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、LiF、NaCl、KCl、KBr、KIなどのハロゲン化物結晶などの薄板との界面を有機材料であるシリコーンオイルで光接着を行い、それらが250nm以下の波長でも使え、かつ、硬度、耐水あるいは耐湿性の保護壁として、かつ接合強度も耐熱性も強い光学素子として使用に耐えることを見いだした。これを達成するために本願発明者らによる上記特許文献6および非特許文献3に開示された方法を利用する。   As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventor has found that a nonlinear optical crystal after optical polishing, an optical crystal, a laser element, a lens, an optical window, a mirror, a prism, a filter, a polarizer, an optical fiber, an image intensity, Quartz glass, crown glass, flint glass, white plate glass, BK-7 (registered trademark), Tempax (registered trademark), Pyrex (registered trademark) polished to flat or spherical surfaces with optical components such as fire, detector, and plastic lens Silicone oil, which is an organic material, at the interface between optical glass such as Fluorine and Neoceram (registered trademark) and thin crystals such as calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, LiF, NaCl, KCl, KBr, and KI Can be used even at wavelengths below 250 nm, and can be used for hardness, water resistance or moisture resistance. As the protective wall, and the bonding strength was found to withstand the use as a strong optical element heat resistance. In order to achieve this, the methods disclosed in Patent Document 6 and Non-Patent Document 3 by the inventors of the present application are used.

一般にシリコーンオイルを物質表面に塗布すると、離型作用が発現され、他の物質が粘着するのを妨げると同時に熱酸化に対する安定性も非常に優れていると言われていた。しかし、このシリコーンオイルに真空紫外光を照射すると光化学的に接着剤として働かせることが出来る。この光化学的性質を活用することが本発明の狙いである。   In general, when silicone oil is applied to the surface of a substance, it is said that a release action is exhibited, and other substances are prevented from sticking, and at the same time, the stability against thermal oxidation is very excellent. However, when this silicone oil is irradiated with vacuum ultraviolet light, it can work photochemically as an adhesive. Utilizing this photochemical property is the aim of the present invention.

有機シリコーンオイルが紫外線照射によって石英と接合すること、および、有機シリコーンオイル自身が酸化剤存在下で紫外線照射によって無機ガラスであるシロキサン結合を有する石英に変わる事などは、本願発明者らによる非特許文献1には『ジメチルシロキサンシリコーンモノマー(SiO(CH3)2)n (ジメチルシロキサンシリコーンオイル)を塗布したガラス基板上に、酸素雰囲気でArFエキシマレーザー光を照射してシロキサン結合からメチル基を光解離させ、かつ、酸素の光励起によって生成した基底状態の酸素原子 O(3P)がSiのダングリンボンドと結合して厚さ2μmの透明SiO2硬質膜を形成させた』と報告している。 Non-patent by the inventors of the present application that the organic silicone oil is bonded to quartz by ultraviolet irradiation, and that the organic silicone oil itself is changed to quartz having a siloxane bond that is an inorganic glass by ultraviolet irradiation in the presence of an oxidizing agent. Reference 1 states that “A glass substrate coated with dimethylsiloxane silicone monomer (SiO (CH 3 ) 2 ) n (dimethylsiloxane silicone oil) is irradiated with ArF excimer laser light in an oxygen atmosphere to light the methyl group from the siloxane bond. The oxygen atom O (3P) in the ground state generated by dissociation and photoexcitation of oxygen was bonded to the Si dangling bond to form a transparent SiO 2 hard film having a thickness of 2 μm ”.

非特許文献4によると、代表的シリコーンオイルKF96(信越化学工業株式会社)は粘度によって低粘度1csから高粘度100万cs まで数多くの種類が市販されている。この粘度は分子量を意味し、粘度を分子量で表すと、200から10万に匹敵する。本発明では、これら分子量の異なるシリコーンオイルを、研磨された光学部品表面とハロゲン化物結晶あるいは石英ガラス、クラウンガラス、フリントガラス、白板ガラス、BK−7(登録商標)、)テンパックス(登録商標)、パイレック(登録商標)、ネオセラム(登録商標)などの光学ガラスで挟み172nmの波長のXe2エキシマランプ光を照射すると接着され、シリコーンオイルの分子量が高くなるに連れて接着強度は高くなる。 According to Non-Patent Document 4, many types of representative silicone oil KF96 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) are commercially available from low viscosity 1 cs to high viscosity 1 million cs depending on the viscosity. This viscosity means a molecular weight, and the viscosity is equivalent to 200 to 100,000 when expressed in terms of molecular weight. In the present invention, these silicone oils having different molecular weights are used to polish polished optical component surfaces and halide crystals or quartz glass, crown glass, flint glass, white plate glass, BK-7 (registered trademark), Tempax (registered trademark). When the Xe 2 excimer lamp light having a wavelength of 172 nm is irradiated between the optical glasses such as Pyrex (registered trademark) and Neoceram (registered trademark), the adhesive strength increases as the molecular weight of the silicone oil increases.

非特許文献4によると、一般にシリコーンオイルは200ppm 内外の水を含水し、かつ、空気、酸素、炭酸ガス、オゾンなどを溶解させる事が出来る。熱的には150℃までは安定で、200℃以上になると熱酸化反応が始まり、450℃で燃焼が始まる。さらにシリコーンオイルは加熱によって粘性が低くなり、分子量が小さくなる。   According to Non-Patent Document 4, silicone oil generally contains 200 ppm of water inside and outside, and can dissolve air, oxygen, carbon dioxide gas, ozone, and the like. Thermally stable up to 150 ° C, thermal oxidation starts when the temperature exceeds 200 ° C and combustion begins at 450 ° C. Furthermore, the viscosity of silicone oil is lowered by heating, and the molecular weight is reduced.

本発明の接着は、有機シリコーンオイルを光酸化させて、無機ガラスに変える事である。このため光反応過程において、酸素源が必要である。この酸素源は試料表面に吸着している酸素や、シリコーンオイル内部に混入している酸素、水または二酸化炭素あるいは反応中に供給される空気や酸素あるいは炭酸ガスやオゾンなどである。そこで試料表面を予め酸素雰囲気でプラズマ処理あるいは紫外線処理を行い試料表面の酸素原子密度を高くする。この処理は接着後の紫外線透過率向上に大きく影響する。一方、シリコーンオイルには空気、酸素、炭酸ガスなどを溶かす事が出来るため、シリコーンオイルの粘性を下げない為にはシリコーンオイルを室温で、粘性を低くする場合は200℃以下で加熱した状態で真空脱気した後、再度、酸素、オゾンなどを溶存させ、接着層のSiO2化を促進させる。
ただし、これら酸化剤が過多の場合は接着層が白濁する場合がある。250 nm以下の透過率は幾分落ちるが、白濁が皆無で、可視光から近紫外域で透明性を維持する場合には、シリコーンオイルを室温で、粘性を低くして膜厚を薄くする場合は200℃以下で加熱した状態で、真空脱泡し、酸素、炭酸ガス、水などの混入物が除外されたシリコーンオイルを被接合面に塗布すればよい。
しかし、この場合はこれら酸化剤が光化学反応の励起源である300nm〜150nm の波長を有する紫外線が接着層への進入を阻害する為、光化学反応が起こり難くなる。このため接着層を極薄くし、かつ、紫外線の入射量を強くする必要がある。
The adhesion of the present invention is to photo-oxidize the organic silicone oil and change it to inorganic glass. For this reason, an oxygen source is required in the photoreaction process. The oxygen source is oxygen adsorbed on the sample surface, oxygen mixed in the silicone oil, water or carbon dioxide, air or oxygen supplied during the reaction, carbon dioxide gas or ozone. Therefore, the sample surface is previously subjected to plasma treatment or ultraviolet treatment in an oxygen atmosphere to increase the oxygen atom density on the sample surface. This treatment greatly affects the improvement of the ultraviolet transmittance after bonding. On the other hand, since silicone oil can dissolve air, oxygen, carbon dioxide gas, etc., in order not to lower the viscosity of the silicone oil, the silicone oil should be heated at room temperature, and when the viscosity should be lowered, it should be heated at 200 ° C or lower. After vacuum degassing, oxygen, ozone, etc. are dissolved again to promote the SiO 2 formation of the adhesive layer.
However, when these oxidizing agents are excessive, the adhesive layer may become cloudy. The transmittance below 250 nm is somewhat reduced, but there is no white turbidity, and when maintaining transparency from visible light to near-ultraviolet region, reduce the viscosity by reducing the viscosity of the silicone oil at room temperature. Is heated at 200 ° C. or lower, vacuum degassed, and silicone oil from which contaminants such as oxygen, carbon dioxide, and water are excluded is applied to the surfaces to be joined.
However, in this case, the photochemical reaction is unlikely to occur because ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm to 150 nm, which are the oxidants of the photochemical reaction, inhibit entry into the adhesive layer. For this reason, it is necessary to make the adhesive layer very thin and to increase the amount of incident ultraviolet rays.

一般に大面積あるいは均一な接合では接着層の厚さの均一性と薄さが要求される。このため従来の10cpsに対し、8cpsという超低粘度の紫外線硬化型接着剤が開発されている。しかし、シリコーンオイルでの最強接着強度を示す粘度は約10000csであるが、コーティングの代わりの接着では高強度接着の必要は無いため粘度は低くてもよい。そこで、接着層の厚さを薄くし、かつ、均一性を良くするために、高温雰囲気で被接合材料面同士を重ねあわせ、加圧側から0から30kg/cm2の範囲でガス加圧し、他方被接合部は減圧してそれらの差圧で荷重する。
ここで接着層が透明で高接着強度を有し接着応力歪も無く、かつ均一厚にするためには、被接着物表面の洗浄と酸素の吸着を共に行うため、接着面同士を予め酸化ガスプラズマ洗浄や酸化ガス雰囲気での紫外線洗浄あるいはCO2スノーやオゾンスノーなどの冷却ガスの直接噴射による洗浄などのクリーニング処理、または酸素イオン打ち込みを施すことが望ましい。
また、接着層に均一加重を施すためには内圧室を減圧し、外圧室の圧力差を調整する事が望ましく、かつ、内圧室に導入する酸化剤ガスは窒素や不活性ガスで希釈された混合ガスではなく、乾燥された純度高いO2ガス、O3ガス、CO2ガスなどを減圧して導入する。均一荷重が出来れば外圧室を省いた機械的加圧でも良い。
In general, in a large area or uniform joining, uniformity and thinness of the thickness of the adhesive layer are required. For this reason, an ultra-low viscosity UV curable adhesive of 8 cps has been developed compared to the conventional 10 cps. However, the viscosity showing the strongest adhesive strength with silicone oil is about 10,000 cs, but the viscosity may be low because there is no need for high-strength adhesion in the adhesive instead of the coating. Therefore, in order to reduce the thickness of the adhesive layer and improve the uniformity, the surfaces of the materials to be joined are superposed in a high temperature atmosphere, and the gas is pressurized from 0 to 30 kg / cm 2 from the pressure side, The bonded portion is depressurized and loaded with the differential pressure.
Here, in order to make the adhesive layer transparent, have high adhesive strength, have no adhesive stress distortion, and have a uniform thickness, both the surfaces to be bonded are cleaned and oxygen is adsorbed. It is desirable to perform cleaning processing such as plasma cleaning, ultraviolet cleaning in an oxidizing gas atmosphere, cleaning by direct injection of a cooling gas such as CO2 snow or ozone snow, or oxygen ion implantation.
In order to apply a uniform load to the adhesive layer, it is desirable to reduce the pressure in the inner pressure chamber and adjust the pressure difference between the outer pressure chambers, and the oxidant gas introduced into the inner pressure chamber is diluted with nitrogen or an inert gas. Instead of a mixed gas, dry, pure O2 gas, O3 gas, CO2 gas, etc. are introduced under reduced pressure. If a uniform load can be obtained, mechanical pressurization without the external pressure chamber may be used.

