JP5484929B2 - Antireflection optical element and laser light source device - Google Patents

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Description

この発明は反射防止光学素子およびレーザ光源装置に関する。   The present invention relates to an antireflection optical element and a laser light source device.

薄膜誘電体層を積層して反射防止機能を実現する方法は従来から広く知られているが、近来、このような反射防止方法に代わるものとして、所謂「サブ波長構造」即ち、波長よりも周期の短い微細周期構造により反射防止を実現するものが提案されつつある。 A method of realizing an antireflection function by laminating a thin film dielectric layer has been widely known, but recently, as an alternative to such an antireflection method, a so-called “subwavelength structure”, that is, a period rather than a wavelength. The one which realizes antireflection by a short fine periodic structure is being proposed.

サブ波長構造では凹凸の形状に応じて「入射光から見た微細周期構造の見かけ上の屈折率(以下、「有効屈折率」と言う。)」が変化する。
そこで、光学材料による基板の表面に「断面三角形状で1次元の微細周期構造を形成」すると、微細周期構造の空間周期は、凹凸構造の単位をなす三角形状の頂部から底部へ向かって連続的に変化するので、三角形状の高さ方向において「有効屈折率が連続的に変化する」ようにでき、微細周期構造の部分において「有効屈折率の不連続な階段状変化」が発生せず、従って、上記不連続な有効屈折率変化による反射が防止されて、良好な反射防止機能を実現できる。
In the sub-wavelength structure, the “apparent refractive index of the fine periodic structure viewed from the incident light (hereinafter referred to as“ effective refractive index ”) changes according to the shape of the irregularities.
Therefore, when “one-dimensional fine periodic structure is formed with a triangular cross section” on the surface of the substrate made of an optical material, the spatial period of the fine periodic structure is continuous from the top to the bottom of the triangular shape forming the unit of the concavo-convex structure. Therefore, the effective refractive index can be changed continuously in the height direction of the triangle, and the “discontinuous step-like change in effective refractive index” does not occur in the portion of the fine periodic structure. Therefore, reflection due to the discontinuous effective refractive index change is prevented, and a good antireflection function can be realized.

このような反射防止機能を提案したものとして、特許文献1、2記載のものが知られている。   Patent Documents 1 and 2 are known as proposals for such an antireflection function.

近来、レーザ加工等に用いられるレーザ光源の発振波長が短波長化してきており、それに伴い、微細周期構造の凹凸周期も短周期化が必要になってきている。上記レーザ加工に用いられるレーザ光源は出力が大きく、レーザビームの光路中に反射防止光学素子を用いる場合、反射防止機能が十分でないと、反射防止光学素子で反射されたレーザビーム成分がレーザ光源に戻り、レーザ発振に悪影響を及ぼす。   Recently, the oscillation wavelength of a laser light source used for laser processing or the like has been shortened, and accordingly, the concave / convex period of the fine periodic structure needs to be shortened. The laser light source used for the laser processing has a large output, and when an antireflection optical element is used in the optical path of the laser beam, if the antireflection function is not sufficient, the laser beam component reflected by the antireflection optical element becomes a laser light source. Return and adversely affect laser oscillation.

また、レーザ加工に用いるレーザビームは、その光エネルギの「より多く」を被加工物へ照射することが好ましく、このために、レーザビームの透過効率を高める必要があるが、このような透過効率の向上を阻む要素として「回折」がある。微細周期構造の周期がレーザビームの波長と同程度以上ともなると、入射するレーザビームの少なからぬ部分が回折により「本来のビーム進行方向」から逸れてしまい、エネルギの利用効率が低下してしまう。   In addition, it is preferable that a laser beam used for laser processing irradiates a workpiece with “more” of its light energy. For this reason, it is necessary to increase the transmission efficiency of the laser beam. There is “diffraction” as an element that hinders the improvement of the above. When the period of the fine periodic structure is equal to or greater than the wavelength of the laser beam, a considerable part of the incident laser beam is deviated from the “original beam traveling direction” due to diffraction, and energy utilization efficiency is reduced.

