JP3976919B2 - Reflection mirror - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層膜を用いた反射ミラーに関するものである。光ピックアップやレーザ共振器などに用いられる高反射率の反射ミラーとして、基板上に多層膜を積層した反射ミラーが知られているが、この反射ミラーでは、少ない層数でありながら高反射率を実現できることが必要とされる。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
最近においては、記録メディアとして光ディスクが用いられており、現在では、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−Ｒ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＰＤ、ミニディスク（ＭＤ）、ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等のように、光ディスクの需要はさらに広がりを見せている。これらの光ディスクのドライブ装置に用いられている光ピックアップには、半導体レーザが用いられており、その波長としては、現在では７８０ｎｍ付近から６５０ｎｍ付近が多く使用されている。この波長は半導体レーザの開発と共にさらに短波長化しようとしている。
【０００３】
これらの光ディスク用光ピックアップには、レーザ光を導く経路を作るために反射ミラーが使われており、この反射ミラーとしては、高反射率を得るために、誘電体多層膜を基板上に積層した多層膜反射ミラーが多く用いられている。
【０００４】
通常、かかる反射ミラーの多層膜は、高屈折率物質（Ｈ）からなる膜と低屈折率物質（Ｌ）からなる膜を組み合わせた交互層を幾層にも積層した構造からなる。この多層膜反射ミラーでは、高い反射率を得るには、積層する多層膜の物質として、吸収の少ない透明な物質を選ばなければならず、かかる条件を満たす高屈折率物物質としては、ＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＨｆＯ2 ，ＺｎＳ等があり、また低屈折率物質としてはＳｉＯ2 ，ＭｇＦ2 等がある。少ない層数で高い反射率を得るには、交互層の物質膜の高屈折率と低屈折率の差が大きいほうが有利であることは周知であり、したがって高屈折率物質としてはできるだけ屈折率が高いものを、また低屈折率物質としてはできるだけ屈折率が低いものを使用することが望まれるが、透明膜として現在ある物質では、高屈折率物質としては屈折率２．３〜２．４位のものが、また低屈折率物質としては実用上特性の安定な物質としてＭｇＦ2 の屈折率１．３８、ＳｉＯ2 の屈折率１．４６程度のものが、実際に使える範囲のものである。
【０００５】
また、この多層膜反射ミラーにおいては、この多層膜の各々の膜は、その膜厚が光学膜厚で、使用するレーザ光の波長λの４分の１（すなわちλ／４）になるように積層され、これにより反射する光の波長に選択性を持たせることができる。この場合、使用対象とする波長が１波長（例えば７８０ｎｍまたは６５０ｎｍ）であれば、その波長に応じた上記の膜厚で各層を形成するように膜厚設計を行うことで波長選択性を持たせるが、使用対象とする波長が２波長（例えば７８０ｎｍおよび６５０ｎｍ）であれば、基本的には多層膜を各波長に基づく厚さに膜厚設定することになり、この場合、多層膜の層数は、１波長の場合に比べて約２倍となる。
【０００６】
例えば、この反射ミラーで反射率９９％以上を得るには、積層する層数は、１波長あたりで２０層前後を積層しなければならない。また、現在、ＤＶＤ用に要求される反射ミラーは、６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長に対して高い反射率を要求されるため、その膜数は４０層以上になる。
【０００７】
図１５は、従来方法による１波長（７８０ｎｍ）用反射ミラーの設計例を示すものである。この設計例では、多層膜を透明膜で積層しており、高屈折率物質膜としてＴｉＯ2 、低屈折率物質膜としてＳｉＯ2 を用いて、基板上にＴｉＯ 2 とＳｉＯ2 を計１９層積層している。ここで、第１層は基板側の層、第１９層はレーザ光が入射する入射光側の層であり、基板としてはガラス等が用いられる。また、図１６はこの１波長用反射ミラーの分光反射率の特性例を示すもので、縦軸が反射率、横軸は波長である。この図１６から分かるように、この設計例では、分光反射率Ｒs は６８０ｎｍ〜８６０ｎｍ近辺では９９．９８％以上を、また分光反射率Ｒｐは７２０ｎｍ〜８５０ｎｍ近辺では９９％以上を実現している。
【０００８】
一方、図１７は、従来方法による２波長用（６５０ｎｍと７８０ｎｍ）反射ミラーの設計例を示すものである。この設計例でも、多層膜を透明膜で積層しており、高屈折率物質膜としてＴｉＯ2 、低屈折率膜としてＳｉＯ2 を用いている。積層する層数は計４２層となっており、第１層は基板側の層、第４２層はレーザ光の入射光側の層である。また、図１８はこの２波長用反射ミラーの分光反射率の特性例を示すものである。この図１８から分かるように、この設計例では、分光反射率Ｒs は６００ｎｍ〜８６０ｎｍ近辺では９９．９８％以上を、また分光反射率Ｒｐは約６１０ｎｍ〜７１０ｎｍ近辺と７４０ｎｍ〜８２０ｎｍ近辺では９９．７％以上を実現している。
【０００９】
このように、透明膜として現在ある物質では、高屈折率物質としては屈折率２．３〜２．４程度のものが実用上使える範囲のものであるため、かかる物質を用いて高反射率を得るためには，その多層膜の層数を非常に多く積層しなければならない。しかしながら、このことは、多層膜反射ミラーを真空蒸着等を用いて製造するにあたり、手間と時間が非常にかかることになるので、その層数を削減できることが望まれる。
【００１０】
そこで、交互層を構成する高屈折率の物質膜として、透明膜に換えて吸収膜を用いることで層数を削減することが考えれる。吸収膜は、複素屈折率がＮ−ｉＫ（ただし、Ｎ：屈折率、Ｋ：吸収係数）で表される物質である。吸収係数が高いものは、高い反射率を得るという目的の面からして、利用できないことは自明であるが、例えば、屈折率が高く吸収係数が小さい物質の代表的なものとしてシリコン（Ｓｉ）があり、このシリコン（Ｓｉ）を利用して多層膜を形成することも考えられる。
【００１１】
図１９は、高屈折率物質膜としてシリコン（Ｓｉ）を、また低屈折率物質膜としてＳｉＯ2 を用いて１波長（７８０ｎｍ）用反射ミラーを設計した例を示すものである。この設計例では、基板上にＳｉとＳｉＯ2 を交互に計１３層積層している。図２０はこの１波長用反射ミラーの分光反射率の特性例を示すものである。この図２０から分かるように、この設計例では、分光反射率Ｒs は９８．７％程度を上限に、また分光反射率Ｒｐは９７．０％程度を上限にしてそれ以上に値が上がらない。
【００１２】
また 図２１は、高屈折率物質膜として同じくシリコン（Ｓｉ）を、また低屈折率物質膜としてＳｉＯ2 を用いて２波長（７８０ｎｍと６５０ｎｍ）用反射ミラーを設計した例を示すものである。この設計例では、基板上にＳｉとＳｉＯ2を交互に計２１層積層している。図２２はこの２波長用反射ミラーの分光反射率の特性例を示すものである。この図２２から分かるように、この設計例でも、分光反射率Ｒs は９８．７％程度を上限に、また分光反射率Ｒｐは９７．１％程度を上限にしてそれ以上に値が上がらない。
【００１３】
このように、高屈折率物質として、若干の吸収係数は持つが屈折率が高い吸収膜を用いた場合でも、層数を増やしても反射率はある値で飽和してしまい、その値以上には上がらない。このため、必要な高反射率を得ることができない。
【００１４】
本発明は、上記２つの問題点、つまり透明膜だけでの構成では層数が非常に多く必要になり、一方、吸収膜と透明膜の交互層を用いた構成ではある程度の値以上に反射率が上がらないという問題点に鑑みてなされたものであり、多層膜反射ミラーにおいて、少ない層数でありながら必要な高反射率を実現することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明（請求項１に係る発明）にあっては、
基板上に、基板側における層と、該基板側における層から入射光側に向けて配置される入射光側における層と、を備える多層膜が設けられ、
前記入射光側における層及び前記基板側における層が、それぞれ、複素屈折率Ｎ−ｉＫ（Ｎ：屈折率、Ｋ：吸収係数）の屈折率Ｎに関して高低の差を生じる高屈折率物質膜と低屈折率物質膜とを交互に積層した構成とされ、
前記入射光側における層の高屈折率物質膜及び低屈折率物質膜として、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋが実質上０とされた透明膜が用いられ、
前記基板側における層の高屈折率物質膜として、吸収膜が用いられ、
前記吸収膜は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の屈折率Ｎに関し、高屈折率物質の透明膜として使用されるＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｎＳの上限値である２．４を超えて大きくされ且つ前記入射光側における高屈折率物質膜よりも大きくされると共に、該複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋに関し、該入射光側における層の透明膜としての高屈折率物質膜及び低屈折率物質膜よりも大きくされ、しかも、前記基板側における層の低屈折率物質膜との屈折率差に基づいて反射を行える透過性を有するように設定され、