CLBO、BBO、LBO、BIBO、CBO、KDP、DKDP、KTP,KLN、KBBF、SBBOなどなどの非線形結晶の励起レーザー光入射面と倍波出射面の両面を光学研磨後、シリコーンオイルを介してフッ化物結晶あるいは石英ガラス薄板を高圧ガスあるいは機械により加圧密着させた状態で、両方または片方のフッ化物結晶あるいは石英ガラス板側からXe2エキシマランプなどの真空紫外光を入射して接着する。   CLON, BBO, LBO, BIBO, CBO, KDP, DKDP, KTP, KLN, KBBF, SBBO, and other non-linear crystals such as the excitation laser light incident surface and the harmonic output surface are both optically polished and then filled with silicone oil. In a state where the fluoride crystal or quartz glass thin plate is pressed and adhered with high pressure gas or machine, vacuum ultraviolet light such as Xe2 excimer lamp is incident and bonded from both or one of the fluoride crystal or quartz glass plate side.

高出力レーザー光の基本波を非線形光学結晶表面に入射すると、非線形結晶面とフッ化物結晶あるいは石英ガラスの界面で、すなわち光酸化で形成されたアモルファスガラス接着層と非線形光学結晶表面との引っ張り応力により、結晶面に歪を発生させる場合がある。これを回避するために、フッ化物結晶板あるいは石英ガラス板などの薄板と非線形結晶面とに挟まれた励起レーザー光入射面と倍波出射面は接着させず、シリコーンオイルを残し、それらの周囲を接着すると良い。
このため、結晶面にシリコーンオイルを介して石英ガラス板を加圧密着させた状態で、レーザー光入射面と出射面の部分にはマスクを被せ、Xe2エキシマランプなどの紫外線により結晶面の全面を照射すれば、露光部のみ接着でき、未露光部はシリコーンオイルが抑留され、その周囲のみ接着させることが出来る。ただしこの場合には、入射レーザー光が強過ぎるとシリコーンオイルが熱で変質して固化するため、強いレーザーには使えないことを留意すべきである。
When the fundamental wave of high-power laser light is incident on the nonlinear optical crystal surface, the tensile stress between the nonlinear crystal plane and the fluoride crystal or quartz glass interface, that is, the amorphous glass adhesive layer formed by photo-oxidation and the nonlinear optical crystal surface As a result, distortion may occur in the crystal plane. In order to avoid this, the excitation laser light incident surface and the harmonic wave emission surface sandwiched between a thin plate such as a fluoride crystal plate or a quartz glass plate and the nonlinear crystal surface are not bonded, leaving silicone oil and surrounding them. It is good to glue.
For this reason, with the quartz glass plate pressed and adhered to the crystal surface via silicone oil, the laser light incident surface and the light exit surface are covered with a mask, and the entire crystal surface is covered with ultraviolet rays such as an Xe2 excimer lamp. When irradiated, only the exposed part can be bonded, and the unexposed part is restrained with silicone oil, and only its periphery can be bonded. In this case, however, it should be noted that if the incident laser beam is too strong, the silicone oil is altered and solidified by heat, so that it cannot be used for a strong laser.

非線形光学結晶ではレーザー光入射面と高調波出射面が光学研磨されていれば良い。このため光学面としてのフッ化物結晶あるいは石英ガラス板で挟まれた非線形光学結晶の周囲は、シリコーンオイルを光酸化させたアモルファスガラスコーティング層で覆うか、あるいは周囲4面を石英ガラスで接着することは出来るが、その必要性は必ずしも無い。簡便な方法としてはピッチや嫌水性接着剤あるいはシリコーンゴムを塗布後酸素雰囲気で紫外線照射によって形成する酸化シリコーン膜などにより湿気や水から遮断することも出来る。   In the nonlinear optical crystal, the laser beam incident surface and the harmonic output surface may be optically polished. For this reason, the periphery of the nonlinear optical crystal sandwiched between the fluoride crystal or the quartz glass plate as the optical surface is covered with an amorphous glass coating layer obtained by photo-oxidizing silicone oil, or the four surrounding surfaces are bonded with quartz glass. Yes, but not necessarily. As a simple method, it can be shielded from moisture and water by a silicon oxide film formed by ultraviolet irradiation in an oxygen atmosphere after application of pitch, a hydrophilic adhesive or silicone rubber.

非線形光学結晶と同じ長さの筒の側面に1つまたは複数の小穴を有する円筒あるいは角筒型容器の中に非線形光学結晶を入れ、この筒の両端面とレーザー光入射および出射する非線形光学結晶の両研磨面の両方をシリコーンオイルを介してフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板を加圧状態で光接着した後、筒内部の非線形光学結晶を乾燥空気中または真空あるいは筒側面の一方の小穴からヘリウムガスを流し他方の小穴から排気しながら、100から300℃の間で加熱した後、あるいは一つの小穴のみで、ヘリウムガスを封入加熱後、真空排気して非線形光学結晶内部の水分を除去した後、筒側面の小穴から筒内部と非線形光学結晶の間隙にシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂を充填する。
この高温雰囲気でヘリウムガスを流し、物質内部の水分を除去する方法は本発明者らにより特許文献7,8および非特許文献5に開示されている方法を用いる。
ここでシリコーンオイルは100℃以上の温度雰囲気で真空脱気および脱水処理を行った物を用いる。シリコーンオイルを筒に封入する理由は非線形光学結晶の内部の湿気をシリコーンオイルが吸収し、かつ、たとえ何らかの理由で外気に触れたとしても非線形光学結晶と外気が直接接触する事を防止する事である。したがって筒の穴は完全に封じる必要がある。穴封じには石英ガラス製蓋とシリコーンオイルの光酸化接着が望ましい。
他方、シリコーン樹脂は硬化時にガスの発生が無い物を用い、かつ室温硬化型でも良いが高温硬化方が望ましい。またRTVゴムなどのシリコーン樹脂は比較的弾力性があり、筒容器内に非線形光学結晶を柔らかく固定するのに都合が良い。しかしシリコーン樹脂は通気性があるため、筒の穴を完全に封じる必要がある。穴封じには石英ガラス製蓋とシリコーンオイルの光酸化接着が望ましい。
とくに筒内部と非線形光学結晶の間隙に小穴からシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂を充填する場合、筒内部の脱気が不十分の時は気泡がシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂の中に抑留される。このためシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂の圧入は避け、筒内部を真空脱気した状態で自然に流入させる事が望ましい。
この様にして製作した非線形光学結晶素子は、結晶内部に湿気が入る事が無いため、使用場所を選ばず、かつ素子を冷却する場合には水冷または空冷あるいはペルチェ冷凍素子で電子冷却することが出来る。熱吸収を必要とする光学素子をペルチェ冷凍素子で電子冷却をする方法は本発明者らにより特許文献9に開示されている方法を用いる。
A nonlinear optical crystal is placed in a cylindrical or rectangular tube-shaped container having one or a plurality of small holes on the side of a cylinder having the same length as that of the nonlinear optical crystal, and both ends of the cylinder are irradiated with and emitted from the laser beam. Both of the polished surfaces are photo-bonded under pressure with a thin plate of fluoride crystal or quartz glass through silicone oil, and then the nonlinear optical crystal inside the cylinder is dried in air or vacuum or one small hole on the side of the cylinder After flowing helium gas through the other small hole and heating it between 100 and 300 ° C, or by heating only with one small hole, the helium gas is enclosed and heated, and then evacuated to remove moisture inside the nonlinear optical crystal. After that, silicone oil or silicone resin is filled into the gap between the inside of the cylinder and the nonlinear optical crystal through a small hole on the side surface of the cylinder.
The method disclosed in Patent Documents 7 and 8 and Non-Patent Document 5 by the present inventors is used as a method of removing the moisture inside the substance by flowing helium gas in this high temperature atmosphere.
Here, a silicone oil that has been vacuum degassed and dehydrated in an atmosphere of 100 ° C. or higher is used. The reason why silicone oil is sealed in the cylinder is that the silicone oil absorbs the moisture inside the nonlinear optical crystal, and prevents the nonlinear optical crystal from coming into direct contact with the outside air even if it touches the outside air for some reason. is there. Therefore, it is necessary to completely seal the hole of the tube. For sealing the holes, it is desirable to use a quartz glass lid and photo-oxidation adhesion of silicone oil.
On the other hand, a silicone resin that does not generate gas during curing may be used and may be a room temperature curing type, but a high temperature curing method is desirable. Silicone resins such as RTV rubber are relatively elastic and are convenient for softly fixing the nonlinear optical crystal in the cylindrical container. However, since silicone resin is breathable, it is necessary to completely seal the hole in the cylinder. For sealing the holes, it is desirable to use a quartz glass lid and photo-oxidation adhesion of silicone oil.
In particular, when silicone oil or silicone resin is filled from a small hole into the gap between the inside of the cylinder and the nonlinear optical crystal, bubbles are restrained in the silicone oil or silicone resin when the inside of the cylinder is insufficiently deaerated. For this reason, it is desirable to avoid silicone oil or silicone resin press-fitting and to let it flow naturally with the inside of the cylinder being evacuated.
Since the nonlinear optical crystal element manufactured in this way does not allow moisture to enter the crystal, it can be used anywhere, and when the element is cooled, it can be cooled with water, air, or a Peltier refrigeration element. I can do it. As a method of electronically cooling an optical element that requires heat absorption with a Peltier refrigeration element, the method disclosed in Patent Document 9 by the present inventors is used.