このため、微細周期構造における周期をさらに小さくする必要がある。このためには、微細周期構造を構成する三角形状の断面の頂部間を小さくする必要があるが、このようにすると、三角形状の断面における「頂角」が小さくなり、三角形状が「薄肉」になってしまう。このような薄肉化した三角形状を断面形状とする微細周期構造は、機械的な強度が低く、取り扱いにも慎重を期する必要があり、反射防止光学素子の製造の歩留まりが低くなりがちである。
周期が小さくなると、微細周期構造を形成することが難しくなる。
For this reason, it is necessary to further reduce the period in the fine periodic structure. For this purpose, it is necessary to reduce the space between the tops of the triangular cross-sections constituting the fine periodic structure, but in this case, the “vertical angle” in the triangular cross-section is reduced, and the triangular shape is “thin” Become. Such a thin periodic structure with a thin triangular shape as a cross-sectional shape has low mechanical strength, requires careful handling, and tends to reduce the production yield of antireflection optical elements. .
When the period becomes small, it becomes difficult to form a fine periodic structure.

また、レーザ加工の場合、加工の際に大きな熱が発生するので、反射防止光学素子には高い耐熱性が必要とされる。   In the case of laser processing, a large amount of heat is generated during processing, and thus the antireflection optical element needs to have high heat resistance.

特許文献1記載の反射防止光学素子は、微細周期構造が「熱可塑性樹脂」に形成されており、素材が樹脂であるところから「耐熱性」の点で「レーザ加工用」には向かない。   The antireflection optical element described in Patent Document 1 has a fine periodic structure formed of “thermoplastic resin” and is not suitable for “laser processing” in terms of “heat resistance” because the material is resin.

また、特許文献2記載の反射防止光学素子は、反射防止機能とともに「回折格子」としての機能も有しており「エネルギ利用効率」の点で「レーザ加工用」に向かない。   The antireflection optical element described in Patent Document 2 has a function as a “diffraction grating” as well as an antireflection function, and is not suitable for “laser processing” in terms of “energy use efficiency”.

この発明は、レーザ加工における反射防止光学素子として適した新規な反射防止光学素子、即ち、反射防止機能が高く、耐熱性に優れ、機械的強度にも優れるとともに製造が容易で低コストに生産できる反射防止光学素子の実現を課題とする。   The present invention is a novel anti-reflection optical element suitable as an anti-reflection optical element in laser processing, that is, it has high anti-reflection function, excellent heat resistance, excellent mechanical strength, and can be produced easily and at low cost. An object is to realize an antireflection optical element.

請求項1の反射防止光学素子は「無機光学材料による基板の表面に、断面三角形状で1次元の微細周期構造を形成してなり、所定の波長領域内で反射防止効果を有する反射防止光学素子」である。
即ち、材質的には「無機光学材料」が用いられる。
無機光学材料は、例えば石英ガラスや一般的な光学ガラス、あるいはテンパックスガラス等、所望の波長領域における透過率特性を満足しているものを適宜に用いることができ、化学的にも安定で耐熱性も高い。
微細周期構造が「1次元」であるとは、微細な凹凸が1方向に並び、この1方向に直交する方向においては形状に変化が無いことを意味する。
「所定の波長領域内」は、反射防止光学素子が用いられる「用途におけるレーザ光源からのレーザ光の波長の範囲(光源に応じて異なる。)」である。
The antireflection optical element according to claim 1 is formed by forming a one-dimensional fine periodic structure with a triangular cross section on the surface of a substrate made of an inorganic optical material, and having an antireflection effect within a predetermined wavelength region. Is.
That is, “inorganic optical material” is used as the material.
As the inorganic optical material, for example, quartz glass, general optical glass, or Tempax glass, which satisfies the transmittance characteristics in a desired wavelength region, can be appropriately used, and it is chemically stable and heat resistant. The nature is also high.
When the fine periodic structure is “one-dimensional”, it means that fine irregularities are arranged in one direction and there is no change in shape in a direction perpendicular to the one direction.
“Within a predetermined wavelength region” is “the range of the wavelength of the laser light from the laser light source in the application (which depends on the light source)” in which the antireflection optical element is used.