前記基板側における層の層数が、前記入射光側における層の層数以下にされ、
前記基板側における吸収膜の膜数が２層以上にされている、
ことを特徴とする反射ミラーとした構成としてある。
【００１６】
また、上述の課題を解決するために、本発明（請求項２に係る発明）にあっては、
基板上に、基板側における層と、該基板側における層から入射光側に向けて配置される入射光側における層と、を備える多層膜が設けられ、
前記入射光側における層が、複素屈折率Ｎ−ｉＫ（Ｎ：屈折率、Ｋ：吸収係数）の絶対値に関して高低の差を生じる高複素屈折率物質膜と低複素屈折率物質膜とを交互に積層した構成とされていると共に、該入射光側における層の高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜として、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋが実質上０とされた透明膜が用いられ、
前記基板側における層が、一の物質膜と、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、該一の物質膜よりも大きくされる吸収膜と、を交互に積層した構成とされ、
前記吸収膜は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、高屈折率物質の透明膜として使用されるＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｎＳの上限値である２．４を超えて大きくされ且つ前記入射光側における高複素屈折率物質膜よりも大きくされると共に、該複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋに関し、該入射光側における層の透明膜としての高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜よりも大きくされ、しかも、前記一の物質膜との屈折率差に基づいて反射を行える透過性を有するように設定され、
前記基板側における層の層数が、前記入射光側における層の層数以下にされ、
前記基板側における吸収膜の膜数が２層以上にされている、
ことを特徴とする反射ミラーとした構成としてある。
【００１７】
また、上述の課題を解決するために、本発明（請求項３に係る発明）にあっては、
基板上に、基板側における層と、該基板側における層から入射光側に向けて配置される入射光側における層と、を備える多層膜が設けられ、
前記入射光側における層が、複素屈折率Ｎ−ｉＫ（Ｎ：屈折率、Ｋ：吸収係数）の絶対値に関して高低の差を生じる高複素屈折率物質膜と低複素屈折率物質膜とを交互に積層した構成とされていると共に、該入射光側における層の高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜として、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋが実質上０とされた透明膜が用いられ、
前記基板側における層が、一の物質膜と、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、該一の物質膜よりも大きくされる吸収膜と、を交互に積層した構成とされ、
前記吸収膜は、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、高屈折率物質の透明膜として使用されるＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｎＳの上限値である２．４を超えて大きくされ且つ前記入射光側における高複素屈折率物質膜よりも大きくされると共に、該複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋに関し、該入射光側における層の透明膜としての高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜よりも大きくされ、しかも、前記一の物質膜との屈折率差に基づいて反射を行える透過性を有するように設定され、
前記基板側における層の層数が、前記入射光側における層の層数以下にされ、
前記基板側における吸収膜の膜数が２層以上にされている、
ことを特徴とする反射ミラーとした構成としてある。
請求項１，２の好ましい態様としては、請求項５の記載の通りとなり、請求項３の好ましい態様としては、請求項４，５の記載の通りとなる。
【００１８】
【作用】
入射光側から入射された光は、その入射光側の層を透過するに従って逐次に反射されていくので、基板側の層に到達する光の量は少量となる。この残存した光を吸収層で効率よく反射することで、その層数を削減できる。吸収層では若干の光吸収が起こるが、残存光自体の光量が小さいので、反射ミラー全体の反射率に与える影響は小さく、結果として反射率を損なわずに高反射率を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１には本発明の一実施例としての１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの多層膜の構成例が示される。この実施例では、基板上に１３層の薄膜が積層されており、図中の第１層は基板側の層、第１３層はレーザ光の入射光側の層である。ここで、基板側の層の第１層、第３層および第５層には、高屈性率でありかつ吸収係数が小さい半透明の吸収膜（つまり透過性のある吸収膜）が高屈折率物質膜として用いられており、具体的にはシリコン（Ｓｉ）が吸収膜として用いられている。このシリコン（Ｓｉ）は可視光域で屈折率が高くしかも吸収係数が小さく、また経時変化に対しても特性が安定した物質である。このシリコンの複素屈折率の実測値の例が図３に示されている。図３に示すように、波長６４０ｎｍ付近では屈折率３．４４程度、吸収係数０．０８７程度、波長７８０ｎｍ付近では屈折率３．１５程度、吸収係数０．００８７程度である。
【００２０】
一方、レーザ光の入射光側の層になる第７層、第９層、第１１層、第１３層にはＴｉＯ2 からなる透明膜が高屈折率物質膜として用いられている。ここで透明膜とは吸収係数Ｋが極めて小さく、光吸収が起こらないと実質上言えるような物質である。他の層はＳｉＯ2 からなる透明膜が低屈折率物質膜として用いられている。また、各層の膜厚は使用波長（７８０ｎｍ）を勘案して従来公知の膜厚設計法に従ってこの使用波長帯で最大に近い反射率を得られるように設計されている。このように、この実施例では、基板に近い数層を吸収膜を用いた交互層で構成し、その上に透明膜だけからなる交互層を積層した構成としてある。
【００２１】
図２にはこの実施例の反射ミラーによる分光反射率の特性例が示される。図中、縦軸は反射率、横軸は波長である。図２から分かるように、分光反射率Ｒs は７３０ｎｍ〜８９０ｎｍ近辺では約９９．９％以上、特に７８０ｎｍ近辺では９９．９８程度となっており、また分光反射率Ｒp は７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ近辺では約９９％以上、特に７８０ｎｍ近辺では９９．６１％程度となっており、十分な反射率が得られていることが分かる。このように、この実施例の反射ミラーでは、１波長用反射ミラーにおいて、その層数を、従来は１９層程度必要であったところを、反射性能を損なうことなく１３層に削減することができる。
【００２２】
このように基板側の数層に高屈折率物質膜として吸収膜を用いることで高反射率を得ることができるのは、入射面側から入射した入射光が透明膜からなる交互層（ＴｉＯ2 とＳｉＯ2 ）を通過する毎に逐次に反射されていくので、吸収膜の層まで到達する透過光の光量は、その上の層で既に入射光の光量の大部分が反射された後の僅かな残量だけであるので、この少量の残量光について吸収膜で若干の吸収が起きたとしても、反射ミラーの全体的な反射率に与える影響は微々たるものになっているためと解釈することができる。つまり、従来はこの少量の残量光に対しても透明膜のみの交互層で丁寧に反射させていたためにある程度の数の層数が必要であり、そのため反射ミラー全体の層数が増大していたと言える。
【００２３】
図４には本発明のまた他の実施例としての２波長用（７８０ｎｍおよび６５０ｎｍ）反射ミラーの多層膜の構成例が示される。この実施例では、基板上に２０層の薄膜が積層されており、基板側の層の第１層、第３層、第５層、第７層および第９層には、シリコン（Ｓｉ）からなる吸収膜が高屈折率物質膜として用いられており、一方、レーザ光の入射光側の層になる第１１層、第１３層、第１５層、第１７層および第１９層にはＴｉＯ2 からなる透明膜が高屈折率物質膜として用いられている。他の層はＳｉＯ2 からなる透明膜が低屈折率物質膜として用いられている。また、各層の膜厚は２つの使用波長（７８０ｎｍおよび６５０ｎｍ）を勘案して従来公知の膜厚設計法に従ってこれらの使用波長帯で最大に近い反射率が得られるように設計されている。このように、この実施例でも、基板に近い５層の高屈折率物質膜を吸収膜を用いて構成し、その上に透明膜だけからなる交互層を積層した構成としてある。