レーザー入射面と出射面の両面が光学研磨された非線形光学結晶をフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で光接着せずに、非線形光学結晶をシリコーンオイルの中に浮かすことも出来る。そこで筒の中にこの非線形光学結晶と同じまたは僅かに長い筒の側面に小穴を有する円筒あるいは角筒容器の中に入れ、この筒の両端面のみをフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で光接着して非線形光学結晶格納容器を作り、筒内部と非線形光学結晶の間隙に小穴からシリコーンオイルを充填する。
ただし、この場合光酸化してガラス化していないシリコーンオイルにはメチル基が存在するため、強いレーザー入力の場合は、シリコーンオイルが吸収した熱で変形して、微小なガラス状物質が生成され、入射レーザー光を散乱させ、かつさらに高温に成るとメチル基の炭素が遊離して入射光の進入を阻害する。このためこの方法は大出力レーザー用波長変換素子には適さない。
It is also possible to float the nonlinear optical crystal in silicone oil without optically bonding the nonlinear optical crystal whose both the laser incident surface and the exit surface are optically polished with a thin plate such as a fluoride crystal or quartz glass. Therefore, the cylinder is placed in a cylinder or a rectangular tube container having a small hole on the side of the cylinder that is the same as or slightly longer than the nonlinear optical crystal, and only the both end faces of the cylinder are irradiated with a thin plate such as a fluoride crystal or quartz glass. Adhesive creates a nonlinear optical crystal storage container, and fills the gap between the inside of the cylinder and the nonlinear optical crystal with silicone oil from a small hole.
However, in this case, there is a methyl group in silicone oil that has not been photo-oxidized and vitrified, so in the case of strong laser input, it is deformed by the heat absorbed by the silicone oil, producing a fine glassy substance, When incident laser light is scattered and the temperature rises further, carbon of the methyl group is liberated and the entrance of incident light is inhibited. For this reason, this method is not suitable for a wavelength converter for a high-power laser.

レーザー光を効率良く非線形光学結晶、光学結晶、レーザー素子、レンズ、光学窓、ミラー、プリズム、フィルター、偏光子、あるいは光ファイバー、イメージインテンシファイアー、検出器、プラスチックレンズなどの光学部品に入射させ、かつ出力された高調波が再度結晶内に反射しないようにするため、反射防止膜の蒸着が望ましい。
一般には接着が完了した薄板表面に真空蒸着すれば良いが、接着前の光学部品の表面に予め反射防止膜あるいは金属、多層膜あるいは干渉フィルターなどの反射膜あるいは光学膜を施しておくことも出来る。
ただし、フッ化カルシウムの透過波長域は130〜12000 nmであり屈折率は1000 nmで1.4888、フッ化マグネシウムの透過波長域は110〜9000 nmであり屈折率は1000 nmで1.3778、178 nmでは1.43975 と両者とも屈折率は低く、特にフッ化マグネシウムは空気中での完全反射防止、 フッ化カルシウムは水中での完全反射防止光学部品として使える。
Laser light is efficiently incident on optical components such as nonlinear optical crystals, optical crystals, laser elements, lenses, optical windows, mirrors, prisms, filters, polarizers, or optical fibers, image intensifiers, detectors, plastic lenses, In order to prevent the output harmonics from being reflected again into the crystal, it is desirable to deposit an antireflection film.
Generally, vacuum deposition may be performed on the surface of a thin plate that has been bonded. However, a reflection film or an optical film such as an antireflection film, metal, multilayer film, or interference filter may be applied to the surface of the optical component before bonding. .
However, the transmission wavelength range of calcium fluoride is 130 to 12000 nm and the refractive index is 1.4888 at 1000 nm, and the transmission wavelength range of magnesium fluoride is 110 to 9000 nm and the refractive index is 1.3778 at 1000 nm and 1.43975 at 178 nm. Both have low refractive index, especially magnesium fluoride can be used as an anti-reflection optical component in air, and calcium fluoride can be used as an optical component for anti-reflection in water.

倍波発生用非線形光学結晶素子を大量生産するために、大型結晶のレーザー光入射面と出射面を研磨後、その両面をシリコーンオイルを介して大面積ハロゲン化物結晶や石英ガラス板などの薄板で光接着する。
接着後、シリコーンオイル中でダイヤモンドカッターにより短冊状素子を切り出し、その切断面を、さらにシリコーンオイルを介して石英ガラスと光接着した後、再びシリコーンオイル中でダイヤモンドカッターにより複数個の素子に分割した後、これらの素子を乾燥空気中または真空中あるいはヘリウムガス雰囲気で100から300℃の間で加熱した後、非線形結晶が露出している2面を石英ガラスまたは光学ガラスで光接着して光学結晶の全面を大気と遮断する。
非線形光学結晶をシリコーンオイルを切削油として用い、ダイヤモンドカッターで切断することによって非線形光学結晶が切断中に水や大気に触れることを防止している。
To mass-produce nonlinear optical crystal elements for generating harmonics, after polishing the laser light incident surface and exit surface of a large crystal, both surfaces are made of thin plate such as large area halide crystal or quartz glass plate via silicone oil. Adhere light.
After bonding, the strip-shaped element is cut out with a diamond cutter in silicone oil, and the cut surface is further optically bonded to quartz glass via silicone oil, and then divided into a plurality of elements again with a diamond cutter in silicone oil. Thereafter, these elements are heated in dry air, in a vacuum, or in a helium gas atmosphere at 100 to 300 ° C., and then the two surfaces where the nonlinear crystals are exposed are optically bonded with quartz glass or optical glass to form an optical crystal. Shut off the entire surface from the atmosphere.
The non-linear optical crystal is cut with a diamond cutter using silicone oil as a cutting oil, thereby preventing the non-linear optical crystal from touching water or air during cutting.

本発明によれば、シリコーンオイルを接着剤として用い光学部品とハロゲン化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板を光化学的に接合し、紫外線透過性に優れ、かつ湿気や、水分に耐性を持つ光学部品を生産し、かつ倍波発生用非線形光学素子に至っては大量生産が可能である。   According to the present invention, an optical component and a thin plate such as a halide crystal or quartz glass are photochemically bonded using silicone oil as an adhesive, and an optical component having excellent ultraviolet light transmittance and resistance to moisture and moisture is obtained. The production and the nonlinear optical element for generating a harmonic wave can be mass-produced.

非線形光学結晶の接着方法および素子の製作手順図Nonlinear optical crystal bonding method and device fabrication procedure diagram 2面がフッ化物結晶薄板で接着されたCLBO非線形光学結晶の残り4面の耐水性保護形成方法説明図Method for forming water-resistant protection of remaining 4 surfaces of CLBO nonlinear optical crystal with 2 surfaces bonded by fluoride crystal thin plate 光軸周囲をシリコーンオイルを残すための非線形光学結晶の接着方法および素子の製作手順図Nonlinear optical crystal bonding method and element fabrication procedure diagram to leave silicone oil around the optical axis 作動ガス加圧露光装置概略図Working gas pressure exposure equipment schematic 外圧室のなかに内圧室を備えた作動ガス加圧露光装置概略図Schematic diagram of a working gas pressurizing exposure apparatus with an internal pressure chamber in the external pressure chamber 機械的加圧露光装置概略図Schematic diagram of mechanical pressure exposure equipment 倍波発生用非線形光学結晶を一括接着した後素子を大量生産するための説明Explanation for mass production of elements after batch bonding of nonlinear optical crystals for harmonic generation 倍波発生用非線形光学結晶を一括接着後切断し短冊状素子に整形し、これをさらに2面接着後素子を大量生産するための説明図Explanatory drawing for mass production of elements after double-sided bonding of nonlinear optical crystals for generating harmonics after batch bonding and cutting into strip-shaped elements 高出力レーザー用ミラーにフッ化物結晶板を接着した概略図Schematic of a fluoride crystal plate bonded to a high-power laser mirror 固体レーザーロッドの共振器部に蒸着された反射膜にフッ化物結晶薄板を光接着し、励起光入射部にはアモルファスガラス膜を蒸着または石英ガラス板を接着したレーザー共振器概略図Schematic diagram of a laser resonator in which a fluoride crystal thin plate is optically bonded to the reflective film deposited on the resonator part of a solid laser rod, and an amorphous glass film is evaporated or a quartz glass plate is bonded to the excitation light incident part ディスクタイプレーザー増幅器の概略図Schematic diagram of disk type laser amplifier 筒型容器に非線形光学結晶を格納した概略図Schematic of nonlinear optical crystal stored in a cylindrical container

本願発明の特徴は、光学部品とハロゲン化物結晶や光学ガラスなどの薄板の接合では分子量200から12万の間のシリコーンオイルを光酸化によって無機材料であるSiO2に変えることによって、250nm以下の波長でも使え、かつ、接合強度が強い光学部品を形成することである。 The feature of the present invention is that, in the joining of optical components and thin plates such as halide crystals and optical glass, a silicone oil having a molecular weight of 200 to 120,000 is changed to SiO 2 that is an inorganic material by photo-oxidation, so that the wavelength is 250 nm or less. However, it is to form an optical component that can be used and has high bonding strength.

そこで、本発明では、CLBO、BBO、LBO、KDP、DKDP、KTP,KLN、KBBF、SBBOなどの非線形結晶とフッ化マグネシウムやフッ化カルシウムなどのフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板との間に、分子量が2百から12万の間のシリコーンオイルを塗布し、油圧または水圧などの機械加圧または窒素ガス、炭酸ガス、へリウーム、空気、酸素、あるいは酸素やオゾンガスを窒素ガスやヘリウームによって希釈した混合ガスなどの雰囲気ガス加圧により、0から30 kg/cm2の範囲で加圧し、それら接合界面に、Xe2エキシマランプ光、 ArFエキシマレーザー光、KrFエキシマレーザー光、XeClレーザー光、F2 レーザー光、非線形光学素子による高調波レーザー光、KrClエキシマランプ光、XeClエキシマランプ光、Hgランプ光、Hg-Xeランプ光、重水素ランプ光、ハロゲンランプ光、またはガスのアーク、コロナもしくは無声放電などによって得られる300nm〜150nm の波長を有する紫外線を酸化剤ガス雰囲気で照射して、光化学的に面接着を行なう。 Therefore, in the present invention, between a nonlinear crystal such as CLBO, BBO, LBO, KDP, DKDP, KTP, KLN, KBBF, and SBBO and a thin plate such as a fluoride crystal such as magnesium fluoride and calcium fluoride or a quartz glass. Apply silicone oil with a molecular weight between 200 and 120,000, and pressurize with mechanical pressure such as hydraulic pressure or water pressure, or dilute nitrogen gas, carbon dioxide gas, helium, air, oxygen, or oxygen or ozone gas with nitrogen gas or helium. Pressurize in the range of 0 to 30 kg / cm 2 by pressurizing atmospheric gas such as mixed gas, Xe 2 excimer lamp light, ArF excimer laser light, KrF excimer laser light, XeCl laser light, F 2 laser light, harmonic laser light by nonlinear optical element, KrCl excimer lamp light, XeCl excimer lamp light, Hg lamp light, Hg-Xe lamp light, deuterium Surface bonding is performed photochemically by irradiating ultraviolet light having a wavelength of 300 nm to 150 nm obtained by lamp light, halogen lamp light, gas arc, corona or silent discharge in an oxidizing gas atmosphere.

