JP2650048B2 - Ｃｏ▲下２▼レーザ用ビームスプリッタ膜 - Google Patents
Ｃｏ▲下２▼レーザ用ビームスプリッタ膜Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、CO2レーザ用光学部品として使用される
ビームスプリッタの光学膜に関するものである。
ビームスプリッタの光学膜に関するものである。
［従来の技術］ ビームスプリッタ（光強度分岐素子）は、出力鏡より
出射してくる強力なレーザビームを、主に入射角45゜で
入射させて、反射光と透過光のそれぞれの光強度を所望
の比率で分岐し、ビームの複数化を図るためのものであ
る。
出射してくる強力なレーザビームを、主に入射角45゜で
入射させて、反射光と透過光のそれぞれの光強度を所望
の比率で分岐し、ビームの複数化を図るためのものであ
る。
従来より、赤外レーザ加工機等に使用されているビー
ムスプリッタとして、基板の上に光学膜をコーティング
したものが知られている。このようなビームスプリッタ
としては、種々の製品が知られているが、その光学膜の
組成や構造等についてほとんど明らかにされていない。
ムスプリッタとして、基板の上に光学膜をコーティング
したものが知られている。このようなビームスプリッタ
としては、種々の製品が知られているが、その光学膜の
組成や構造等についてほとんど明らかにされていない。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような光学膜がコーティングされ
ている従来のレーザ用ビームスプリッタは、指定波長で
透過率スペクトルの極値特性を有していないため、波長
のわずかな変動で透過率または反射率が大きく変動し、
光学特性における安定性が悪いという問題があった。
ている従来のレーザ用ビームスプリッタは、指定波長で
透過率スペクトルの極値特性を有していないため、波長
のわずかな変動で透過率または反射率が大きく変動し、
光学特性における安定性が悪いという問題があった。
この発明の目的は、指定波長で透過率の極値特性を示
すCO2レーザ用ビームスプリッタ膜を提供することにあ
る。
すCO2レーザ用ビームスプリッタ膜を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段および作用］ この発明のビームスプリッタ膜は、波長λのCO2レー
ザビームに対して45゜の傾斜で設置され、入射レーザビ
ームを所定の反射率で反射するCO2レーザ用ビームスプ
リッタ膜であって、屈折率NHの高屈折率層と屈折率NLの
低屈折率層を、高屈折率層と同じ材質からなる屈折率NG
（＝NH）の基板の入射側の面の上に交互に積層して反射
膜を構成し、基板の出射側の面の上には、低屈折率層と
高屈折率層の２層構造からなる反射膜を構成している。
ザビームに対して45゜の傾斜で設置され、入射レーザビ
ームを所定の反射率で反射するCO2レーザ用ビームスプ
リッタ膜であって、屈折率NHの高屈折率層と屈折率NLの
低屈折率層を、高屈折率層と同じ材質からなる屈折率NG
（＝NH）の基板の入射側の面の上に交互に積層して反射
膜を構成し、基板の出射側の面の上には、低屈折率層と
高屈折率層の２層構造からなる反射膜を構成している。
この発明のビームスプリッタ膜における反射膜の構造
について、第１図を参照して説明する。第１図に示すよ
うに、基板１上に、低屈折率層２および高屈折率層３を
交互に積層して、反射膜10を構成する。基板１は、高屈
折率層３と同じ材質からなり、したがって高屈折率層の
屈折率NHと基板１の屈折率NGとは等しい。また、低屈折
率層２は、屈折率NLを有する。
について、第１図を参照して説明する。第１図に示すよ
うに、基板１上に、低屈折率層２および高屈折率層３を
交互に積層して、反射膜10を構成する。基板１は、高屈