【００２４】
図５にはこの実施例の反射ミラーによる分光反射率の特性例が示される。図中、縦軸は反射率、横軸は波長である。図５から分かるように、分光反射率Ｒsは６００ｎｍ〜６９０ｎｍ近辺と７７０ｎｍ〜８４０ｎｍ付近では約９９．９％以上、特に６５０ｎｍ付近で９９．９７％程度、７８０ｎｍ付近で９９．９３％程度となっており、また分光反射率Ｒp は６２０ｎｍ〜６８０ｎｍ近辺と７６０ｎｍ〜８３０ｎｍ近辺では約９９．３％以上、特に６５０ｎｍでは９９．３３％程度、７８０ｎｍでは９９．６８％程度となっており、十分な反射率が得られていることが分かる。このように、この実施例の反射ミラーでは、２波長用反射ミラーにおいて、その層数を、従来は４２層程度必要であったところを、反射性能を損なうことなく２０層に削減することができる。
【００２５】
以上の実施例は本発明を可視光域について適用した場合のものであるが、本発明はこれに限られず、可視光域のみならず紫外線域や赤外線域にも適用することが可能である。例えば、今後、半導体レーザの波長がさらに短波長化する可能性があり、現実に現在４００ｎｍ代の半導体レーザが開発中である。この場合、中心波長が４３０ｎｍと６５０ｎｍの２波長の反射ミラーが将来的に必要となる。
【００２６】
第６図はかかる２波長用（４３０ｎｍおよび６５０ｎｍ）反射ミラーの構成例であり、基板上に２０層の薄膜が積層されており、基板側の第１層、第３層および第５層には、シリコン（Ｓｉ）からなる吸収膜が高屈折率物質膜として用いられており、一方、レーザ光の入射面側になる第７層、第９層、第１１層、第１３層、第１５層、第１７層および第１９層にはＴｉＯ2 からなる透明膜が高屈折率物質膜として用いられている。他の層はＳｉＯ2 からなる透明膜が低屈折率物質膜として用いられている。また、各層の膜厚は２つの使用波長（４３０ｎｍおよび６５０ｎｍ）を勘案して従来公知の膜厚設計法に従ってこれらの使用波長帯で最大に近い反射率を得られるように設計されている。
【００２７】
図７にはこの実施例の反射ミラーによる分光反射率の特性例が示される。図中、縦軸は反射率、横軸は波長である。図から分かるように、分光反射率Ｒs は４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ近辺と６５０ｎｍ〜７３０ｎｍ付近では約９９．９％以上、特に４３０ｎｍ付近で９９．９１％程度、６５０ｎｍ付近で９９．９２％程度となっており、また分光反射率Ｒp は４３０ｎｍ〜４５０ｎｍ近辺と６５０ｎｍ〜７００ｎｍ近辺では約９９．２％以上、特に４３０ｎｍでは９９．２５％程度、６５０ｎｍでは９９．２６％程度となっており、十分な反射率が得られていることが分かる。
【００２８】
本発明の実施にあたっては上述したものの他にも種々の変形形態が可能である。例えば、上述の実施例では、吸収膜としてシリコン（Ｓｉ）を用いた場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の物質、例えばＡｌ（アルミニュウム），Ｃｕ（銅），Ｃｒ（クロム）あるいはＡｇ（銀）などを用いたものであってもよい。これらの金属の場合、膜厚が厚くなると光は透過しないので、膜厚が非常に厚いものは本発明に用いることができないが、この実施例で用いている使用波長程度の薄膜のものは光が透過する（つまり半透明である）性質があり、かかる金属で形成した膜も、本発明において「透過性のある吸収膜」として利用することができる。
【００２９】
これらの物質（Ａｌ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｇ）を吸収膜として用いて本発明の１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーを構成した場合の分光反射率の特性例をそれらの物質の複素屈折率とともに以下に示す。なお、基本的な多層膜の構造は、シリコン（Ｓｉ）をこれらの物質に置き換えた以外は図１に示したものと同じである。
【００３０】図８はアルミニュウム（Ａｌ）を吸収膜として用いて１波長用反射ミラーを構成した場合の分光反射率の特性例を示す図、図９はこのアルミニュウム（Ａｌ）の各波長での複素屈折率を示すものである。
【００３１】
また、図１０は銅（Ｃｕ）を吸収膜として用いて１波長用反射ミラーを構成した場合の分光反射率の特性例を示す図、図１１はこの銅（Ｃｕ）の各波長での複素屈折率を示すものである。
【００３２】
また、図１２はクロム（Ｃｒ）を吸収膜として用いて１波長用反射ミラーを構成した場合の分光反射率の特性例を示す図、図１３はこのクロム（Ｃｒ）の各波長での複素屈折率を示すものである。
【００３３】
なお、銀（Ａｇ）によっても高反射率を得ることができ、この銀（Ａｇ）の各波長での複素屈折率を図１４に示す。この銀については、屈折率Ｎは小さいが、複素屈折率（Ｎ−ｉＫ）の絶対値が大きいことが関係して高反射率を得られるものと推測できる。
【００３４】
また、上述の実施例では、基板側の数層について高屈折率物質膜として吸収膜のみを用いるように構成したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば基板側の数層のうちの一部（例えば最も基板に近い一つの層）については透明膜を高屈折率物質膜として用いるように構成しても、若干層数が増加することにはなるが、やはり高反射率を得ることができる。また反対に、入射光側にある高屈折率物質膜の層について、反射率を希望する値よりも低下させない程度の層数の吸収膜を挿入するものであっても、その効果は上述の実施例のものよりも落ちるが、ある程度の高反射率は得ることができるものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、少ない層数で高反射率を得ることができる多層膜反射ミラーを提供することができ、かかる反射ミラーの製造上の手間と時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例としての、吸収膜にシリコンを用いた１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの多層膜構造を示す図である。
【図２】実施例の１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図３】シリコン（Ｓｉ）の各波長における複素屈折率を示す図である。
【図４】本発明に係る一実施例としての、吸収膜にシリコンを用いた２波長用（６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ）反射ミラーの多層膜構造を示す図である。
【図５】実施例の２波長用（６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図６】本発明に係る一実施例としての２波長用（４３０ｎｍおよび６５０ｎｍ）反射ミラーの多層膜構造を示す図である。
【図７】実施例の２波長用（４３０ｎｍおよび６５０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図８】本発明に係る他の実施例としての、吸収膜にアルミニュウム（Ａｌ）を用いた１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図９】アルミニュム（Ａｌ）の各波長における複素屈折率を示す図である。
【図１０】本発明に係るまた他の実施例としての、吸収膜に銅（Ｃｕ）を用いた１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図１１】銅（Ｃｕ）の各波長における複素屈折率を示す図である。
【図１２】本発明に係るまた他の実施例としての、吸収膜にクロム（Ｃｒ）を用いた１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図１３】クロム（Ｃｒ）の各波長における複素屈折率を示す図である。
【図１４】銀（Ａｇ）の各波長における複素屈折率を示す図である。
【図１５】従来方法による透明膜だけを用いた１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの多層膜構造を示す図である。
【図１６】従来方法によるの１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図１７】従来方法による透明膜だけを用いた２波長用（６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ）反射ミラーの多層膜構造を示す図である。
【図１８】従来方法によるの２波長用（６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図１９】高屈折率物質膜としてシリコン（Ｓｉ）の吸収膜だけを用いた１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの多層膜構造を示す図である。
【図２０】高屈折率物質膜としてシリコン（Ｓｉ）の吸収膜だけを用いた１波長用（７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。