「微細周期構造」は、第1の凹凸構造と、第2の凹凸構造とを有する。   The “fine periodic structure” has a first uneven structure and a second uneven structure.

「第1の凹凸構造」は、高さ:H1、幅:D1の「断面山形三角形の構造単位」を周期:P1で配列してなる。   The “first concavo-convex structure” is formed by arranging “structural units having a mountain-shaped triangular cross section” having a height: H 1 and a width: D 1 with a period: P 1.

「山形三角形」は、底部の幅がD1で、高さがH1であるような三角形状であり、幅が、高さ方向に頂部へ向かうに連れて単調に減少する。高さ方向の頂部を形成する2斜辺の個々は直線であることが一般的であるが、これに限らず曲線であってもよい。第1の凹凸構造をなす断面山形三角形の断面形状は、断面に直交する方向には一定である。   The “mountain triangle” is a triangular shape having a bottom width of D1 and a height of H1, and the width monotonously decreases toward the top in the height direction. Each of the two hypotenuses forming the top in the height direction is generally a straight line, but is not limited thereto, and may be a curved line. The cross-sectional shape of the triangular triangle having the first concavo-convex structure is constant in the direction orthogonal to the cross-section.

従って、断面山形三角形をもつ構造単位は、プリズム状であり、これが1構造単位ずつ、即ち、1個のプリズムずつ、周期:Pで配列される。   Therefore, the structural unit having the triangular cross section is a prism shape, and this is arranged in units of one structural unit, that is, one prism at a period: P.

周期:Pは、底部の幅:Dよりも大きい。従って、第1の凹凸構造においては、構造単位をなす断面山形三角形が隣接する部分では、これらの断面山形三角形の底部相互に間隔があり、底部相互は接触しない。   Period: P is larger than bottom width: D. Therefore, in the first concavo-convex structure, in the portion where the cross-sectional chevron triangles constituting the structural unit are adjacent, the bottoms of the cross-sectional chevron triangles are spaced apart from each other, and the bottoms do not contact each other.

また、第1の凹凸構造における構造単位の幅:Dは、周期:Pに対し、
0<P−D≦D/2
を満足する。さらに、周期:Pは、波長領域の最短波長よりも短い。
Further, the width D of the structural unit in the first concavo-convex structure is
0 <P−D ≦ D / 2
Satisfied. Furthermore, the period P is shorter than the shortest wavelength in the wavelength region.

「第2の凹凸構造」は、第1の凹凸構造における隣接構造単位間に、凹凸の高さ:H2が、
0.4H1≦H2≦0.8H1
を満足する断面山形三角形の構造単位の配列により形成される。
第2の凹凸構造をなす構造単位の、高さ方向の頂部を形成する2斜辺の個々は直線であることが一般的であるが、これに限らず曲線であってもよい。第1の凹凸構造をなす断面山形三角形の断面形状は、断面に直交する方向には一定である。
In the “second uneven structure”, the height of the unevenness: H2 is between adjacent structural units in the first uneven structure.
0.4H1 ≦ H2 ≦ 0.8H1
Is formed by an array of structural units having a triangular cross section satisfying
Each of the two oblique sides forming the top in the height direction of the structural unit forming the second concavo-convex structure is generally a straight line, but is not limited thereto and may be a curve. The cross-sectional shape of the triangular triangle having the first concavo-convex structure is constant in the direction orthogonal to the cross-section.

第1の凹凸構造と第2の凹凸構造とを合わせたものが、断面三角形状で「1次元の微細周期構造」を構成するので、第1および第2の凹凸構造における構造単位の配列は山形三角形状の断面形状の頂部が1方向にならび、断面に直交する方向においては、頂部の稜線が互いに平行になる。   Since the combination of the first concavo-convex structure and the second concavo-convex structure constitutes a “one-dimensional fine periodic structure” with a triangular cross section, the arrangement of the structural units in the first and second concavo-convex structures is a mountain shape. The apex of the triangular cross-sectional shape is aligned in one direction, and the ridge lines at the apex are parallel to each other in the direction perpendicular to the cross section.