折率層３と同じ材質からなり、したがって高屈折率層の
屈折率NHと基板１の屈折率NGとは等しい。また、低屈折
率層２は、屈折率NLを有する。
第２図に示すように、この発明のビームスプリッタ膜
は、上述のような反射膜10を入射側の面1aに有するとと
もに、出射側の面1bには、反射防止膜20を有する。反射
防止膜20は、低屈折率層２と高屈折率層３の２層構造か
らなる。
は、上述のような反射膜10を入射側の面1aに有するとと
もに、出射側の面1bには、反射防止膜20を有する。反射
防止膜20は、低屈折率層２と高屈折率層３の２層構造か
らなる。
第３図に示すように、この発明のビームスプリッタ膜
は、入射レーザビーム30に対して45゜の傾斜で設置さ
れ、所定の反射率Ｒでレーザビーム30を反射する。入射
レーザビーム30の中で基板１内に入ったビーム光は、反
射防止膜20を通り通過する。反射防止膜20は、このよう
な基板１内に入った光が反射するのを防止するためのも
のである。基板１内に入ったビーム光は透過光となり、
その透過率はＴで表わされる。
は、入射レーザビーム30に対して45゜の傾斜で設置さ
れ、所定の反射率Ｒでレーザビーム30を反射する。入射
レーザビーム30の中で基板１内に入ったビーム光は、反
射防止膜20を通り通過する。反射防止膜20は、このよう
な基板１内に入った光が反射するのを防止するためのも
のである。基板１内に入ったビーム光は透過光となり、
その透過率はＴで表わされる。
この発明において、反射膜中の高屈折率層の膜厚DHお
よび低屈折率層の膜厚DLは、或る仮定をもとにして求め
られる。第４図は、この仮定を説明するための模式断面
図である。すなわち、この発明においては、反射膜10の
積層構造の中で、低屈折率層２の両側を高屈折率層の一
部3cおよび3aまたは基板の一部3dで挾んだ３層構造の対
称３層膜４と、該対称３層膜４と交互に積層されるとみ
なすことのできる高屈折率層の残りの部分である高屈折
率残部層3bの２つの層の積層構造を仮定する。そして、
対称３層膜４および高屈折率残部層3bのそれぞれの光学
厚みをλ/4（λは入射レーザビームの波長）であるとす
る。なお、高屈折率残部層3bは、高屈折率層３の一部で
あるので、その屈折率NBは、高屈折率層の屈折率NHと等
しい。
よび低屈折率層の膜厚DLは、或る仮定をもとにして求め
られる。第４図は、この仮定を説明するための模式断面
図である。すなわち、この発明においては、反射膜10の
積層構造の中で、低屈折率層２の両側を高屈折率層の一
部3cおよび3aまたは基板の一部3dで挾んだ３層構造の対
称３層膜４と、該対称３層膜４と交互に積層されるとみ
なすことのできる高屈折率層の残りの部分である高屈折
率残部層3bの２つの層の積層構造を仮定する。そして、
対称３層膜４および高屈折率残部層3bのそれぞれの光学
厚みをλ/4（λは入射レーザビームの波長）であるとす
る。なお、高屈折率残部層3bは、高屈折率層３の一部で
あるので、その屈折率NBは、高屈折率層の屈折率NHと等
しい。
このような仮定は、本発明者が既に出願している特願
昭61−233708号の出願明細書における仮定と同様のもの
である。この既出願は、垂直入射に対する部分反射膜に
ついて開示しているが、この発明のように45゜入射のよ
うな斜め入射の場合には既出願を発明の内容をそのまま
適用することができない。
昭61−233708号の出願明細書における仮定と同様のもの
である。この既出願は、垂直入射に対する部分反射膜に
ついて開示しているが、この発明のように45゜入射のよ
うな斜め入射の場合には既出願を発明の内容をそのまま
適用することができない。
この発明においては、斜め入射であるため、偏光を考
慮する必要がある。まず、Ｓ偏光およびＰ偏光について
の基板および高屈折率残部層のそれぞれの有効屈折率η