【図２１】高屈折率物質膜としてシリコン（Ｓｉ）の吸収膜だけを用いた２波長用（６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ）反射ミラーの多層膜構造を示す図である。
【図２２】高屈折率物質膜としてシリコン（Ｓｉ）の吸収膜だけを用いた２波長用（６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ）反射ミラーの分光反射率の特性例を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflection mirror using a multilayer film. A reflection mirror having a multilayer film laminated on a substrate is known as a reflection mirror having a high reflectance used in optical pickups, laser resonators, and the like. However, this reflection mirror has a high reflectance even though the number of layers is small. It needs to be realizable.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Recently, an optical disk is used as a recording medium, and at present, a compact disk (CD), a CD-ROM (CD-R), a magneto-optical disk (MO), a PD, a mini disk (MD), and a digital video disk. The demand for optical discs such as (DVD) is expanding further. A semiconductor laser is used for an optical pickup used in these optical disk drive devices, and a wavelength of about 780 nm to 650 nm is widely used at present. This wavelength is going to be further shortened with the development of semiconductor lasers.
[0003]
In these optical disk optical pickups, a reflection mirror is used to create a path for guiding laser light. As this reflection mirror, a dielectric multilayer film is laminated on a substrate in order to obtain high reflectivity. A multilayer reflection mirror is often used.
[0004]
Usually, the multilayer film of such a reflecting mirror has a structure in which alternating layers, each of which is a combination of a film made of a high refractive index substance (H) and a film made of a low refractive index substance (L), are laminated. In this multilayer film reflecting mirror, in order to obtain a high reflectance, a transparent material with little absorption must be selected as the material of the multilayer film to be laminated, and
[0005]
Further, in this multilayer film reflecting mirror, each film of the multilayer film has an optical film thickness that is a quarter of the wavelength λ of the laser beam used (that is, λ / 4). It is possible to provide selectivity to the wavelength of light that is laminated and reflected. In this case, if the wavelength to be used is one wavelength (for example, 780 nm or 650 nm), wavelength selectivity is provided by designing the film thickness so that each layer is formed with the film thickness according to the wavelength. However, if the wavelengths to be used are two wavelengths (for example, 780 nm and 650 nm), the multilayer film is basically set to a thickness based on each wavelength. In this case, the number of layers of the multilayer film Is approximately twice that of a single wavelength.
[0006]
For example, in order to obtain a reflectance of 99% or higher with this reflecting mirror, the number of layers to be stacked must be approximately 20 layers per wavelength. In addition, the reflection mirror currently required for DVD is required to have a high reflectance with respect to two wavelengths of 650 nm and 780 nm, so that the number of films is 40 layers or more.
[0007]
FIG. 15 shows a design example of a reflection mirror for one wavelength (780 nm) according to a conventional method. In this design example, and by stacking a multilayer film with a transparent film, TiO2 as a high refractive index material layer, using SiO2 as a low refractive index material layer, are laminated TiO 2 and SiO2 in total 19 layers on the substrate . Here, the first layer is a layer on the substrate side, the nineteenth layer is a layer on the incident light side on which laser light is incident, and glass or the like is used as the substrate. FIG. 16 shows an example of the spectral reflectance characteristics of this one-wavelength reflecting mirror, where the vertical axis represents the reflectance and the horizontal axis represents the wavelength. As can be seen from FIG. 16, in this design example, the spectral reflectance Rs is 99.98% or more near 680 nm to 860 nm, and the spectral reflectance Rp is 99% or more near 720 nm to 850 nm.