シリコーンオイルを室温雰囲気で強接着を行なうためには3万〜12万の分子量が必要であり、その中でも6万内外が最も接着強度が高い。そこで接着層の厚さの均一性と薄さを満たすために、高温雰囲気で被接合材料面同士を重ねあわせ、0から30 kg/cm2の範囲で加圧する。
そして、その接合面にXe2エキシマランプ光、ArFエキシマレーザー光、F2 レーザー光、非線形光学素子による高調波レーザー光、KrClエキシマランプ光、Hgランプ光、Hg-Xeランプ光、重水素ランプ光、ハロゲンランプ光、またはガスのアーク、コロナもしくは無声放電により得られる300nm〜150nm の波長を有する紫外線を入射する。
また、酸化剤として微量の過酸化水素水を含むメチルフェニルシリコーンオイルを用いれば、フェニル基特有の吸収帯が250nm近傍にあるため、励起光としてKrFエキシマレーザーやKrClエキシマランプ光あるいはXeClエキシマランプ光などが使える。
これらシリコーンオイル中の酸素は紫外線によって励起されると、一部は炭素の引き抜き原子として使われ、その生成物はCO2ガスとなって反応系外に拡散される。他の残りの活性を帯びた酸素原子はメチル基が抜けた後に置換されSiO2を形成し逐次反応によって石英ガラス化する。
In order to perform strong adhesion of silicone oil in a room temperature atmosphere, a molecular weight of 30,000 to 120,000 is required, and among these, 60,000 inside and outside has the highest adhesive strength. Therefore, in order to satisfy the uniformity and thinness of the thickness of the adhesive layer, the surfaces of the materials to be joined are superposed in a high temperature atmosphere and pressed in the range of 0 to 30 kg / cm 2 .
Xe2 excimer lamp light, ArF excimer laser light, F2 laser light, harmonic laser light by nonlinear optical element, KrCl excimer lamp light, Hg lamp light, Hg-Xe lamp light, deuterium lamp light, halogen UV light having a wavelength of 300 nm to 150 nm obtained by lamp light or gas arc, corona or silent discharge is incident.
In addition, if methylphenyl silicone oil containing a small amount of hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent, the absorption band peculiar to the phenyl group is around 250 nm, so KrF excimer laser, KrCl excimer lamp light, or XeCl excimer lamp light is used as excitation light. Etc. can be used.
When the oxygen in these silicone oils is excited by ultraviolet rays, some of them are used as carbon abstraction atoms, and the products are diffused out of the reaction system as CO 2 gas. Other remaining active oxygen atoms are substituted after the removal of the methyl group, forming SiO 2 and vitrified by sequential reaction.

シリコーンオイルによる光接合に先立ち、被接合面に、空気、酸素、オゾン、あるいは酸素が微量混入するアルゴン、キセノン、あるいはヘリュームなどの不活性ガスなどの酸化剤ガス雰囲気でその塗布面にプラズマまたは紫外線を照射してガラス材料の被接合面を酸素過多にした状態でシリコーンオイルを塗布した後、紫外線照射すれば、シリコーンオイルの酸化反応が効率良く行なわれ、紫外域で透明、かつ、強い接着強度が得られる。   Prior to photobonding with silicone oil, plasma or ultraviolet light is applied to the surface to be bonded in an oxidizing gas atmosphere such as argon, xenon, or inert gas such as helium with air, oxygen, ozone, or trace amounts of oxygen. When the silicone oil is applied in a state where the surface to be bonded of the glass material is excessive in oxygen, and then irradiated with ultraviolet rays, the oxidation reaction of the silicone oil is carried out efficiently, and it is transparent in the ultraviolet region and has strong adhesive strength. Is obtained.

シリコーンオイルを減圧脱気して、多量な酸素、炭酸ガス、水などの混入物を除外した後、再度適量の酸素、オゾン、炭酸ガスあるいは水蒸気などの酸化剤を添加したシリコーンオイルを接着剤として使えば、酸化剤雰囲気無しで光反応を完了させる事が出来る。シリコーンオイルを加熱し、粘性が低下した状態で脱気を行なえば、さらに効果的な接着が出来る。   Silicone oil is degassed under reduced pressure to remove contaminants such as large amounts of oxygen, carbon dioxide, and water, and then silicone oil with an appropriate amount of oxygen, ozone, carbon dioxide, water vapor, or other oxidizing agent added is used as an adhesive. If used, the photoreaction can be completed without an oxidant atmosphere. If silicone oil is heated and degassed in a state where the viscosity is lowered, more effective adhesion can be achieved.

シリコーンオイルを被接着材料に塗布し、炭酸ガス雰囲気で加圧を行いながら紫外線照射を行なえば高分子化が顕著で、短時間に強接着が出来る。減圧脱気したシリコーンオイルを接着剤として使えばさらに効果的な接着が出来る。   If silicone oil is applied to the material to be adhered and ultraviolet irradiation is performed while applying pressure in a carbon dioxide atmosphere, the polymerization is remarkable and strong adhesion can be achieved in a short time. More effective adhesion can be achieved by using degassed silicone oil as an adhesive.

合成石英ガラス窓を有するプラスチックあるいはゴム製袋や封筒などの容器中に前記シリコーンオイルを塗布した両石英ガラスを接触させた状態で、被接合界面に紫外線を照射しながらオーリングと石英ガラスで隔離された接着部と光照射部の空気または酸素を低圧に排気する事によって材料の接合部に大気圧と容器の内圧との差圧を均一に掛けながら光化学接着を行なうことができる。
ガスにより圧力を制御する場合、合成石英ガラス窓を有するプラスチックフィルムあるいはゴム製封筒などの容器が、蛇腹あるいはオーリングなど伸縮自由な構造を備具すると良い。
A plastic or rubber bag with a synthetic quartz glass window or a container such as an envelope or the like, in contact with both quartz glasses coated with the silicone oil, isolated with O-ring and quartz glass while irradiating the bonded interface with ultraviolet rays By exhausting air or oxygen in the bonded portion and the light irradiation portion to a low pressure, photochemical bonding can be performed while uniformly applying a differential pressure between the atmospheric pressure and the internal pressure of the container to the joint portion of the material.
When the pressure is controlled by gas, a container such as a plastic film having a synthetic quartz glass window or a rubber envelope may be provided with a structure that can freely expand and contract such as a bellows or an O-ring.

均一加圧機構を有する光接着の場合、反応容器がフッ化物結晶あるいは石英ガラス窓を有する外箱で覆われ、この外箱が窒素ガス、アルゴンガス、キセノン、二酸化炭素あるいはヘリウムガスなどの不活性ガスで加圧すれば、光学部品の接合部に均一荷重をかける事ができる。この場合は外圧室のなかに内圧室が位置し、内圧室と外圧室とは2枚の紫外線入射窓板によって遮断され、この紫外線入射窓板と内圧室内部との間にはオーリングまたはベローズを付ける。
これにより内圧ガスと外圧ガスとを遮断し、かつ外圧室の圧力を均等に内圧室に伝達できる。この2枚の紫外線入射窓板の間に前記光学部品の片側あるいは両側にシリコーンオイルを挟んだ前記薄板を挿入し、かつ2枚の紫外線入射窓板の少なくとも一方が石英ガラスまたはフッ化物結晶板にする。
光学部品の紫外線透過率が高い場合には、紫外線入射窓は一箇所でも良い。これは一方の入射面から入射した真空紫外光が光学部品内で内部反射を繰り返すため、残りの面はシリコーンオイルを介してフッ化物結晶や光学ガラス板を密着させておけば、一箇所からの照射で2箇所以上の接着が可能である。ここで内圧室には希釈の酸素、オゾン、二酸化炭素、水蒸気などの酸化ガスの入れ替えができるコックを備えることにより、光酸化条件を選択し、短時間で光学面接着を可能にする。
In the case of photoadhesion with a uniform pressure mechanism, the reaction vessel is covered with an outer box having a fluoride crystal or quartz glass window, and this outer box is inert such as nitrogen gas, argon gas, xenon, carbon dioxide or helium gas. When pressurized with gas, a uniform load can be applied to the joint of the optical component. In this case, an internal pressure chamber is located in the external pressure chamber, the internal pressure chamber and the external pressure chamber are blocked by two ultraviolet incident windows, and an O-ring or bellows is provided between the ultraviolet incident window and the internal pressure chamber. Add.
As a result, the internal pressure gas and the external pressure gas are blocked, and the pressure in the external pressure chamber can be evenly transmitted to the internal pressure chamber. The thin plate with silicone oil sandwiched between one or both sides of the optical component is inserted between the two ultraviolet incident window plates, and at least one of the two ultraviolet incident window plates is made of quartz glass or a fluoride crystal plate.
When the ultraviolet transmittance of the optical component is high, the ultraviolet incident window may be provided at one location. This is because the vacuum ultraviolet light incident from one incident surface repeats internal reflection in the optical component, so if the fluoride crystal or optical glass plate is in close contact with the remaining surface via silicone oil, it can be Two or more spots can be bonded by irradiation. Here, the internal pressure chamber is provided with a cock capable of exchanging oxidant gases such as diluted oxygen, ozone, carbon dioxide, and water vapor, so that the photo-oxidation conditions are selected and the optical surface can be bonded in a short time.

石英ガラス窓を有する反応容器内をゴム板で2部屋に分離し、一方の合成石英ガラス窓側は試料室、他方は油圧あるいは水圧による機械加圧室を構成し、試料室は真空排気弁と加熱ヒーターを備具し、試料室の石英ガラス窓側に、シリコーンオイルを塗布した被接着ガラス材料を接触させ、ゴム板を介して機械加圧を行いながら紫外線照射を行い、光接着を行なう。試料室に備具された真空排気弁で被接着ガラス表面に塗布されたシリコーンオイル内の酸素、炭酸ガス、水などの混入物を除去した後、酸素、炭酸ガス、オゾンなどを低気圧封入し、接着効果を高めることができる。さらに、ゴム板の上に取り付けたフィルム状ヒーター加熱によりシリコーンオイルの粘性を下げると接着層を極めて薄くすることができる。   The reaction vessel with a quartz glass window is separated into two chambers with rubber plates. One synthetic quartz glass window is a sample chamber, the other is a mechanical pressurization chamber using hydraulic pressure or water pressure, and the sample chamber is heated with a vacuum exhaust valve. A heater is provided, and an adherend glass material coated with silicone oil is brought into contact with the quartz glass window side of the sample chamber, and UV irradiation is performed while applying mechanical pressure through a rubber plate to perform photoadhesion. After removing contaminants such as oxygen, carbon dioxide, and water in the silicone oil applied to the surface of the glass to be bonded with the vacuum exhaust valve provided in the sample chamber, oxygen, carbon dioxide, ozone, etc. are sealed at low pressure. , The adhesion effect can be enhanced. Furthermore, if the viscosity of the silicone oil is lowered by heating a film heater attached on a rubber plate, the adhesive layer can be made extremely thin.