上記の如く、第1の凹凸構造においては「構造単位をなす断面山形三角形が隣接する部分で、断面山形三角形の底部相互に間隔があり、底部相互は接触しない」ので、もし第2の凹凸構造がないとすれば、第1の凹凸構造の底部相互の隣接する部分は「平坦な面」となって、この部分で、有効屈折率の不連続な変化が生じ、反射防止機能を低下させる原因となる。   As described above, in the first concavo-convex structure, “the cross-sectional chevron triangles forming the structural unit are adjacent to each other and the bottoms of the cross-sectional chevron triangles are spaced apart from each other, and the bottoms do not contact each other”. If there is not, the adjacent portions of the bottom of the first concavo-convex structure become “flat surfaces”, and the discontinuous change of the effective refractive index occurs in this portion, causing the antireflection function to deteriorate. It becomes.

この発明の反射防止光学素子では、第1の凹凸構造の間に第2の凹凸構造を形成し、上記「平坦な面」の部分が生じないようにする。   In the antireflection optical element of the present invention, the second concavo-convex structure is formed between the first concavo-convex structures so that the “flat surface” portion does not occur.

第2の凹凸構造を構成する構成単位としての「断面山形三角形」は、上記第1の凹凸構造における隣接する構造単位(断面山形三角形)間に1以上形成する。
従って、第1の凹凸構造における隣接する構造単位(断面山形三角形)間に、第2の凹凸構造の構造単位1個を形成する場合であれば、その配列周期はPであり、その底部の幅は「P−D」である。勿論、底部の幅をさらに小さくして「第1の凹凸構造における隣接する構造単位(断面山形三角形)間に2以上を形成する」こともできる。
One or more “cross section chevron triangles” as structural units constituting the second concavo-convex structure are formed between adjacent structural units (cross section chevron triangles) in the first concavo-convex structure.
Therefore, in the case of forming one structural unit of the second concavo-convex structure between adjacent structural units (cross-sectional triangles) in the first concavo-convex structure, the arrangement period is P and the width of the bottom thereof Is “PD”. Of course, it is also possible to further reduce the width of the bottom and form “two or more between adjacent structural units (cross-sectional triangles) in the first concavo-convex structure”.

第1及び第2の凹凸構造は「平坦部のない楔形の凹部」を形成し、上記所定の波長領域における最短波長に対して「回折光を発生させない周期構造」となっている。   The first and second concavo-convex structures form “wedge-shaped concave portions without flat portions”, and are “periodic structures that do not generate diffracted light” for the shortest wavelength in the predetermined wavelength region.

即ち、第1および第2の凹凸構造は「平坦部の無い楔形の凹部」をなすから、第1、第2の凹凸構造の全体において、断面山形三角形の底部相互は互いに接し「平坦な面」を形成しない。   That is, since the first and second concavo-convex structures form “wedge-shaped concave portions having no flat portion”, the bottom portions of the cross-sectional chevron triangles are in contact with each other in the entire first and second concavo-convex structures, and “flat surfaces”. Does not form.

また、上記の如く、第1及び第2の凹凸構造は、所定の波長領域における最短波長に対して「回折光を発生しない周期構造」となっている。即ち、第1および第2の凹凸構造の全体を通じて、「所定の波長領域における最短波長」と同程度以上の周期は存在せず、しかも、周期:Pは、上記最短波長の光に対しても回折を実質的に生じさせないような大きさである。   Further, as described above, the first and second uneven structures are “periodic structures that do not generate diffracted light” with respect to the shortest wavelength in a predetermined wavelength region. That is, throughout the first and second concavo-convex structures, there is no period equal to or greater than “the shortest wavelength in a predetermined wavelength region”, and the period P is also the same for the light with the shortest wavelength. The size is such that substantially no diffraction occurs.