[0008]
On the other hand, FIG. 17 shows a design example of a reflection mirror for two wavelengths (650 nm and 780 nm) according to a conventional method. Also in this design example, the multilayer film is laminated with a transparent film, and TiO2 is used as the high refractive index material film and SiO2 is used as the low refractive index film. The total number of layers to be stacked is 42. The first layer is a layer on the substrate side, and the 42nd layer is a layer on the incident light side of the laser beam. FIG. 18 shows an example of the spectral reflectance characteristics of the two-wavelength reflecting mirror. As can be seen from FIG. 18, in this design example, the spectral reflectance Rs is 99.98% or more in the vicinity of 600 nm to 860 nm, and the spectral reflectance Rp is 99.7 in the vicinity of about 610 nm to 710 nm and 740 nm to 820 nm. % Is realized.
[0009]
As described above, since a material having a refractive index of about 2.3 to 2.4 is practically usable as a material having a transparent film, a high reflectance is obtained using such a material. In order to obtain it, the number of layers of the multilayer film must be very large. However, this requires a lot of labor and time when manufacturing the multilayer reflective mirror using vacuum deposition or the like, and it is desirable that the number of layers can be reduced.
[0010]
Therefore, it is conceivable to reduce the number of layers by using an absorbing film instead of the transparent film as the high refractive index material film constituting the alternating layers. The absorption film is a substance having a complex refractive index represented by N-iK (where N is a refractive index and K is an absorption coefficient). It is obvious that a material having a high absorption coefficient cannot be used from the viewpoint of obtaining a high reflectance. For example, silicon (Si) is a typical material having a high refractive index and a small absorption coefficient. It is also conceivable to form a multilayer film using this silicon (Si).
[0011]
FIG. 19 shows an example in which a reflection mirror for one wavelength (780 nm) is designed using silicon (Si) as the high refractive index material film and SiO2 as the low refractive index material film. In this design example, a total of 13 layers of Si and SiO2 are alternately laminated on the substrate. FIG. 20 shows an example of the spectral reflectance characteristics of this one-wavelength reflecting mirror. As can be seen from FIG. 20, in this design example, the spectral reflectance Rs has an upper limit of about 98.7%, and the spectral reflectance Rp has an upper limit of about 97.0%, and the value does not increase any more.
[0012]
FIG. 21 shows an example in which a reflection mirror for two wavelengths (780 nm and 650 nm) is designed using silicon (Si) as the high refractive index material film and SiO2 as the low refractive index material film. In this design example, a total of 21 layers of Si and SiO2 are alternately laminated on the substrate. FIG. 22 shows an example of the spectral reflectance characteristics of the two-wavelength reflecting mirror. As can be seen from FIG. 22, even in this design example, the spectral reflectance Rs does not increase more than the upper limit of about 98.7% and the spectral reflectance Rp of about 97.1%.
[0013]
As described above, even when an absorption film having a slight absorption coefficient but a high refractive index is used as a high refractive index substance, the reflectance is saturated at a certain value even if the number of layers is increased, and the value is higher than that value. Does not go up. For this reason, the required high reflectance cannot be obtained.
[0014]
The present invention requires a very large number of layers in the above-described two problems, that is, a configuration using only a transparent film, whereas a configuration using alternating layers of an absorption film and a transparent film has a reflectance higher than a certain value. Therefore, it is an object of the present invention to realize a necessary high reflectivity with a small number of layers in a multilayer reflection mirror.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention (the invention according to claim 1)
A multilayer film comprising a layer on the substrate side and a layer on the incident light side arranged from the layer on the substrate side toward the incident light side is provided on the substrate,
The layer on the incident light side and the layer on the substrate side each have a high refractive index material film and a low refractive index N-iK (N: refractive index, K: absorption coefficient) with respect to the refractive index N. It has a structure in which refractive index material films are alternately laminated,
As the high refractive index material film and low refractive index material film of the layer on the incident light side, a transparent film having an absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK substantially zero is used.
As the high refractive index material film of the layer on the substrate side, an absorption film is used,
The absorption film is made of TiO 2 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , ZnS used as a transparent film of a high refractive index material with respect to the refractive index N in the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. The layer on the incident light side is increased with respect to the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK while being larger than the upper limit of 2.4 and larger than the high refractive index material film on the incident light side. The transparent film is made larger than the high-refractive-index material film and the low-refractive-index material film, and has transparency so that reflection can be performed based on the refractive index difference between the layer on the substrate side and the low-refractive-index material film Set to
The number of layers on the substrate side is less than or equal to the number of layers on the incident light side ;
The number of absorption films on the substrate side is two or more layers,
This is a configuration of a reflecting mirror.
[0016]
In order to solve the above-described problem, in the present invention (the invention according to claim 2),
A multilayer film comprising a layer on the substrate side and a layer on the incident light side arranged from the layer on the substrate side toward the incident light side is provided on the substrate,
The layer on the incident light side alternates between a high complex refractive index material film and a low complex refractive index material film that cause a difference in height with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK (N: refractive index, K: absorption coefficient). And the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK is substantially zero as the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film of the layer on the incident light side. A transparent film is used,
The layer on the substrate side is alternately laminated with one material film and an absorption film that is larger than the one material film with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. The configuration is
The absorption film has an upper limit value of TiO 2 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , and ZnS used as a transparent film of a high refractive index material with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. Of the layer on the incident light side with respect to the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK. It is larger than the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film as the transparent film, and is set so as to have a transparency capable of reflecting based on the refractive index difference with the one material film,
The number of layers on the substrate side is less than or equal to the number of layers on the incident light side ;
The number of absorption films on the substrate side is two or more layers,
This is a configuration of a reflecting mirror.
[0017]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention (the invention according to claim 3),
A multilayer film comprising a layer on the substrate side and a layer on the incident light side arranged from the layer on the substrate side toward the incident light side is provided on the substrate,
The layer on the incident light side alternates between a high complex refractive index material film and a low complex refractive index material film that cause a difference in height with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK (N: refractive index, K: absorption coefficient). And the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK is substantially zero as the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film of the layer on the incident light side. A transparent film is used,
The layer on the substrate side is alternately laminated with one material film and an absorption film that is larger than the one material film with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in the wavelength range of 600 nm to 800 nm. The configuration is
The absorption film has an upper limit value of TiO 2 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , and ZnS used as a transparent film of a high refractive index material with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 600 nm to 800 nm. Of the layer on the incident light side with respect to the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK. It is larger than the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film as the transparent film, and is set so as to have a transparency capable of reflecting based on the refractive index difference with the one material film,
The number of layers on the substrate side is less than or equal to the number of layers on the incident light side ;
The number of absorption films on the substrate side is two or more layers,
This is a configuration of a reflecting mirror.