G,νおよびηB,νを求める必要がある。有効屈折率η
i,νは、次の一般的な（Ｉ）式から求めることができ
る。
慮する必要がある。まず、Ｓ偏光およびＰ偏光について
の基板および高屈折率残部層のそれぞれの有効屈折率η
G,νおよびηB,νを求める必要がある。有効屈折率η
i,νは、次の一般的な（Ｉ）式から求めることができ
る。
［ｉは層または膜の種別を示し、νはＳまたはＰの偏光
状態を示す。θｉは各膜内の屈折角を示す。］ 次に得られた有効屈折率ηG,νおよびηB,ν、Ｓ偏光
の反射率RSおよびＰ偏光の反射率RPの関係を示す次の
（II）式、ならびに非偏光の反射率RunとRSおよびRPの
関係を示す次の（III）式から、所定の反射率における
対称３層膜を有効屈折率ηX,νを算出する。
状態を示す。θｉは各膜内の屈折角を示す。］ 次に得られた有効屈折率ηG,νおよびηB,ν、Ｓ偏光
の反射率RSおよびＰ偏光の反射率RPの関係を示す次の
（II）式、ならびに非偏光の反射率RunとRSおよびRPの
関係を示す次の（III）式から、所定の反射率における
対称３層膜を有効屈折率ηX,νを算出する。
［ｌは基板上の対称３層膜および高屈折率残部層の数を
示す。］ Run＝（RS＋RP）/2 …（III） 得られた対称３層膜の有効屈折率ηX,νから、（Ｉ）
式を用い、対称３層膜の屈折率NXを求める。高屈折率残
部層の光学厚みはλ/4であるので、高屈折率残部層の膜
厚DBは、次の（IV）式から求めることができる。
示す。］ Run＝（RS＋RP）/2 …（III） 得られた対称３層膜の有効屈折率ηX,νから、（Ｉ）
式を用い、対称３層膜の屈折率NXを求める。高屈折率残
部層の光学厚みはλ/4であるので、高屈折率残部層の膜
厚DBは、次の（IV）式から求めることができる。
NHDBcosθＨ＝λ/4 …（IV） 次に、低屈折率層の膜厚DLおよび高屈折率層の膜厚DH
として適切な値を求めるため、まずレーザビームが垂直
に入射する反射膜の場合に対応する低屈折率層の膜厚dL
0と、その両側に位置し対称３層膜を構成する高屈折率
層の一部となる層の膜厚dA 0を（Ｖ）式および（VI）式
から求める。
として適切な値を求めるため、まずレーザビームが垂直
に入射する反射膜の場合に対応する低屈折率層の膜厚dL
0と、その両側に位置し対称３層膜を構成する高屈折率
層の一部となる層の膜厚dA 0を（Ｖ）式および（VI）式
から求める。
得られたdL 0およびdA 0の値を、一旦、45゜入射に見か
け上対応する値であるdL 45およびdA 45に変換する。この
変換は次の（VII）式により行なう。
け上対応する値であるdL 45およびdA 45に変換する。この
変換は次の（VII）式により行なう。
［ＮはdA 0の場合NHで、dL 0の場合NLである。］ 以上のようにして得られたdL 45およびdA 45の値をもと
に、計算によるシミュレーションで、DLおよびDHとして
最も適切な値を決定する。すなわち、dL 45の近傍の値を
低屈折率層の膜厚DLの仮の値とし、dA 45およびDBから計
算される値の近傍の値を高屈折率層の膜厚DHの仮の値と
して、計算によるシミュレーションを行なう。なお、第
４図に示すように、最も外側の高屈折率層は、高屈折率
残部層3bと高屈折率層の一部3cとから構成されるので、
次の式から計算される値の近傍の値を用いる。
に、計算によるシミュレーションで、DLおよびDHとして
最も適切な値を決定する。すなわち、dL 45の近傍の値を
低屈折率層の膜厚DLの仮の値とし、dA 45およびDBから計
算される値の近傍の値を高屈折率層の膜厚DHの仮の値と
して、計算によるシミュレーションを行なう。なお、第
４図に示すように、最も外側の高屈折率層は、高屈折率
残部層3bと高屈折率層の一部3cとから構成されるので、
次の式から計算される値の近傍の値を用いる。