以下、本発明の実施の形態を図1〜図12に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1で本発明の非線形光学結晶の接着方法および素子の製作手順を説明する。2面が光学研磨されたCLBO非線形光学結晶1にシリコーンオイル2を介してフッ化カルシウムあるいはフッ化マグネシウムなどのフッ化物結晶薄板3を被せ、加圧4をした後、真空紫外光5照射を行う。この光照射によってシリコーンオイル2はアモルファスガラス6に変質し、2面のガラス面が接着されたCLBO非線形光学結晶素子7を作る。   FIG. 1 illustrates a method for bonding a nonlinear optical crystal and a device manufacturing procedure according to the present invention. The CLBO nonlinear optical crystal 1 whose two surfaces are optically polished is covered with a fluoride crystal thin plate 3 such as calcium fluoride or magnesium fluoride via a silicone oil 2, pressurized 4, and then irradiated with vacuum ultraviolet light 5. . By this light irradiation, the silicone oil 2 is transformed into an amorphous glass 6 to form a CLBO nonlinear optical crystal element 7 in which two glass surfaces are bonded.

図2は2面がフッ化物結晶薄板で接着されたCLBO非線形光学結晶の残り4面の耐水性保護形成方法説明図である。2面がフッ化物結晶薄板3で接着されたCLBO非線形光学結晶素子7の残り4面にシリコーンオイルの光酸化接着で石英ガラス板8を貼り付けることによって、あるいはピッチなどの嫌水性接着剤9を塗布することによって、またはシリコーン樹脂をコーティングした後空気中で紫外線を照射し表面を酸化させガラス化することにより湿気や水を遮断する。シリコーン樹脂のコーティングのみの場合は耐水性は有るがガスや水蒸気などが浸入するため耐湿性には劣る。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for forming a water-resistant protection on the remaining four surfaces of a CLBO nonlinear optical crystal having two surfaces bonded with a fluoride crystal thin plate. A quartz glass plate 8 is bonded to the remaining four surfaces of the CLBO nonlinear optical crystal element 7 having two surfaces bonded by a fluoride crystal thin plate 3 by photooxidation adhesion of silicone oil, or a water-repellent adhesive 9 such as pitch is applied. Moisture and water are blocked by coating or by coating the silicone resin and irradiating with ultraviolet rays in the air to oxidize and vitrify the surface. The silicone resin coating alone has water resistance, but is inferior in moisture resistance because gas or water vapor enters.

図3は光軸周囲にシリコーンオイルを残すための非線形光学結晶の接着方法および素子の製作手順図である。2面が光学研磨された非線形光学結晶1にシリコーンイル2を介して石英ガラス薄板10(Supurasil(登録商標)-310)を被せ、加圧4をした後、シャドウマスク11を通して真空紫外光(Xe2エキシマランプ光照射)5を行う。
この光照射によってシャドウマスク11の下の未露光部はシリコーンオイル2のままであるが、真空紫外光5によって露光された部分はアモルファスガラス6に変質し、周囲が接着され光軸周囲が常時無応力の非線形光学素子12ができる。
FIG. 3 is a non-linear optical crystal bonding method for leaving silicone oil around the optical axis and a device manufacturing procedure diagram. The non-linear optical crystal 1 whose two surfaces are optically polished is covered with a quartz glass thin plate 10 (Supurasil (registered trademark) -310) through silicone-il 2, pressurized 4, and then subjected to vacuum ultraviolet light (Xe 2 through a shadow mask 11). Excimer lamp light irradiation) 5 is performed.
By this light irradiation, the unexposed part under the shadow mask 11 remains the silicone oil 2, but the part exposed by the vacuum ultraviolet light 5 is changed to amorphous glass 6, and the periphery is adhered and the periphery of the optical axis is not always present. A stress nonlinear optical element 12 is formed.

図4は作動ガス加圧露光装置概略図である。2面が光学研磨されたKDP非線形光学結晶13に夫々シリコーンオイル2を介して石英ガラス薄板10(Supurasil(登録商標)-310)を被せ、ガスにより加圧を行う。作動ガス加圧露光装置14の中に、ガスによる差圧を発生させるためにガス加圧室15とガス吸引室16を分離するためにガス加圧しながら露光装置14の中に紫外線入射窓21を通して真空紫外線5を照射するために、ガスがリークを防止するためにオーリング17を周囲につけた石英ガラス製加圧板18を備し、ガス入力弁19から窒素ガス、炭酸ガス、へリウームなどの紫外線透過ガスを封入し、先ず、ガス吸入・廃棄弁20には、空気、酸素、あるいは酸素やオゾンガスを窒素ガスやへリウームによって希釈した混合ガス加圧などのガスを封入しながら徐々に減圧し、差圧を0から30kg/cm2の範囲で加圧し、その差圧を維持しながら真空紫外線入射窓21を介してXe2エキシマランプ光照射を行う。この光照射によってシリコーンオイル2はアモルファスガラスに変質し、2面の石英ガラス薄板10が接着される。 FIG. 4 is a schematic view of a working gas pressure exposure apparatus. A quartz glass thin plate 10 (Supurasil (registered trademark) -310) is covered with silicone oil 2 on the KDP nonlinear optical crystal 13 whose two surfaces are optically polished, and pressurized with gas. In the working gas pressurizing exposure apparatus 14, an ultraviolet light incident window 21 is passed through the exposure apparatus 14 while gas is pressurized to separate the gas pressurizing chamber 15 and the gas suction chamber 16 in order to generate a differential pressure due to the gas. In order to irradiate the vacuum ultraviolet ray 5, a quartz glass pressure plate 18 with an O-ring 17 around it is provided in order to prevent the gas from leaking, and an ultraviolet ray such as nitrogen gas, carbon dioxide gas, and helium from the gas input valve 19. The permeated gas is sealed, and first, the gas suction / disposal valve 20 is gradually depressurized while sealing the gas, such as air, oxygen, or a mixed gas pressurizing gas obtained by diluting oxygen or ozone gas with nitrogen gas or helium. A differential pressure is applied in the range of 0 to 30 kg / cm 2 , and Xe2 excimer lamp light irradiation is performed through the vacuum ultraviolet ray incident window 21 while maintaining the differential pressure. By this light irradiation, the silicone oil 2 is transformed into amorphous glass, and the two quartz glass thin plates 10 are bonded.

図5は外圧室のなかに内圧室を備えた作動ガス加圧露光装置概略図である。2面が光学研磨されたCLBO非線形光学結晶1に夫々シリコーンオイル2を介してフッ化マグネシウムあるいはフッ化カルシウムなどのフッ化物結晶薄板3を被せ、ガスにより加圧を行う。均一加圧機構を有する反応容器22がフッ化物結晶あるいは石英ガラス窓を有する外圧室(外箱)23で覆われ、この外圧室23を窒素ガス、アルゴンガス、キセノン、二酸化炭素あるいはヘリウームガスなどの不活性ガスで加圧すれば、光学部品の接合部に均一荷重をかける事ができる。
この場合は外圧室23のなかに内圧室24が位置し、内圧室24と外圧室23とは2枚のフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの紫外線入射窓・加圧板25によって遮断され、この紫外線入射窓・加圧板25と内圧室内部との間にはオーリング17またはベローズが付けられている。これにより内圧ガスと外圧ガスとを遮断し、かつ外圧室23の圧力を均等に内圧室24に伝達できる。この2枚の紫外線入射窓板25の間に光学部品やCLBO非線形結晶1の片側あるいは両側にシリコーンオイル2を挟んだ石英ガラスやフッ化マグネシウムやフッ化カルシウムなどのフッ化物結晶薄板3を挿入し、かつ2枚の紫外線入射窓・加圧板25の少なくとも一方が石英ガラスまたはフッ化物結晶板にする。
光学部品の紫外線透過率が高い場合には、紫外線入射窓は一箇所でも良い。これは一方の入射面から入射した真空紫外光が光学部品内で内部反射を繰り返すため、残りの面はシリコーンオイルを介してフッ化物結晶や光学ガラス板を密着させておけば、一箇所からの照射で2箇所以上の接着が可能である。ここで内圧室24には希釈の酸素、オゾン、二酸化炭素、水蒸気などの酸化ガスの入れ替えができるコック20を備え、外圧室23に備えたガス入力弁19から窒素ガス、炭酸ガス、へリウームなどの紫外線透過ガスを封入し高圧加圧を行う。
ここで内圧室24内にある被接着物に0〜30 kg/cm2の範囲で均一荷重を可能にするために、内圧室24と外圧室23との間の紫外線入射窓・加圧板25はオーリング17を介してねじ付き押さえ枠26で取り合えず固定しておく。これにより初期圧以上の外圧を荷重できる。外圧室23に光接着の為の真空紫外光を入射する。作動ガス加圧露光装置14の中に、ガスによる差圧を発生させるために、ガス加圧室15とガス吸引室16を分離する。これによりガス加圧しながら紫外線を照射できる。
ここでガスがリークしないようにするためにオーリング17を周囲につけた石英ガラス加圧板18を備え、先ず、ガス吸入・廃棄弁20には、空気、酸素、あるいは酸素やオゾンガスを窒素ガスやヘリウームによって希釈した混合ガス加圧などのガスを封入しながら徐々に減圧し、差圧を0から30kg/cm2の範囲で加圧し、その差圧を維持しながら紫外線入射窓21を介して真空紫外光(Xe2エキシマランプ光)5照射を行う。この光照射によってシリコーンオイル2はアモルファスガラスに変質し、光接着が行われる。ここで紫外線入射窓21は取り付け枠27によって均一加圧機構を有する反応容器22に固定される。
FIG. 5 is a schematic view of a working gas pressurizing exposure apparatus having an internal pressure chamber in an external pressure chamber. The CLBO nonlinear optical crystal 1 whose two surfaces are optically polished is covered with a fluoride crystal thin plate 3 such as magnesium fluoride or calcium fluoride via a silicone oil 2 and pressurized with gas. A reaction vessel 22 having a uniform pressurization mechanism is covered with an external pressure chamber (outer box) 23 having a fluoride crystal or quartz glass window, and this external pressure chamber 23 is not filled with nitrogen gas, argon gas, xenon, carbon dioxide or helium gas. When pressurized with active gas, a uniform load can be applied to the joint of the optical component.
In this case, the internal pressure chamber 24 is located in the external pressure chamber 23, and the internal pressure chamber 24 and the external pressure chamber 23 are blocked by two ultraviolet incident windows / pressurizing plates 25 such as fluoride crystals or quartz glass. An O-ring 17 or a bellows is attached between the window / pressure plate 25 and the inside of the internal pressure chamber. As a result, the internal pressure gas and the external pressure gas are blocked, and the pressure in the external pressure chamber 23 can be evenly transmitted to the internal pressure chamber 24. Inserted between these two ultraviolet light incident window plates 25 is an optical component or a fluoride crystal thin plate 3 such as quartz glass or magnesium fluoride or calcium fluoride with a silicone oil 2 sandwiched on one or both sides of the CLBO nonlinear crystal 1. At least one of the two ultraviolet incident windows / pressure plates 25 is made of quartz glass or a fluoride crystal plate.
When the ultraviolet transmittance of the optical component is high, the ultraviolet incident window may be provided at one location. This is because the vacuum ultraviolet light incident from one incident surface repeats internal reflection in the optical component, so if the fluoride crystal or optical glass plate is in close contact with the remaining surface via silicone oil, it can be Two or more spots can be bonded by irradiation. Here, the internal pressure chamber 24 is provided with a cock 20 that can exchange oxidizing gases such as diluted oxygen, ozone, carbon dioxide, and water vapor. From the gas input valve 19 provided in the external pressure chamber 23, nitrogen gas, carbon dioxide gas, helium, etc. The high-pressure pressurization is performed by enclosing the UV-transmitting gas.
Here, in order to allow a uniform load on the adherend in the internal pressure chamber 24 in the range of 0 to 30 kg / cm 2 , the ultraviolet incident window / pressurizing plate 25 between the internal pressure chamber 24 and the external pressure chamber 23 is The screwed holding frame 26 is not fixed through the O-ring 17 and is fixed. Thereby, an external pressure higher than the initial pressure can be applied. Vacuum ultraviolet light for photobonding is incident on the external pressure chamber 23. In order to generate a differential pressure due to the gas in the working gas pressurizing exposure apparatus 14, the gas pressurizing chamber 15 and the gas suction chamber 16 are separated. Thereby, it is possible to irradiate ultraviolet rays while applying gas pressure.
Here, in order to prevent gas from leaking, a quartz glass pressure plate 18 having an O-ring 17 around it is provided. First, air, oxygen, or oxygen or ozone gas is introduced into the gas suction / disposal valve 20 with nitrogen gas or helium. The pressure is gradually reduced while enclosing a gas such as pressurized mixed gas diluted by the pressure, and the pressure difference is increased in the range of 0 to 30 kg / cm 2 , and the vacuum pressure is applied through the ultraviolet incident window 21 while maintaining the pressure difference. Light (Xe2 excimer lamp light) 5 irradiation is performed. By this light irradiation, the silicone oil 2 is transformed into amorphous glass and photoadhesion is performed. Here, the ultraviolet incident window 21 is fixed to the reaction vessel 22 having a uniform pressurizing mechanism by an attachment frame 27.