Preferred embodiments of
[0018]
[Action]
Since the light incident from the incident light side is sequentially reflected as it passes through the layer on the incident light side, the amount of light reaching the layer on the substrate side is small. By efficiently reflecting the remaining light with the absorption layer, the number of layers can be reduced. Although some light absorption occurs in the absorption layer, since the amount of residual light itself is small, the influence on the reflectance of the entire reflecting mirror is small, and as a result, a high reflectance can be obtained without impairing the reflectance.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration example of a multilayer film of a one-wavelength (780 nm) reflecting mirror as an embodiment of the present invention. In this embodiment, 13 layers of thin films are laminated on a substrate. The first layer in the figure is a layer on the substrate side, and the 13th layer is a layer on the incident light side of the laser beam. Here, a semi-transparent absorption film (that is, a permeable absorption film) having a high refractive index and a small absorption coefficient is highly refracted in the first, third and fifth layers of the substrate side layer. In particular, silicon (Si) is used as an absorption film. This silicon (Si) is a substance having a high refractive index in the visible light region, a small absorption coefficient, and stable characteristics against changes with time. An example of the actual measurement value of the complex refractive index of silicon is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the refractive index is about 3.44 and the absorption coefficient is about 0.087 near the wavelength of 640 nm, and the refractive index is about 3.15 and the absorption coefficient is about 0.0087 near the wavelength of 780 nm.
[0020]
On the other hand, a transparent film made of TiO2 is used as the high refractive index material film for the seventh layer, the ninth layer, the eleventh layer, and the thirteenth layer which are layers on the incident light side of the laser beam. Here, the transparent film is a substance that has an extremely small absorption coefficient K and that can be said to be substantially free of light absorption. As the other layer, a transparent film made of SiO2 is used as a low refractive index material film. The thickness of each layer is designed so as to obtain a reflectance close to the maximum in this used wavelength band according to a conventionally known thickness design method in consideration of the used wavelength (780 nm). As described above, in this embodiment, several layers close to the substrate are constituted by alternating layers using the absorption film, and the alternating layers made of only the transparent film are laminated thereon.
[0021]
FIG. 2 shows an example of the characteristic of spectral reflectance by the reflecting mirror of this embodiment. In the figure, the vertical axis represents the reflectance, and the horizontal axis represents the wavelength. As can be seen from FIG. 2, the spectral reflectance Rs is about 99.9% or more near 730 nm to 890 nm, particularly about 99.98 near 780 nm, and the spectral reflectance Rp is about 99 near 740 nm to 870 nm. % Or more, especially around 780 nm, it is about 99.61%, and it can be seen that sufficient reflectivity is obtained. As described above, in the reflection mirror of this embodiment, the number of layers in the reflection mirror for one wavelength, which conventionally required about 19 layers, can be reduced to 13 layers without impairing the reflection performance. .
[0022]
In this way, by using an absorption film as a high refractive index material film for several layers on the substrate side, a high reflectance can be obtained because the incident light incident from the incident surface side is composed of alternating layers (TiO2 and TiO2). Each time it passes through (SiO2), the light is sequentially reflected, so that the amount of transmitted light that reaches the layer of the absorption film is a little remaining after the majority of the amount of incident light has already been reflected by the layer above it. Therefore, even if slight absorption occurs in the absorption film for this small amount of remaining light, it can be interpreted that the effect on the overall reflectance of the reflecting mirror is insignificant. it can. That is, in the past, even a small amount of the remaining amount of light was carefully reflected by the alternating layers of only the transparent film, so a certain number of layers was required, and as a result, the number of layers of the entire reflecting mirror was increased. I can say.
[0023]
FIG. 4 shows a configuration example of a multilayer film of a two-wavelength (780 nm and 650 nm) reflecting mirror as still another embodiment of the present invention. In this embodiment, 20 thin films are stacked on a substrate, and the first, third, fifth, seventh and ninth layers of the substrate side are made of silicon (Si). Is used as the high refractive index material film, while the eleventh layer, the thirteenth layer, the fifteenth layer, the seventeenth layer and the nineteenth layer, which are layers on the incident light side of the laser beam, are made of TiO2. This transparent film is used as a high refractive index material film. As the other layer, a transparent film made of SiO2 is used as a low refractive index material film. In addition, the thickness of each layer is designed so as to obtain a reflectance close to the maximum in these used wavelength bands in accordance with a conventionally known thickness design method in consideration of two used wavelengths (780 nm and 650 nm). As described above, this embodiment also has a structure in which five layers of high-refractive-index material films close to the substrate are formed using the absorption film, and alternating layers composed of only the transparent film are stacked thereon.
[0024]
FIG. 5 shows an example of the characteristic of spectral reflectance by the reflecting mirror of this embodiment. In the figure, the vertical axis represents the reflectance, and the horizontal axis represents the wavelength. As can be seen from FIG. 5 , the spectral reflectance Rs is about 99.9% or more around 600 nm to 690 nm and around 770 nm to 840 nm, particularly around 99.97% around 650 nm and around 99.93% around 780 nm. The spectral reflectance Rp is about 99.3% or more in the vicinity of 620 nm to 680 nm and in the vicinity of 760 nm to 830 nm, particularly about 99.33% at 650 nm, and about 99.68% at 780 nm. It can be seen that Thus, in the reflection mirror of this embodiment, the number of layers in the two-wavelength reflection mirror, which conventionally required about 42 layers, can be reduced to 20 layers without impairing the reflection performance. .
[0025]
The above embodiments are cases where the present invention is applied to the visible light region, but the present invention is not limited to this, and can be applied not only to the visible light region but also to the ultraviolet region and the infrared region. For example, there is a possibility that the wavelength of the semiconductor laser will be further shortened in the future, and a semiconductor laser in the 400 nm range is actually under development. In this case, a two-wavelength reflection mirror having center wavelengths of 430 nm and 650 nm will be required in the future.
[0026]
FIG. 6 is a structural example of such a two-wavelength (430 nm and 650 nm) reflecting mirror, in which 20 layers of thin films are laminated on the substrate, and the first, third and fifth layers on the substrate side In addition, an absorption film made of silicon (Si) is used as a high refractive index material film, and on the other hand, a seventh layer, a ninth layer, an eleventh layer, a thirteenth layer, and a fifteenth layer on the laser light incident surface side. In the 17th and 19th layers, a transparent film made of TiO2 is used as the high refractive index material film. As the other layer, a transparent film made of SiO2 is used as a low refractive index material film. The film thickness of each layer is designed so as to obtain a reflectance close to the maximum in these use wavelength bands in accordance with a conventionally known film thickness design method in consideration of two use wavelengths ( 430 nm and 650 nm).