dA＋DB また、最も外側の層以外の高屈折率層は、高屈折率残
部層3bと、その両側の高屈折率層の一部3aおよび3cとか
ら構成されるので、次の式から計算される値の近傍の値
を用いる。
部層3bと、その両側の高屈折率層の一部3aおよび3cとか
ら構成されるので、次の式から計算される値の近傍の値
を用いる。
dA＋2DB 計算によるシミュレーションは以下のようにして行な
う。
う。
まず、DLおよびDHのそれぞれの仮の値を、次の（VII
I）式のdrに代入して、δｒを算出する。
I）式のdrに代入して、δｒを算出する。
［Nrは各層の屈折率、drは各層の膜厚、θｒは各層内の
屈折角を示す。ｒは各層を示す。］ 次に、各層の有効屈折率ηr,νおよび基板の有効屈折
率ηG,νを（Ｉ）式から算出して、上の（VIII）式から
得られたδｒを用い、次の（IX）式からＳ偏光およびＰ
偏光についてのＢνおよびＣνを算出する。
屈折角を示す。ｒは各層を示す。］ 次に、各層の有効屈折率ηr,νおよび基板の有効屈折
率ηG,νを（Ｉ）式から算出して、上の（VIII）式から
得られたδｒを用い、次の（IX）式からＳ偏光およびＰ
偏光についてのＢνおよびＣνを算出する。
得られたＢνおよびＣνを次の（Ｘ）式に代入して、
Ｓ偏光の透過率Ｔ1,SおよびＰ偏光の透過率Ｔ1,Pを算出
する。
Ｓ偏光の透過率Ｔ1,SおよびＰ偏光の透過率Ｔ1,Pを算出
する。
［η０は外側の媒質（空気中の場合は空気）の有効屈折
率を示し、ｎは反射膜の場合1,反射防止膜の場合２であ
る。Re（）は（）内の数の実部を示す。］ 得られたＴ1,SおよびＴ1,Pを（XI）式に代入して、反
射膜の非偏光の透過率Ｔ1,unを算出する。
率を示し、ｎは反射膜の場合1,反射防止膜の場合２であ
る。Re（）は（）内の数の実部を示す。］ 得られたＴ1,SおよびＴ1,Pを（XI）式に代入して、反
射膜の非偏光の透過率Ｔ1,unを算出する。
Ｔn,un＝（Ｔn,S＋Ｔn,P）/2 …（XI） 次に、反射防止膜の透過率Ｔ2,unも同様にして算出す
る。
る。
得られた反射膜の非偏光の透過率Ｔ1,unおよび反射防
止膜の非偏光の透過率Ｔ2,unを、次の（XII）式に代入
し、ビームスプリッタ膜全体の透過率Ttotalを求める。
止膜の非偏光の透過率Ｔ2,unを、次の（XII）式に代入
し、ビームスプリッタ膜全体の透過率Ttotalを求める。
以上の計算によるシミュレーションを、Ttotalが所定
の反射率となり、かつ波長λで極値特性を示すまで、DL
およびDHのそれぞれ仮の値を変化させて繰返すことによ
り、DLおよびDHとして適切な値を決定する。
の反射率となり、かつ波長λで極値特性を示すまで、DL
およびDHのそれぞれ仮の値を変化させて繰返すことによ
り、DLおよびDHとして適切な値を決定する。
この発明のビームスプリッタ膜は、以上のようにして
決定された適切な値の膜厚で、低屈折率層と高屈折率層
を基板の入射側の面上に交互に積層して反射膜を設けた
ことを特徴としている。
決定された適切な値の膜厚で、低屈折率層と高屈折率層
を基板の入射側の面上に交互に積層して反射膜を設けた
ことを特徴としている。
通常、ビームスプリッタ膜として最もよく用いられる
ものは、反射率50％のものである。波長10.6μｍのCO2
レーザビームに対して反射率50％を示すビームスプリッ
タ膜を、高屈折率層の材質としてZnSeを用い、低屈折率
層の材質としてThF4層を用いて構成する場合、光学膜厚
1.681±0.168μｍのThF4層からなる低屈折率層をZnSeか
らなる基板の入射側の面の上に設け、この低屈折率層の
上に、光学膜厚3.605±0.361μｍのZnSe層からなる高屈
折率層を設け、この発明に従うビームスプリッタ膜とす
ることができる。
ものは、反射率50％のものである。波長10.6μｍのCO2