上記の如く、第1の凹凸構造の構造単位の幅:Dは、周期:Pに対し、
0<P−D≦D/2
を満足するので、第1の凹凸構造を構成する山形三角形状の底部の幅:Dを十分に確保でき、第1の凹凸構造の構造単位の頂部が「尖りすぎて薄肉化する」ことがなく、従って、第1の凹凸構造の部分での機械強度を確保できる。
逆に、「P−D≧D/2」となると、最短波長の光に対しても回折を実質的に生じさせないような大きさであるべき周期:Pを実現した場合、第1の凹凸構造の山形三角形状の頂部が「尖り」、第1の凹凸構造の部分での機械強度の確保が困難になる。
As described above, the width of the structural unit of the first concavo-convex structure: D is equal to the period: P,
0 <P−D ≦ D / 2
Therefore, the width of the bottom of the triangular triangle shape constituting the first concavo-convex structure can be sufficiently secured, and the top of the structural unit of the first concavo-convex structure is not “too sharp and thinned”. Therefore, it is possible to secure the mechanical strength in the first uneven structure portion.
On the contrary, when “P−D ≧ D / 2” is satisfied, when the period P, which should be a size that does not substantially cause diffraction even for light having the shortest wavelength, is realized, the first uneven structure The top of the triangular triangle is “pointed”, making it difficult to ensure the mechanical strength at the first uneven structure.

第2の凹凸構造の構造単位をなす断面山形三角形のプリズム形状は、仮に、その頂部が「ある程度尖っている」としても、その頂部が、第1の凹凸構造を形成するプリズムの頂部を超えることが無く、従って、外部からの機械力の作用に対しては、第1の凹凸構造により有効に保護される。   The prism shape of the cross-sectional angle triangle that forms the structural unit of the second concavo-convex structure, even if the top part is “pointed to some extent”, the top part exceeds the top part of the prism that forms the first concavo-convex structure. Therefore, the first uneven structure effectively protects against the action of mechanical force from the outside.

しかし、第2の凹凸構造における構造単位の高さ:H2が、第1の凹凸構造における構造単位の高さ:H1に対して0.4H1よりも小さくなると、第2の凹凸構造の「反射防止機能への寄与」が小さくなる。また、H2が0.8H1より大きくなると、第2の凹凸構造の構造単位の頂部が「第1の凹凸構造の頂部に近く」なり、外部からの機械力の作用に対する「第1の凹凸構造による保護機能」が劣化する恐れがある。   However, when the height of the structural unit in the second concavo-convex structure: H2 is smaller than 0.4H1 with respect to the height of the structural unit in the first concavo-convex structure: H1, the “antireflection of the second concavo-convex structure” "Contribution to function" becomes smaller. Further, when H2 is larger than 0.8H1, the top of the structural unit of the second concavo-convex structure becomes “close to the top of the first concavo-convex structure”, and “because of the first concavo-convex structure according to the action of mechanical force from the outside” “Protective function” may deteriorate.

上に説明したところを、図1に説明図的に例示する「2例の反射防止光学素子」により説明する。   The above description will be described with reference to “two antireflection optical elements” illustrated in FIG.

図1(a)、(b)に示されているのは、「無機光学材料」による基板の表面形状として形成された微細周期構造の2例である。これらの図は、左右方向を微細周期構造における周期方向とするものである。
図示されているのは微細周期構造の断面形状であり、図の如く、断面三角形状で1次元の周期構造であり、断面形状は図面に直交する方向において同一である。
FIGS. 1A and 1B show two examples of a fine periodic structure formed as a surface shape of a substrate made of “inorganic optical material”. In these figures, the left-right direction is the periodic direction in the fine periodic structure.
What is shown is a cross-sectional shape of a fine periodic structure, as shown in the figure, a one-dimensional periodic structure with a triangular cross-section, and the cross-sectional shape is the same in a direction orthogonal to the drawing.

図1(a)に示す例では、第1の凹凸構造が高さ:H1、幅:Dで断面山形三角形の構造単位1−1、1−2、1−3、・・を周期:P(>D)で配列してなる。また、第2の凹凸構造は、第1の凹凸構造における隣接構造単位間に、凹凸の高さ:H2の断面山形三角形の構造単位2−1、2−2、2−3、・・を配してなる。   In the example shown in FIG. 1A, the first concavo-convex structure has a height: H1, a width: D, and the structural units 1-1, 1-2, 1-3,. > D). Further, in the second concavo-convex structure, the structural units 2-1, 2-2, 2-3,. Do it.