図6は機械的加圧露光装置概略図である。2面が光学研磨されたCLBOやKDPなどの非線形光学結晶1に夫々シリコーンオイル2を介して石英ガラス薄板10を被せ、機械的加圧露光装置28により加圧を行う。加圧はボルト29をナット30で均一に絞めることにより接着圧を調整する。加圧を0から30kg/cm2の範囲で行い、その圧力を維持しながら真空紫外光(Xe2エキシマランプ光)5の照射を石英ガラス加圧板としての紫外線入射窓21により行う。
この光照射によってシリコーンオイル2はアモルファスガラスに変質し、光接着が行われる。ここで接着部は内圧室24の構造を有し、オーリング17によって内圧室24は外気と遮断されている。内圧室24には希釈酸素、オゾン、二酸化炭素、水蒸気などの酸化ガスの入れ替えができるコック20を備えている。
FIG. 6 is a schematic view of a mechanical pressure exposure apparatus. The nonlinear optical crystal 1 such as CLBO or KDP whose surfaces are optically polished is covered with a quartz glass thin plate 10 via a silicone oil 2, and pressure is applied by a mechanical pressure exposure device 28. The pressure is adjusted by uniformly tightening the bolt 29 with the nut 30. Pressurization is performed in the range of 0 to 30 kg / cm 2 , and irradiation of vacuum ultraviolet light (Xe2 excimer lamp light) 5 is performed through an ultraviolet incident window 21 as a quartz glass pressure plate while maintaining the pressure.
By this light irradiation, the silicone oil 2 is transformed into amorphous glass and photoadhesion is performed. Here, the bonding portion has a structure of the internal pressure chamber 24, and the internal pressure chamber 24 is blocked from the outside air by the O-ring 17. The internal pressure chamber 24 is provided with a cock 20 that can exchange oxidizing gases such as diluted oxygen, ozone, carbon dioxide, and water vapor.

図7は倍波発生用非線形光学結晶を一括接着した後素子を大量生産するための説明図である。CLBOやKDPなどの大型非線形光学結晶1の対向面を研磨後、その両面をシリコーンオイル2を介してフッ化物結晶薄板3や石英ガラス薄板10で接着する。接着後、ダイヤモンドカッター切断線31で切断して複数個の非線形光学結晶素子32に分割する。切断された2面が石英ガラス窓で接着された非線形光学結晶素子32(7)は、残り4面にピッチなどの嫌水性接着剤9、あるいは残り4面にシリコーンオイルの光酸化接着で石英ガラス8を貼り付けることによって湿気や水から遮断する。   FIG. 7 is an explanatory diagram for mass production of elements after collectively bonding nonlinear optical crystals for generating harmonics. After the opposing surfaces of the large nonlinear optical crystal 1 such as CLBO or KDP are polished, both surfaces thereof are bonded with the fluoride crystal thin plate 3 or the quartz glass thin plate 10 via the silicone oil 2. After bonding, the substrate is cut by a diamond cutter cutting line 31 and divided into a plurality of nonlinear optical crystal elements 32. The nonlinear optical crystal element 32 (7), in which the two cut surfaces are bonded by a quartz glass window, the remaining four surfaces are made of water-repellent adhesive 9 such as a pitch, or the remaining four surfaces are fused by photooxidation bonding of silicone oil. It is cut off from moisture and water by pasting 8.

図8は倍波発生用非線形光学結晶を一括接着後切断し短冊状素子に整形し、これをさらに2面接着後素子を大量生産するための説明図である。CLBOやKDPなどの大型非線形光学結晶1の対向面を研磨後、両面をシリコーンオイル2を介してフッ化物結晶薄板3や石英ガラス薄板10で接着する。接着後、ダイヤモンドカッター切断線31で切断して矩形状非線形光学素子33を作り、この切断面にシリコーンオイルを介して石英ガラス板8を光接着後、複数個の非線形光学結晶素子32に分割する。
次に、これらの素子を乾燥空気中または真空中あるいはヘリウムガス雰囲気で100から300℃の間で加熱した後、非線形結晶が露出している2面を石英ガラス板8で光接着して非線形光学結晶素子32の全面を湿気や水あるいは大気から遮断する。
FIG. 8 is an explanatory diagram for mass-producing a double-sided element after bonding the two-sided non-linear optical crystal after it is bonded together and cut into a strip-shaped element. After the opposing surfaces of the large nonlinear optical crystal 1 such as CLBO or KDP are polished, both surfaces are bonded with the fluoride crystal thin plate 3 or the quartz glass thin plate 10 via the silicone oil 2. After bonding, the substrate is cut by a diamond cutter cutting line 31 to form a rectangular nonlinear optical element 33. The quartz glass plate 8 is optically bonded to the cut surface via silicone oil, and then divided into a plurality of nonlinear optical crystal elements 32. .
Next, these elements are heated in dry air, in a vacuum, or in a helium gas atmosphere at 100 to 300 ° C., and then the two surfaces where the nonlinear crystals are exposed are photobonded with the quartz glass plate 8 to nonlinear optics. The entire surface of the crystal element 32 is shielded from moisture, water, or air.

図9は高出力レーザー用ミラーにフッ化物結晶板を接着した概略図である。反射膜34が施されたレーザーミラー基板35の反射膜34の蒸着面にシリコーンオイル2を介してフッ化物結晶薄板3を光接着した。これにより耐水性、耐湿性、高い反射防止性、レーザー耐性を満たすミラーと成る。   FIG. 9 is a schematic view in which a fluoride crystal plate is bonded to a high-power laser mirror. The fluoride crystal thin plate 3 was photoadhered to the deposition surface of the reflective film 34 of the laser mirror substrate 35 on which the reflective film 34 was applied via the silicone oil 2. Thereby, it becomes a mirror satisfying water resistance, moisture resistance, high antireflection property and laser resistance.

図10は固体レーザーロッドの共振器部に蒸着された反射膜にフッ化物結晶薄板を光接着し、励起光入射部にはアモルファスガラス膜を蒸着または石英ガラス板を接着したレーザー共振器概略図である。
(A)は円筒型レーザーロッド、(B)はスラブ型レーザーロッドである。円筒型固体レーザーロッドの外壁にシリコーンオイルをコーティングした後、空気雰囲気でエキシマランプ光を照射しアモルファスガラス膜37を形成させる。このアモルファスガラス膜37はレーザーロッドの高速冷却水からレーザーロッドを保護し、かつこの保護膜は紫外線域で透明であるため冷却水を介して光励起が出来る。とくにレーザーロッドが燐酸系の場合、水による侵食が防止できる。
一方、(A)の円筒型レーザーロッド36のレーザー共振器の光出射面側にはシリコーンオイル2を介してフッ化物結晶薄板3を光接着し、その反対面側にはシリコーンオイル2を介してフッ化物結晶薄板3を光接着後、反射膜34を蒸着してレーザー耐性を強化している。
他方、(B)スラブ型レーザーロッド38の場合には、レーザー励起光の入射面および側面にはシリコーンオイル2を介して石英ガラス板8を光接着し、高速冷却水からレーザーロッドを保護し、かつこの保護膜は紫外線域で透明であるため冷却水を介して光励起が出来る。
FIG. 10 is a schematic diagram of a laser resonator in which a fluoride crystal thin plate is optically bonded to a reflective film deposited on a resonator portion of a solid laser rod, and an amorphous glass film is evaporated or a quartz glass plate is bonded to an excitation light incident portion. is there.
(A) is a cylindrical laser rod, (B) is a slab type laser rod. After coating the outer wall of the cylindrical solid laser rod with silicone oil, an amorphous glass film 37 is formed by irradiating excimer lamp light in an air atmosphere. This amorphous glass film 37 protects the laser rod from the high-speed cooling water of the laser rod, and since this protective film is transparent in the ultraviolet region, it can be photoexcited through the cooling water. In particular, when the laser rod is phosphoric acid, erosion by water can be prevented.
On the other hand, the fluoride crystal thin plate 3 is optically bonded to the light emitting surface side of the laser resonator of the cylindrical laser rod 36 of FIG. After photoadhering the fluoride crystal thin plate 3, a reflective film 34 is deposited to enhance laser resistance.
On the other hand, in the case of the (B) slab type laser rod 38, the quartz glass plate 8 is optically bonded to the incident surface and side surface of the laser excitation light via the silicone oil 2 to protect the laser rod from the high-speed cooling water, Moreover, since this protective film is transparent in the ultraviolet region, it can be photoexcited through cooling water.

図11はディスクタイプレーザー増幅器の概略図である。ディスクタイプレーザーヘッド39の両面にはシリコーンオイル2を介してフッ化物結晶薄板3が光接着され、半導体レーザーあるいはフラッシュランプなどの励起光40により励起されてレーザー光41が出力される。ここでフッ化物結晶薄板3は硬度が高く、かつ高速冷却水からレーザーロッドを保護し、さらに、この保護膜は紫外線域で透明であるため冷却水を介して光励起が出来る。   FIG. 11 is a schematic diagram of a disk type laser amplifier. The fluoride crystal thin plate 3 is photobonded to both surfaces of the disk type laser head 39 through the silicone oil 2 and is excited by excitation light 40 such as a semiconductor laser or a flash lamp to output laser light 41. Here, the fluoride crystal thin plate 3 has high hardness and protects the laser rod from the high-speed cooling water. Further, since this protective film is transparent in the ultraviolet region, it can be photoexcited through the cooling water.