レーザビームに対して反射率50％を示すビームスプリッ
タ膜を、高屈折率層の材質としてZnSeを用い、低屈折率
層の材質としてThF4層を用いて構成する場合、光学膜厚
1.681±0.168μｍのThF4層からなる低屈折率層をZnSeか
らなる基板の入射側の面の上に設け、この低屈折率層の
上に、光学膜厚3.605±0.361μｍのZnSe層からなる高屈
折率層を設け、この発明に従うビームスプリッタ膜とす
ることができる。
また、基板の出射側の面の上に設けられる反射防止膜
は、斜め入射光に対するSchusterの２層反射防止条件式
に基づき最適な値を決定することができる。この場合
も、Ｓ偏光およびＰ偏光から得られた値から非偏光につ
いての最も適した値を決定する。高屈折率層としてZnSe
層を用い、低屈折率層としてThF4層を用いる場合には、
基板の上にまず光学膜厚1.693±0.169μｍのThF4層を設
け、その上に光学膜厚0.565±0.057μｍのZnSe層を設け
る。
は、斜め入射光に対するSchusterの２層反射防止条件式
に基づき最適な値を決定することができる。この場合
も、Ｓ偏光およびＰ偏光から得られた値から非偏光につ
いての最も適した値を決定する。高屈折率層としてZnSe
層を用い、低屈折率層としてThF4層を用いる場合には、
基板の上にまず光学膜厚1.693±0.169μｍのThF4層を設
け、その上に光学膜厚0.565±0.057μｍのZnSe層を設け
る。
この発明のビームスプリッタ膜は、所定の波長λで極
値特性を有するように高屈折率層および低屈折率層の光
学膜厚が設定されているため、波長の変動に対し安定し
て機能させることができる。
値特性を有するように高屈折率層および低屈折率層の光
学膜厚が設定されているため、波長の変動に対し安定し
て機能させることができる。
さらに高屈折率層としてZnSe層を用いた場合には、最
も外側の層がZnSe層となるため、耐光性能を向上させる
ことができる。
も外側の層がZnSe層となるため、耐光性能を向上させる
ことができる。
［実施例］ この発明に従うビームスプリッタ膜の一実施例の反射
膜を構成する高屈折率層および低屈折率層の光学膜厚を
求めた。基板としてはZnSeを用い、高屈折率層としては
基板と同じZnSeを用い、低屈折率層としてはThF4を用い
て、種々の反射率のビームスプリッタ膜について求め
た。表１に、この結果を示す。表１において、偶数番目
の層は高屈折率層であるZnSe層を示し、奇数番目の層は
低屈折率層であるThF4層を示している。光学膜厚の値
は、±を用いて範囲を持たせて示している。これは、ビ
ームスプリッタ膜が有する極値特性の許容誤差およびビ
ームスプリッタ膜に許容される反射率の許容誤差を考慮
したものである。
膜を構成する高屈折率層および低屈折率層の光学膜厚を
求めた。基板としてはZnSeを用い、高屈折率層としては
基板と同じZnSeを用い、低屈折率層としてはThF4を用い
て、種々の反射率のビームスプリッタ膜について求め
た。表１に、この結果を示す。表１において、偶数番目
の層は高屈折率層であるZnSe層を示し、奇数番目の層は
低屈折率層であるThF4層を示している。光学膜厚の値
は、±を用いて範囲を持たせて示している。これは、ビ
ームスプリッタ膜が有する極値特性の許容誤差およびビ
ームスプリッタ膜に許容される反射率の許容誤差を考慮
したものである。
この発明においては、上述のように高屈折率層および
低屈折率層の光学膜厚として適切な値を決定するにあた
り、透過率を計算で求め透過率スペクトルをシミュレー
ションしている。反射率30％、50％、70％および90％の
各ビームスプリッタ膜についてのシミュレーションによ
る透過率スペクトルを第５図に示す。第５図に示される
ように、各ビームスプリッタ膜のシミュレーションによ