[0027]
FIG. 7 shows an example of the characteristic of spectral reflectance by the reflecting mirror of this embodiment. In the figure, the vertical axis represents the reflectance, and the horizontal axis represents the wavelength. As can be seen from the figure, the spectral reflectance Rs is about 99.9% or more around 420 nm to 450 nm and around 650 nm to 730 nm , particularly around 99.91% around 430 nm and around 99.92% around 650 nm. The spectral reflectance Rp is about 99.2% or more in the vicinity of 430 nm to 450 nm and in the vicinity of 650 nm to 700 nm, particularly about 99.25% at 430 nm and about 99.26% at 650 nm. You can see that it is obtained.
[0028]
In the practice of the present invention, various modifications other than those described above are possible. For example, in the above-described embodiments, only the case where silicon (Si) is used as the absorption film has been described. However, the present invention is not limited to this, and other materials such as Al (aluminum) and Cu (copper) are used. , Cr (chromium), Ag (silver), or the like may be used. In the case of these metals, light is not transmitted when the film thickness is thick, so that a very thick film cannot be used in the present invention. A film formed of such a metal can also be used as a “permeable absorption film” in the present invention.
[0029]
Examples of spectral reflectance characteristics when these materials (Al, Cu, Cr, Ag ) are used as an absorption film and the one-wavelength (780 nm) reflecting mirror of the present invention is constructed are shown below together with the complex refractive index of those materials. Shown in The basic multilayer film structure is the same as that shown in FIG. 1 except that silicon (Si) is replaced with these materials.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the characteristic of spectral reflectance when a one-wavelength reflection mirror is constructed using aluminum (Al) as an absorption film, and FIG. 9 is a diagram showing the complex at each wavelength of this aluminum (Al). Refractive index is shown.
[0031]
FIG. 10 is a diagram showing a characteristic example of spectral reflectance when a reflection mirror for one wavelength is configured using copper (Cu) as an absorption film, and FIG. 11 is a complex refraction at each wavelength of this copper (Cu). Indicates the rate.
[0032]
FIG. 12 is a diagram showing an example of spectral reflectance characteristics when a one-wavelength reflection mirror is constructed using chromium (Cr) as an absorption film, and FIG. 13 is a complex refraction at each wavelength of the chromium (Cr). Indicates the rate.
[0033]
In addition, a high reflectance can be obtained also by silver (Ag), and the complex refractive index in each wavelength of this silver (Ag) is shown in FIG. With respect to this silver, it can be estimated that although the refractive index N is small, a high reflectance can be obtained because the absolute value of the complex refractive index (N−iK) is large.
[0034]
Further, in the above-described embodiment, only the absorption film is used as the high refractive index material film for the several layers on the substrate side, but the present invention is not limited to this, for example, among the several layers on the substrate side For some of the layers (for example, one layer closest to the substrate), even if a transparent film is used as the high refractive index material film, the number of layers will slightly increase, but still a high reflectivity is obtained. be able to. On the other hand, even if an absorption film having a number of layers that does not lower the reflectance below the desired value is inserted into the high refractive index material layer on the incident light side, the effect is the same as described above. Although it is lower than the example, a certain degree of high reflectivity can be obtained.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a multilayer film reflecting mirror capable of obtaining a high reflectance with a small number of layers, and to reduce the labor and time for manufacturing the reflecting mirror. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a multilayer film structure of a one-wavelength (780 nm) reflection mirror using silicon as an absorption film as one embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a characteristic example of spectral reflectance of a one-wavelength (780 nm) reflecting mirror according to an embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a complex refractive index at each wavelength of silicon (Si).
FIG. 4 is a diagram showing a multilayer film structure of a two-wavelength (650 nm and 780 nm) reflection mirror using silicon as an absorption film as one embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a characteristic example of spectral reflectance of a two-wavelength (650 nm and 780 nm) reflecting mirror of an example.
FIG. 6 is a diagram showing a multilayer film structure of a two-wavelength ( 430 nm and 650 nm) reflecting mirror as an embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of characteristics of spectral reflectance of a two-wavelength ( 430 nm and 650 nm) reflecting mirror of an example.
FIG. 8 is a diagram showing a characteristic example of spectral reflectance of a one-wavelength (780 nm) reflecting mirror using aluminum (Al) as an absorption film as another embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a complex refractive index at each wavelength of aluminum (Al).
FIG. 10 is a diagram showing a characteristic example of spectral reflectance of a one-wavelength (780 nm) reflecting mirror using copper (Cu) as an absorption film as still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a complex refractive index at each wavelength of copper (Cu).
FIG. 12 is a diagram showing a characteristic example of spectral reflectance of a one-wavelength (780 nm) reflection mirror using chromium (Cr) as an absorption film as still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a complex refractive index at each wavelength of chromium (Cr).
FIG. 14 is a diagram showing a complex refractive index at each wavelength of silver (Ag).
FIG. 15 is a diagram showing a multilayer film structure of a reflection mirror for one wavelength (780 nm) using only a transparent film according to a conventional method.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of spectral reflectance characteristics of a one-wavelength (780 nm) reflecting mirror according to a conventional method.
FIG. 17 is a diagram showing a multilayer film structure of a two-wavelength (650 nm and 780 nm) reflection mirror using only a transparent film according to a conventional method.
FIG. 18 is a diagram showing an example of characteristics of spectral reflectance of a two-wavelength (650 nm and 780 nm) reflecting mirror according to a conventional method.
FIG. 19 is a diagram showing a multilayer film structure of a one-wavelength (780 nm) reflection mirror using only a silicon (Si) absorption film as a high refractive index material film.
FIG. 20 is a diagram showing a characteristic example of spectral reflectance of a one-wavelength (780 nm) reflection mirror using only a silicon (Si) absorption film as a high refractive index material film.
FIG. 21 is a diagram showing a multilayer film structure of a reflection mirror for two wavelengths (650 nm and 780 nm) using only a silicon (Si) absorption film as a high refractive index material film.
FIG. 22 is a diagram illustrating a characteristic example of spectral reflectance of a two-wavelength (650 nm and 780 nm) reflection mirror using only a silicon (Si) absorption film as a high refractive index material film.