図12は筒型容器に非線形光学結晶を格納した概略図である。非線形光学結晶1と同じ長さの筒42の側面に小穴44を有する円筒型容器42の中にCLBO非線形光学結晶1を入れ、この筒42の両端面と非線形光学結晶1の両研磨面の両方をシリコーンオイルを介してフッ化物結晶3あるいは石英ガラス8などの薄板を加圧状態で光接着した後、筒内部の非線形光学結晶を乾燥空気中または真空あるいは筒側面の一方の小穴からヘリウムガスを流し他方の小穴から排気しながら、100から300℃の間で加熱した後、筒側面の小穴44から筒内部と非線形光学結晶の間隙にシリコーンオイル2またはシリコーン樹脂43を充填する。
ここで注入するシリコーンオイルは100℃以上200℃以下の温度雰囲気で真空脱気および脱水処理を行った物を用いる。その後、石英ガラス製蓋とシリコーンオイルの光酸化接着で小穴44を塞ぐ。
FIG. 12 is a schematic view in which a nonlinear optical crystal is stored in a cylindrical container. The CLBO nonlinear optical crystal 1 is placed in a cylindrical container 42 having a small hole 44 on the side surface of the cylinder 42 having the same length as that of the nonlinear optical crystal 1, and both end faces of the cylinder 42 and both polished surfaces of the nonlinear optical crystal 1 are both included. After a thin plate such as fluoride crystal 3 or quartz glass 8 is photobonded with silicone oil in a pressurized state, helium gas is removed from dry air or vacuum or from one small hole on the side of the cylinder. After heating from 100 to 300 ° C. while exhausting from the other small hole, silicone oil 2 or silicone resin 43 is filled into the gap between the inside of the cylinder and the nonlinear optical crystal from the small hole 44 on the side surface of the cylinder.
The silicone oil to be injected here is one that has been vacuum degassed and dehydrated in a temperature atmosphere of 100 ° C. to 200 ° C. Thereafter, the small hole 44 is closed by photooxidation adhesion of a quartz glass lid and silicone oil.

本発明によれば、これまで湿気に神経を使って使用していた非線形光学結晶を、大気中あるいは冷却水中で使用できるため、産業用として提供することができる。   According to the present invention, since the nonlinear optical crystal that has been used by using nerves for moisture can be used in the atmosphere or in cooling water, it can be provided for industrial use.

本発明によれば、非線形光学結晶は勿論のこと光学結晶、レーザー素子、レンズ、光学窓、ミラー、プリズム、フィルター、偏光子、あるいは光ファイバー、イメージインテンシファイアー、検出器、プラスチックレンズなど殆どの光学部品を耐湿気性や耐水性あるいは強いレーザー耐性を有するため従来のコーティングと比べて使用環境に限定されないため、産業用として大いに期待できる。   According to the present invention, most optical such as optical crystal, laser element, lens, optical window, mirror, prism, filter, polarizer, or optical fiber, image intensifier, detector, plastic lens as well as nonlinear optical crystal. Since the parts have moisture resistance, water resistance, or strong laser resistance, they are not limited to the use environment as compared with conventional coatings, so that they can be greatly expected for industrial use.

(A)円筒型レーザーロッド
(B)スラブ型レーザーロッド
1 非線形光学結晶(CLBO,KDP,BBOなど)または光学部品
2 シリコーンオイル
3 フッ化物結晶薄板(フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムなど)
4 加圧
5 真空紫外光(Xe2エキシマランプ)
6 アモルファスガラス(接着層)
7 2枚のフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で接着された非線形光学結晶
8 石英ガラス板
9 シリコーンゴム、ピッチなどの嫌水性接着剤
10 石英ガラス薄板
11 マスク(未露光部のため)
12 非線形光学素子
13 KDP非線形光学結晶
14 作動ガス加圧露光装置
15 ガス加圧室
16 ガス吸引室
17 オーリング
18 石英ガラス製加圧板
19 ガス入力弁
20 ガス吸入・廃棄弁
21 真空紫外線入射窓
22 均一加圧機構を有する反応容器
23 外圧室
24 内圧室
25 紫外線入射窓・加圧板
26 ねじ付き押さえ枠
27 取り付け枠
28 機械的加圧露光装置
29 ボルト
30 ナット
31 ダイヤモンドカッター切断線
32 ダイヤモンドカッターで分割された非線形光学素子
33 矩形状非線形光学素子
34 反射膜
35 レーザーミラー基板
36 円筒型レーザーロッド
37 アモルファスガラス膜
38 スラブ型レーザーロッド
39 ディスクタイプレーザーヘッド
40 励起光
41 レーザー光
42 筒(円筒、角筒)
43 シリコーン樹脂(RTVゴム)
44 小穴(脱気・ガス入・シリコーンオイルまたはシリコーン樹脂圧入)
(A) Cylindrical laser rod (B) Slab type laser rod 1 Nonlinear optical crystal (CLBO, KDP, BBO, etc.) or optical component 2 Silicone oil 3 Fluoride crystal thin plate (Calcium fluoride, Magnesium fluoride, etc.)
4 Pressurization 5 Vacuum ultraviolet light (Xe2 excimer lamp)
6 Amorphous glass (adhesive layer)
7 Nonlinear optical crystal bonded with two thin plates such as fluoride crystal or quartz glass 8 Quartz glass plate 9 Hydrophilic adhesive such as silicone rubber and pitch 10 Quartz glass thin plate 11 Mask (for unexposed part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Nonlinear optical element 13 KDP nonlinear optical crystal 14 Working gas pressurization exposure apparatus 15 Gas pressurization chamber 16 Gas suction chamber 17 O ring 18 Pressure plate made of quartz glass 19 Gas input valve 20 Gas suction / disposal valve 21 Vacuum ultraviolet incident window 22 Reaction vessel having uniform pressurization mechanism 23 External pressure chamber 24 Internal pressure chamber 25 UV incident window / pressurization plate 26 Screw holding frame 27 Mounting frame 28 Mechanical pressure exposure device 29 Bolt 30 Nut 31 Diamond cutter cutting line 32 Divided by diamond cutter Nonlinear optical element 33 Rectangular nonlinear optical element 34 Reflective film 35 Laser mirror substrate 36 Cylindrical laser rod 37 Amorphous glass film 38 Slab type laser rod 39 Disc type laser head 40 Excitation light 41 Laser light 42 Cylinder (Cylinder, Square cylinder) )
43 Silicone resin (RTV rubber)
44 Small hole (degassing, gas filling, silicone oil or silicone resin press fitting)

本発明は、光学部品の接着方法および光学部品に関する。 The present invention relates to an adhesive how you and the optical components of the optical components.

Claims (18)