る透過率スペクトルでは、波長10.6μｍの近傍に透過
率、すなわち吸収率の極値が存在していることがわか
る。
低屈折率層の光学膜厚として適切な値を決定するにあた
り、透過率を計算で求め透過率スペクトルをシミュレー
ションしている。反射率30％、50％、70％および90％の
各ビームスプリッタ膜についてのシミュレーションによ
る透過率スペクトルを第５図に示す。第５図に示される
ように、各ビームスプリッタ膜のシミュレーションによ
る透過率スペクトルでは、波長10.6μｍの近傍に透過
率、すなわち吸収率の極値が存在していることがわか
る。
反射防止膜についてはSchusterの２層反射防止条件式
に基づき、決定した。高屈折率層としてはZnSeを用い、
低屈折率層としてはThF4を用いた。求められた光学膜厚
を表２に示す。表２において、第１層はZnSe層を示し、
第２層はThF4層を示している。なお、この光学膜厚を求
める際にも、Ｓ偏光およびＰ偏光に対して得られた膜厚
の値を用い、シミュレーションにより非偏光に対する最
適な値を求めている。
に基づき、決定した。高屈折率層としてはZnSeを用い、
低屈折率層としてはThF4を用いた。求められた光学膜厚
を表２に示す。表２において、第１層はZnSe層を示し、
第２層はThF4層を示している。なお、この光学膜厚を求
める際にも、Ｓ偏光およびＰ偏光に対して得られた膜厚
の値を用い、シミュレーションにより非偏光に対する最
適な値を求めている。
以上の実施例から明らかなように、この発明のビーム
スプリッタ膜は所定の波長で45゜入射に対し透過率の極
値特性を有しており、このことは反射率においても所定
の波長で極値特性を有することを示している。よって、
この発明に従うビームスプリッタ膜は、入射レーザビー
ムの変動に対し、反射率の変動がわずかであり、優れた
安定性を示す。
スプリッタ膜は所定の波長で45゜入射に対し透過率の極
値特性を有しており、このことは反射率においても所定
の波長で極値特性を有することを示している。よって、
この発明に従うビームスプリッタ膜は、入射レーザビー
ムの変動に対し、反射率の変動がわずかであり、優れた
安定性を示す。
［発明の効果］ この発明のCO2レーザ用ビームスプリッタ膜は、入射
レーザビームの波長の近傍に反射率の極値特性を有する
ため、入射レーザビームの波長の変動に対し安定性を有
している。したがって、この発明のビームスプリッタ膜
は、高出力レーザ加工機等の光強度分岐用光学部品とし
て有効に用いられるものである。
レーザビームの波長の近傍に反射率の極値特性を有する
ため、入射レーザビームの波長の変動に対し安定性を有
している。したがって、この発明のビームスプリッタ膜
は、高出力レーザ加工機等の光強度分岐用光学部品とし
て有効に用いられるものである。
第１図は、この発明のビームスプリッタ膜中の反射膜の
構造について説明するための模式断面図である。第２図
は、この発明のビームスプリッタ膜の一例を示す模式断
面図である。第３図は、この発明のビームスプリッタ膜
の使用状態を示す側面図である。第４図は、第１図に示
すビームスプリッタ膜に対し、この発明において仮定す
る対称３層膜と高屈折率残部層を示す模式断面図であ
る。第５図は、種々の反射率を有するこの発明に従うビ
ームスプリッタ膜のシミュレーションによる透過率スペ
クトルを示す図である。 図において、１は基板、1aは入射側の面、1bは出射側の
面、２は低屈折率層、３は高屈折率層、3a,3cは高屈折
率層の一部、3bは高屈折率残部層、４は対称３層膜、10
は反射膜、20は反射防止膜、30は入射レーザビームを示
す。
構造について説明するための模式断面図である。第２図
は、この発明のビームスプリッタ膜の一例を示す模式断
面図である。第３図は、この発明のビームスプリッタ膜
の使用状態を示す側面図である。第４図は、第１図に示