Claims (5)
前記入射光側における層及び前記基板側における層が、それぞれ、複素屈折率Ｎ−ｉＫ（Ｎ：屈折率、Ｋ：吸収係数）の屈折率Ｎに関して高低の差を生じる高屈折率物質膜と低屈折率物質膜とを交互に積層した構成とされ、
前記入射光側における層の高屈折率物質膜及び低屈折率物質膜として、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋが実質上０とされた透明膜が用いられ、
前記基板側における層の高屈折率物質膜として、吸収膜が用いられ、
前記吸収膜は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の屈折率Ｎに関し、高屈折率物質の透明膜として使用されるＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｎＳの上限値である２．４を超えて大きくされ且つ前記入射光側における高屈折率物質膜よりも大きくされると共に、該複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋに関し、該入射光側における層の透明膜としての高屈折率物質膜及び低屈折率物質膜よりも大きくされ、しかも、前記基板側における層の低屈折率物質膜との屈折率差に基づいて反射を行える透過性を有するように設定され、
前記基板側における層の層数が、前記入射光側における層の層数以下にされ、
前記基板側における吸収膜の膜数が２層以上にされている、
ことを特徴とする反射ミラー。A multilayer film comprising a layer on the substrate side and a layer on the incident light side arranged from the layer on the substrate side toward the incident light side is provided on the substrate,
The layer on the incident light side and the layer on the substrate side each have a high refractive index material film and a low refractive index N-iK (N: refractive index, K: absorption coefficient) with respect to the refractive index N. It has a structure in which refractive index material films are alternately laminated,
As the high refractive index material film and low refractive index material film of the layer on the incident light side, a transparent film having an absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK substantially zero is used.
As the high refractive index material film of the layer on the substrate side, an absorption film is used,
The absorption film is made of TiO 2 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , ZnS used as a transparent film of a high refractive index material with respect to the refractive index N in the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. The layer on the incident light side is increased with respect to the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK while being larger than the upper limit of 2.4 and larger than the high refractive index material film on the incident light side. The transparent film is made larger than the high-refractive-index material film and the low-refractive-index material film, and has transparency so that reflection can be performed based on the refractive index difference between the layer on the substrate side and the low-refractive-index material film Set to
The number of layers on the substrate side is less than or equal to the number of layers on the incident light side ;
The number of absorption films on the substrate side is two or more layers,
Reflective mirror characterized by that.
前記入射光側における層が、複素屈折率Ｎ−ｉＫ（Ｎ：屈折率、Ｋ：吸収係数）の絶対値に関して高低の差を生じる高複素屈折率物質膜と低複素屈折率物質膜とを交互に積層した構成とされていると共に、該入射光側における層の高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜として、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋが実質上０とされた透明膜が用いられ、
前記基板側における層が、一の物質膜と、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、該一の物質膜よりも大きくされる吸収膜と、を交互に積層した構成とされ、
前記吸収膜は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、高屈折率物質の透明膜として使用されるＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｎＳの上限値である２．４を超えて大きくされ且つ前記入射光側における高複素屈折率物質膜よりも大きくされると共に、該複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋに関し、該入射光側における層の透明膜としての高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜よりも大きくされ、しかも、前記一の物質膜との屈折率差に基づいて反射を行える透過性を有するように設定され、
前記基板側における層の層数が、前記入射光側における層の層数以下にされ、
前記基板側における吸収膜の膜数が２層以上にされている、
ことを特徴とする反射ミラー。A multilayer film comprising a layer on the substrate side and a layer on the incident light side arranged from the layer on the substrate side toward the incident light side is provided on the substrate,
The layer on the incident light side alternates between a high complex refractive index material film and a low complex refractive index material film that cause a difference in height with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK (N: refractive index, K: absorption coefficient). And the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK is substantially zero as the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film of the layer on the incident light side. A transparent film is used,
The layer on the substrate side is alternately laminated with one material film and an absorption film that is larger than the one material film with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. The configuration is
The absorption film has an upper limit value of TiO 2 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , and ZnS used as a transparent film of a high refractive index material with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. Of the layer on the incident light side with respect to the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK. It is larger than the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film as the transparent film, and is set so as to have a transparency capable of reflecting based on the refractive index difference with the one material film,
The number of layers on the substrate side is less than or equal to the number of layers on the incident light side ;
The number of absorption films on the substrate side is two or more layers,
Reflective mirror characterized by that.
前記入射光側における層が、複素屈折率Ｎ−ｉＫ（Ｎ：屈折率、Ｋ：吸収係数）の絶対値に関して高低の差を生じる高複素屈折率物質膜と低複素屈折率物質膜とを交互に積層した構成とされていると共に、該入射光側における層の高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜として、複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋが実質上０とされた透明膜が用いられ、
前記基板側における層が、一の物質膜と、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、該一の物質膜よりも大きくされる吸収膜と、を交互に積層した構成とされ、
前記吸収膜は、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域において、複素屈折率Ｎ−ｉＫの絶対値に関し、高屈折率物質の透明膜として使用されるＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2，ＺｎＳの上限値である２．４を超えて大きくされ且つ前記入射光側における高複素屈折率物質膜よりも大きくされると共に、該複素屈折率Ｎ−ｉＫ中の吸収係数Ｋに関し、該入射光側における層の透明膜としての高複素屈折率物質膜及び低複素屈折率物質膜よりも大きくされ、しかも、前記一の物質膜との屈折率差に基づいて反射を行える透過性を有するように設定され、
前記基板側における層の層数が、前記入射光側における層の層数以下にされ、
前記基板側における吸収膜の膜数が２層以上にされている、
ことを特徴とする反射ミラー。A multilayer film comprising a layer on the substrate side and a layer on the incident light side arranged from the layer on the substrate side toward the incident light side is provided on the substrate,
The layer on the incident light side alternates between a high complex refractive index material film and a low complex refractive index material film that cause a difference in height with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK (N: refractive index, K: absorption coefficient). And the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK is substantially zero as the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film of the layer on the incident light side. A transparent film is used,
The layer on the substrate side is alternately laminated with one material film and an absorption film that is larger than the one material film with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in the wavelength range of 600 nm to 800 nm. The configuration is
The absorption film has an upper limit value of TiO 2 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , and ZnS used as a transparent film of a high refractive index material with respect to the absolute value of the complex refractive index N-iK in a wavelength range of 600 nm to 800 nm. Of the layer on the incident light side with respect to the absorption coefficient K in the complex refractive index N-iK. It is larger than the high complex refractive index material film and the low complex refractive index material film as the transparent film, and is set so as to have a transparency capable of reflecting based on the refractive index difference with the one material film,
The number of layers on the substrate side is less than or equal to the number of layers on the incident light side ;
The number of absorption films on the substrate side is two or more layers,
Reflective mirror characterized by that.
前記吸収膜が、Ａｇ，Ｃｕのいずれかを用いて形成されている、
ことを特徴とする反射ミラー。In claim 3,
The absorption film is formed using either Ag or Cu.
Reflective mirror characterized by that.
光ディスク用ピックアップからのレーザ光を導く経路を作るために用いられ、反射率が９９％以上である、
ことを特徴とする反射ミラー。In any one of Claims 1-4,
Used to create a path for guiding the laser beam from the optical disk pickup, the reflectance is 99% or more,
Reflective mirror characterized by that.
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