光学研磨後の被接着面に反射防止膜あるいは金属、多層膜または干渉フィルター膜などの反射膜や光学膜のコーティングを施したあるいは未コーティングの非線形光学結晶、光学結晶、レーザー素子、レンズ、光学窓、ミラー、プリズム、フィルター、偏光子、あるいは光ファイバー、イメージインテンシファイアー、検出器、プラスチックレンズなどの光学部品と平面または球面に研磨した光学ガラスあるいはハロゲン化物結晶や光学結晶などの薄板とを酸化ガス雰囲気でシリコーンオイルを挟み、加圧密着させた状態で紫外線に透明な薄板あるいは光学部品側から紫外線を入射して光接着することを特徴とする光学部品の光接着方法および素子製作装置。 Non-linear optical crystal, optical crystal, laser element, lens, optical window with or without coating of antireflection film or reflective film or optical film such as metal, multilayer film or interference filter film on the adherend surface after optical polishing Oxidizing gas such as mirrors, prisms, filters, polarizers, optical components such as optical fibers, image intensifiers, detectors, plastic lenses, and flat glass or thin glass plates such as halide crystals and optical crystals polished to a spherical surface An optical component photobonding method and an element manufacturing apparatus, characterized in that ultraviolet light is incident from a thin plate or optical component side that is transparent to ultraviolet rays in a state where silicone oil is sandwiched in an atmosphere and in pressure contact, and is optically bonded. 前記薄板はシリコーンオイルの接着前に接着面側に反射膜あるいは反射防止膜が施されたものであるか、あるいは接着後被接着面に反射膜あるいは反射防止膜を蒸着することを特徴とする請求項1記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。 The thin plate is provided with a reflection film or an antireflection film on the adhesion surface side before the silicone oil is bonded, or a reflective film or an antireflection film is deposited on the bonded surface after bonding. Item 2. An optical component bonding method and element manufacturing apparatus according to Item 1. 前記薄板がフッ化物結晶の場合には反射防止膜や保護膜を施こさないことを特徴とする請求項1記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。 2. An optical component bonding method and an element manufacturing apparatus according to claim 1, wherein when the thin plate is a fluoride crystal, an antireflection film or a protective film is not applied. 前記加圧密着させる手段は油圧やスプリングなどによる機械的加圧と高圧ガスによる加圧方法があるが、高圧ガス加圧方の場合は外圧室のなかに内圧室が位置し、内圧室と外圧室とは2枚の紫外線入射窓板によって遮断され、この紫外線入射窓板と内圧室内部との間にはオーリングまたはベローズを付け、内圧ガスと外圧ガスとを遮断し、かつ外圧室の圧力を均等に内圧室に伝達される機構を有し、この2枚の紫外線入射窓板の間に前記光学部品の片側あるいは両側にシリコーンオイルを挟んだ前記薄板を挿入し、かつ2枚の紫外線入射窓板の少なくとも一方が石英ガラスまたはフッ化物結晶板であり、当該内圧室は低気圧の酸化ガスの入れ替えができる構造であり、他方外圧室には高圧ガス導入口と少なくとも1つの耐圧を満足する平面あるいは曲面から成る紫外線入射窓を有することを特徴とする請求項1記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。 The pressurizing and adhering means includes a mechanical pressurization method using hydraulic pressure or a spring and a pressurization method using high pressure gas. In the case of high pressure gas pressurization, an internal pressure chamber is located in the external pressure chamber, and the internal pressure chamber and the external pressure The chamber is cut off by two UV incident window plates, and an O-ring or bellows is provided between the UV incident window plate and the inside of the internal pressure chamber to shut off the internal pressure gas and external pressure gas, and the pressure in the external pressure chamber. Is inserted between the two ultraviolet incident window plates, and the thin plate with silicone oil sandwiched between one or both sides of the optical component is inserted between the two ultraviolet incident window plates. At least one is quartz glass or a fluoride crystal plate, the internal pressure chamber has a structure capable of replacing the low-pressure oxidizing gas, and the external pressure chamber has a plane satisfying at least one pressure resistance with the high-pressure gas inlet. No Bonding method and device fabrication apparatus of an optical component according to claim 1, characterized in that it has an ultraviolet entrance window consisting of a curved surface. 前記非線形光学結晶のレーザー入射面と出射面の両面に接着された薄板の周囲はシリコーンオイルの光酸化膜、ピッチあるいはシリコーン樹脂の光酸化膜または嫌水性接着剤でシール、あるいは残り4面にシリコーンオイルの光酸化接着で石英ガラスあるいは透明板を貼り付けることによって外気や湿気から遮断することを特徴とする請求項1記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。 The periphery of the thin plate bonded to both the laser incident surface and the emitting surface of the nonlinear optical crystal is sealed with a photo-oxidized film of silicone oil, a pitch or a photo-oxidized film of silicone resin, or a water-repellent adhesive, or the remaining four surfaces are coated with silicone. 2. The method of adhering an optical component and an element manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the quartz glass or a transparent plate is attached by photo-oxidation adhesion of oil to shield it from outside air and moisture. 前記非線形光学結晶のレーザー入射面と出射面の両面にシリコーンオイルを介してフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板を加圧密着させた状態で、励起レーザー光入射面と倍波出射面の部分は紫外線露光は行わず、その周囲紫外線に透明な部材側から紫外線を入射して光接着することを特徴とする光学部品の光接着方法および素子製作装置。 In a state where a thin plate such as a fluoride crystal or quartz glass is pressed and adhered to both the laser incident surface and the exit surface of the nonlinear optical crystal through silicone oil, the portions of the excitation laser light incident surface and the harmonic output surface are An optical component photo-adhesion method and an element manufacturing apparatus characterized in that ultraviolet rays are incident on the surrounding ultraviolet rays from a transparent member side and photo-adhered without performing ultraviolet exposure. 前記非線形光学結晶の大口径結晶のレーザー入射面と出射面の両面を光学研磨後、全両面をフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で接着した大口径光学素子あるいは大口径結晶のレーザー入射面か出射面のいずれか一方を研磨後、研磨面にフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で接着した後、他方の面を研磨して、この研磨面にもフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で接着した大口径光学素子をシリコーンオイルの中でダイヤモンドカッター切断して複数個の素子に分割するか、あるいは短冊状に切断後、切断面にシリコーンオイルを塗布し石英ガラス板を加圧状態で紫外線照射接着後、シリコーンオイル中でダイヤモンドカッター切断して複数個の素子に分割することを特徴とする請求項1に記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。 After the optical entrance and exit surfaces of the large-diameter crystal of the nonlinear optical crystal are optically polished, both surfaces are bonded with a thin plate such as fluoride crystal or quartz glass. After polishing one of the exit surfaces, the surface is bonded with a thin plate such as fluoride crystal or quartz glass, the other surface is then polished, and this polished surface is also coated with a thin plate such as fluoride crystal or quartz glass. The bonded large-diameter optical element is cut into a plurality of elements by cutting with a diamond cutter in silicone oil, or after cutting into strips, silicone oil is applied to the cut surface, and the quartz glass plate is pressurized with ultraviolet light. The method for bonding optical components according to claim 1, wherein after the irradiation bonding, a diamond cutter is cut in silicone oil and divided into a plurality of elements. And device fabrication equipment. レーザー入射面と出射面の両面が光学研磨された前記非線形光学結晶を、この非線形光学結晶と同じ長さの筒の側面に1つまたは複数の小穴を有する円筒あるいは角筒型容器の中に入れ、この筒の両端面と前記非線形光学結晶の両研磨面の両方をシリコーンオイルを介してフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板を加圧状態で光接着した後、筒内部と非線形光学結晶の間隙に小穴からシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂を充填することを特徴とする請求項1に記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。 The nonlinear optical crystal having both the laser incident surface and the exit surface optically polished is placed in a cylindrical or rectangular tube-shaped container having one or a plurality of small holes on the side surface of the cylinder having the same length as the nonlinear optical crystal. Then, both ends of the cylinder and both polished surfaces of the nonlinear optical crystal are photo-bonded in a pressurized state with a thin plate of fluoride crystal or quartz glass through silicone oil, and then the gap between the cylinder interior and the nonlinear optical crystal is 2. The method of adhering an optical component and an element manufacturing apparatus according to claim 1, wherein silicone oil or silicone resin is filled in the small hole. 請求項8記載の筒内部と非線形光学結晶の間隙にシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂を充填する前に、筒内部の非線形光学結晶を乾燥空気中または真空あるいは筒側面の一方の小穴からヘリウムガスを流し他方の小穴から排気しながら、100から300℃の間で加熱した後、あるいは一つの小穴のみでヘリウムガスを封入加熱後真空排気し、筒側面の小穴から筒内部と非線形光学結晶の間隙にシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂を充填した後、小穴をふさぎ、かつその筒を水冷または空冷あるいはペルチェ冷凍素子で電子冷却することを特徴とする請求項1に記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。 Before filling the gap between the inside of the cylinder and the nonlinear optical crystal according to claim 8 with silicone oil or silicone resin, helium gas is allowed to flow through the nonlinear optical crystal inside the cylinder in dry air or vacuum or from one small hole on the side of the cylinder. After heating from 100 to 300 ° C. while evacuating from a small hole, or filling and heating with helium gas in only one small hole and then evacuating, silicone oil enters the gap between the inside of the cylinder and the nonlinear optical crystal from the small hole on the side of the cylinder. 2. The method of adhering an optical component and an element manufacturing apparatus according to claim 1, wherein after filling the silicone resin, the small hole is closed and the cylinder is electronically cooled by water cooling, air cooling or Peltier freezing element. レーザー入射面と出射面の両面が光学研磨された前記非線形光学結晶を、この非線形光学結晶と同じまたは僅かに長い筒の側面に小穴を有する円筒あるいは角筒容器の中に入れ、この筒の両端面のみをフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で光接着した後、筒内部と非線形光学結晶の間隙に小穴からシリコーンオイルを充填することを特徴とする請求項1に記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。   The nonlinear optical crystal having both the laser incident surface and the exit surface optically polished is placed in a cylindrical or rectangular tube container having a small hole on the side surface of the cylinder which is the same as or slightly longer than the nonlinear optical crystal, and both ends of the cylinder are placed. 2. The method of bonding an optical component according to claim 1, wherein only the surface is optically bonded with a thin plate such as a fluoride crystal or quartz glass, and thereafter, silicone oil is filled into the gap between the inside of the cylinder and the nonlinear optical crystal from a small hole. And device manufacturing equipment. 請求項7記載の大口径非線形結晶の両光学面全体をフッ化物結晶あるいは石英ガラスなどの薄板で接着後切断し、その切断面をさらに石英ガラスまたは光学ガラスで光接着した後、複数個の素子に分割し、これらの素子を乾燥空気中または真空中あるいはヘリウムガス雰囲気で100から300℃の間で加熱した後、非線形結晶が露出している2面を石英ガラスまたは光学ガラスで光接着して光学結晶の全面が大気と遮断した後、この非線形光学結晶素子を水冷または空冷あるいはペルチェ冷凍素子で電子冷却することを特徴とする請求項1に記載の光学部品の接着方法および素子製作装置。   The entire optical surface of the large-diameter nonlinear crystal according to claim 7 is bonded and cut with a thin plate such as a fluoride crystal or quartz glass, and the cut surface is further optically bonded with quartz glass or optical glass. After heating these elements in dry air, vacuum or helium gas atmosphere at 100 to 300 ° C., the two surfaces where the nonlinear crystals are exposed are photo-bonded with quartz glass or optical glass. 2. The method of adhering an optical component and an element manufacturing apparatus according to claim 1, wherein after the entire surface of the optical crystal is cut off from the atmosphere, the nonlinear optical crystal element is electronically cooled by water cooling, air cooling or Peltier freezing element. ミラーあるいは光学結晶の薄板の少なくともいずれかの部材が紫外線に対して透明なものとされ、
酸化ガス雰囲気で、ミラーと光学結晶の薄板との間にシリコーンオイルを挟み、
次に、これらを加圧密着させた状態で紫外線に透明な部材側から紫外線を入射して光接着することを特徴とする光学部品の光接着方法。
At least one member of the mirror or the optical crystal thin plate is transparent to ultraviolet rays,
In an oxidizing gas atmosphere, sandwich silicone oil between the mirror and the optical crystal thin plate,
Next, a method for photobonding an optical component, characterized in that ultraviolet light is incident from a transparent member side to UV light in a state in which these are pressed and adhered, and is optically bonded.
レーザー素子あるいは光学結晶の薄板の少なくともいずれかの部材が紫外線に対して透明なものとされ、
酸化ガス雰囲気で、レーザー素子と光学結晶の薄板との間にシリコーンオイルを挟み、
次に、これらを加圧密着させた状態で紫外線に透明な部材側から紫外線を入射して光接着することを特徴とする光学部品の光接着方法。
At least one member of the laser element or optical crystal thin plate is transparent to ultraviolet rays,
In an oxidizing gas atmosphere, sandwich silicone oil between the laser element and the optical crystal thin plate,
Next, a method for photobonding an optical component, characterized in that ultraviolet light is incident from a transparent member side to UV light in a state in which these are pressed and adhered, and is optically bonded.
酸化ガス雰囲気で、ミラーと光学結晶の薄板との間にシリコーンオイルを挟み、これらを加圧密着させた状態で紫外線を入射して光接着された光学部品であって、
接着面に反射膜を有したミラーと、
このミラーにシリコーンオイルを介して接着された光学結晶の薄板と、
を有したことを特徴とする光学部品。
In an oxidizing gas atmosphere, a silicone oil is sandwiched between a mirror and a thin plate of optical crystal, and these are optical components that are photoadhered by injecting ultraviolet rays in a pressure-contacted state,
A mirror having a reflective film on the adhesive surface;
A thin plate of optical crystal bonded to this mirror via silicone oil;
An optical component comprising:
酸化ガス雰囲気で、レーザー素子と光学結晶の薄板との間にシリコーンオイルを挟み、これらを加圧密着させた状態で紫外線を入射して光接着された光学部品であって、
接着面に反射膜を有したレーザー素子と、
このレーザー素子にシリコーンオイルを介して接着された光学結晶の薄板と、
を有したことを特徴とする光学部品。
In an oxidizing gas atmosphere, a silicon oil is sandwiched between a laser element and a thin plate of an optical crystal, and an optical component that is photoadhered by injecting ultraviolet rays in a state where these are pressed and adhered,
A laser element having a reflective film on the adhesive surface;
A thin plate of optical crystal bonded to the laser element via silicone oil;
An optical component comprising:
光学結晶の薄板がフッ化物結晶板とされ、
ミラーあるいはレーザー素子に反射膜が蒸着されたことを特徴とする請求項14または請求項15に記載の光学部品。
The optical crystal thin plate is a fluoride crystal plate,
The optical component according to claim 14 or 15, wherein a reflective film is deposited on a mirror or a laser element.
レーザー素子がディスクタイプレーザーヘッドとされたことを特徴とする請求項15に記載の光学部品。   16. The optical component according to claim 15, wherein the laser element is a disk type laser head. 光学結晶の薄板が石英ガラスとされたことを特徴とする請求項14または請求項15に記載の光学部品。   16. The optical component according to claim 14, wherein the optical crystal thin plate is made of quartz glass.
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