すビームスプリッタ膜に対し、この発明において仮定す
る対称３層膜と高屈折率残部層を示す模式断面図であ
る。第５図は、種々の反射率を有するこの発明に従うビ
ームスプリッタ膜のシミュレーションによる透過率スペ
クトルを示す図である。 図において、１は基板、1aは入射側の面、1bは出射側の
面、２は低屈折率層、３は高屈折率層、3a,3cは高屈折
率層の一部、3bは高屈折率残部層、４は対称３層膜、10
は反射膜、20は反射防止膜、30は入射レーザビームを示
す。
Claims (3)
- 【請求項１】波長λのCO2レーザビームに対して45゜の
傾斜で設置され、入射レーザビームを所定の反射率で反
射するCO2レーザ用ビームスプリッタ膜であって、 屈折率NHの高屈折率層と屈折率NLの低屈折率層を、前記
高屈折率層と同じ材質からなる、屈折率NG（＝NH）の基
板の入射側の面の上に交互に積層して反射膜を構成し、 基板の出射側の面の上には、低屈折率層と高屈折率層の
構造からなる反射防止膜を構成し、 前記反射膜の積層構造の中で、低屈折率層の両側を高屈
折率層の一部または基板の一部で挾んだ３層構造の対称
３層膜と、該対称３層膜と交互に積層されるとみなすこ
とのできる高屈折率層の残りの部分である高屈折率残部
層（屈折率NB＝NH）の２つの層を仮定し、 Ｓ偏光およびＰ偏光について、基板および高屈折率残部
層のそれぞれの有効屈折率ηG,およびηB,νを（Ｉ）式
から求め、 ［ｉは層または膜の種別を示し、νはＳまたはＰの偏光
状態を示す。θｉは各膜内の屈折角を示す。］ 有効屈折率ηG,νおよびηB,νと、Ｓ偏光の反射率RSお
よびＰ偏光の反射率RPの関係を示す（II）式、ならびに
非偏光の反射率RunとRSおよびRPの関係を示す（III）式
から、所定の反射率における対称３層膜の有効屈折率η
X,νを算出し、（Ｉ）式から対称３層膜の屈折率NXを求
め、 ［ｌは基板上の対称３層膜および高屈折率残部層の数を
示す。］ Run＝（RS＋RP）/2 …（III） 高屈折率残部層の膜厚DBを（IV）式から求め、 NHDBcosθＨ＝λ/4 …（IV） 低屈折率層の膜厚DLおよび高屈折率層の膜厚DHとして適
切な値を求めるため、まずレーザビームが垂直に入射す
る反射膜の場合に対応する低屈折率層の膜厚dL 0および
その両側に位置し対称３層膜を構成する高屈折率層の一
部の層の膜厚dA 0を（Ｖ）式および（VI）式から求め、 次に（VII）式から、dL 0およびdA 0を45゜入射に見かけ
上対応する値であるdL 45およびdA 45に変換し、 ［ＮはdA 0の場合NHで、dL 0の場合NLである。］ dL 45の近傍の値を低屈折率層の膜厚DLの仮の値とし、dA
45およびDBから計算される値の近傍の値を高屈折率層の
膜厚DHの仮の値として、（VIII）式のdrにDLおよびDHの
それぞれの仮の値を代入してδｒを算出し、 ［Nrは各層の屈折率、drは各層の膜厚、θｒは各層内の
屈折角を示す。ｒは各層を示す。］ 各層の有効屈折率ηr,νおよび基板の有効屈折率ηG,ν
を（Ｉ）式から算出して、（IX）式からＳ偏光およびＰ
偏光についてＢνおよびＣνを算出し、 ＢνおよびＣνを（Ｘ）式に代入してＳ偏光の透過率Ｔ
1,SおよびＰ偏光の透過率Ｔ1,Pを算出し、 ［η０は外側の媒質（空気中の場合は空気）の有効屈折
率を示し、ｎは反射膜の場合１、反射防止膜の場合２で
ある。Re（）は（）内の実部を示す。］ Ｔ1,SおよびＴ1,Pを（XI）式に代入して、反射膜の非偏
光の透過率Ｔ1,unを算出し、 Ｔn,un＝（Ｔn,S＋Ｔn,P）/2 …（XI） 反射防止膜の透過率Ｔ2,unを同様にして算出して、 ビームスプリッタ膜全体の透過率Ttotalを（XII）式か
ら求め、 このような計算によるシミュレーションを、Ttotalが所
定の反射率となりかつ波長λで極値特性を示すまで、DL