図1(a)の例では、第2の凹凸構造の個々の構造単位2−1、2−2、2−3、・・は、第1の凹凸構造の隣接する構造単位1−1、1−2、1−3、・・の各間に1つ形成されている。即ち、上記周期方向において、第1の凹凸構造の構造単位と、第2の凹凸構造の構造単位とは、1つずつ、交互に配置されている。   In the example of FIG. 1A, the individual structural units 2-1, 2-2, 2-3,... Of the second concavo-convex structure are the adjacent structural units 1-1, 1 and 1 of the first concavo-convex structure. -1, 1-3,... That is, in the periodic direction, the structural units of the first concavo-convex structure and the structural units of the second concavo-convex structure are alternately arranged one by one.

図1(b)に示す例では、第1の凹凸構造は、高さ:H1、幅:Dで断面山形三角形の構造単位1−1、1−2、1−3、・・を周期:P(>D)で配列してなる。
これに対し、第2の凹凸構造は、凹凸の高さ:H2の断面山形三角形の構造単位2−11、2−12、2−21、2−22、・・を配してなり、第1の凹凸構造の隣接する構造単位の間に、2つの構造単位(2−11、2−12等)が配列形成されている。
In the example shown in FIG. 1 (b), the first concavo-convex structure has a height: H1, a width: D, and structural units 1-1, 1-2, 1-3,. (> D).
On the other hand, the second concavo-convex structure is formed by arranging the structural units 2-11, 2-12, 2-21, 2-22,. Two structural units (2-11, 2-12, etc.) are arranged between adjacent structural units of the concavo-convex structure.

そして、図1におけるH1、H2、D、Pは、上記の関係:
0<P−D≦D/2 (従って、当然に P>Dである。)
0.4H1≦H2≦0.8H1
を満足し、周期:Pは「波長領域の最短波長」よりも短く、第1及び第2の凹凸構造は、平坦部のない楔形の凹部(例えば構造単位1−1と2−1とに挟まれた部分)を形成し、最短波長に対して回折光を発生しない周期構造となっているのである。
And H1, H2, D, and P in FIG.
0 <P−D ≦ D / 2 (Therefore, naturally, P> D.)
0.4H1 ≦ H2 ≦ 0.8H1
And the period: P is shorter than the “shortest wavelength in the wavelength region”, and the first and second concavo-convex structures are sandwiched between wedge-shaped concave portions (for example, structural units 1-1 and 2-1) having no flat portion. A periodic structure that does not generate diffracted light with respect to the shortest wavelength.

上記請求項1の反射防止光学素子は、上記の条件を満足しつつ、周期:Pを小さくすることにより「短波長領域」での反射防止機能を増大でき、高さ:H1を高くすることにより「長波長領域」での反射防止機能を増大できる。   The antireflection optical element of claim 1 can increase the antireflection function in the “short wavelength region” by reducing the period: P while satisfying the above conditions, and by increasing the height: H1. The antireflection function in the “long wavelength region” can be increased.

請求項1記載の反射防止光学素子は、無機光学材料を「石英ガラス」とし、第1の凹凸構造の構造単位の高さ:H1および周期:Pが100nm〜200nmで、第2の凹凸構造の構造単位が「第1の凹凸構造の隣接する構造単位間に1つ」形成され、波長:266nmの光に対する透過率が97%以上のものであることができる(請求項2)。   The antireflection optical element according to claim 1, wherein the inorganic optical material is “quartz glass”, the height of the structural unit of the first concavo-convex structure: H1 and the period: P is 100 nm to 200 nm, and the second concavo-convex structure The structural unit is formed as “one between adjacent structural units of the first concavo-convex structure”, and has a transmittance of 97% or more for light having a wavelength of 266 nm (claim 2).