およびDHのそれぞれの仮の値を変化させて繰返すことに
より、DLおよびDHとして適切な値を決定し、 この膜厚で低屈折率層と高屈折率層を基板の入射側の面
の上に交互に積層して反射膜を設けたことを特徴とす
る、CO2レーザ用ビームスプリッタ膜。 - 【請求項２】波長10.6μｍのCO2レーザビームに対して4
5゜の傾斜で設置され、実質的な反射率50％で入射レー
ザビームを反射するCO2レーザ用ビームスプリッタ膜で
あって、 ZnSeからなる基板の入射側の面の上に、低屈折率層とし
て光学膜厚1.681±0.168μｍのThF4層を設け、該ThF4層
の上に高屈折率層として光学膜厚3.605±0.361μｍのZn
Se層を設けたことを特徴とする、CO2レーザ用ビームス
プリッタ膜。 - 【請求項３】前記基板の出射側の面の上に反射防止膜が
設けられ、該反射防止膜が基板上に設けられる光学膜厚
1.693±0.169μｍのThF4層と、該ThF4層上に設けられる
光学膜厚0.565±0.057μｍのZnSe層とから構成されるこ
とを特徴とする、請求項２記載のCO2レーザ用ビームス
プリッタ膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202396A JP2650048B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Ｃｏ▲下２▼レーザ用ビームスプリッタ膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202396A JP2650048B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Ｃｏ▲下２▼レーザ用ビームスプリッタ膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251105A JPH0251105A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2650048B2 true JP2650048B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=16456803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63202396A Expired - Lifetime JP2650048B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Ｃｏ▲下２▼レーザ用ビームスプリッタ膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650048B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN107561617B (zh) * | 2017-09-06 | 2020-10-02 | 天津津航技术物理研究所 | 一种滤除二氧化碳辐射波长的中波红外透射光学元件及其制备方法 |
| CN108196332B (zh) * | 2017-11-20 | 2021-02-12 | 天津津航技术物理研究所 | 一种可滤除二氧化碳红外吸收干扰的中波红外反射滤光薄膜 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP63202396A patent/JP2650048B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251105A (ja) | 1990-02-21 |
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