この発明のレーザ光源装置は「レーザ加工装置用のレーザ光源装置」であって、YAGレーザ光源と、波長変換素子と、ケーシングと、カバー板とを有する。   The laser light source device of the present invention is a “laser light source device for a laser processing device”, and includes a YAG laser light source, a wavelength conversion element, a casing, and a cover plate.

「YAGレーザ光源」は、レーザビームを放射する。
「波長変換素子」は、YAGレーザ光源からのレーザビームの波長を「加工に適した波長」に変換する素子である。波長変換素子としては公知の適宜のものを用いることができる。「加工に適した波長」は、YAGレーザ光源からのレーザビームを波長変換した波長のうち「第4高調波の波長:266nm」である。この波長では、多くの金属で反射率が低く、加工用レーザ光を加工対象に有効に吸収させて加工を行なうことができる。
The “YAG laser light source” emits a laser beam.
The “wavelength conversion element” is an element that converts the wavelength of the laser beam from the YAG laser light source into a “wavelength suitable for processing”. As the wavelength conversion element, a known appropriate element can be used. The “wavelength suitable for processing” is “the wavelength of the fourth harmonic: 266 nm” among the wavelengths obtained by converting the wavelength of the laser beam from the YAG laser light source. At this wavelength, the reflectivity is low for many metals, and the processing laser light can be effectively absorbed by the object to be processed.

「ケーシング」は、YAGレーザ光源と波長変換素子とを収納するものである。   The “casing” is for housing the YAG laser light source and the wavelength conversion element.

「カバー板」は、ケーシングに開口されたレーザビーム射出孔を塞ぎ「波長変換素子により波長変換されたレーザビーム」を透過させる。   The “cover plate” closes the laser beam emission hole opened in the casing and transmits the “laser beam wavelength-converted by the wavelength conversion element”.

そして、このカバー板として、請求項1または2に記載の反射防止光学素子が用いられる。   The antireflection optical element according to claim 1 or 2 is used as the cover plate.

上記の如く、この発明によれば新規な反射防止光学素子を実現できる。
この発明の反射防止光学素子は、上記の如く「無機の光学材料」で構成されるので、耐熱性に優れており、上記の如く第1、第2の凹凸構造により「有効屈折率の不連続な階段状変化が無い」ので、高い反射防止機能を実現でき、第1、第2の凹凸構造の上記の如き構成により機械強度に優れ、また、回折による透過ビームのエネルギ損失が無い。
As described above, according to the present invention, a novel antireflection optical element can be realized.
Since the antireflection optical element of the present invention is composed of the “inorganic optical material” as described above, it has excellent heat resistance. As described above, the first and second concavo-convex structures provide “discontinuous effective refractive index”. Since there is no step change, ”a high antireflection function can be realized, and the first and second concavo-convex structures as described above have excellent mechanical strength, and there is no energy loss of the transmitted beam due to diffraction.

微細周期構造を説明図的に例示する図である。It is a figure which illustrates a fine periodic structure illustratively. 微細周期構造を形成するための金型の転写パターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transcription | transfer pattern of the metal mold | die for forming a fine periodic structure. 反射防止光学素子の実施例に対する比較例の微細周期構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the fine periodic structure of the comparative example with respect to the Example of an antireflection optical element. レーザ光源装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a laser light source device. 比較例の分光透過率特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral transmittance characteristic of a comparative example. 実施例を含む反射防止光学素子の分光透過率特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral transmittance characteristic of the antireflection optical element containing an Example.

以下、実施の形態を説明する。
先ず、微細周期構造の形成を説明する。
上記の如く、微細周期構造の周期はサブ波長領域であり、反射防止の対象となる波長も100nmオーダと小さいが、以下のようにして形成することができる。
即ち、金型による形状転写とエッチングとを組み合わせる。
Hereinafter, embodiments will be described.
First, formation of a fine periodic structure will be described.
As described above, the period of the fine periodic structure is in the sub-wavelength region, and the wavelength to be antireflection is as small as 100 nm, but can be formed as follows.
That is, the shape transfer by the mold and the etching are combined.

図1(a)に示すタイプの微細周期構造を形成する場合を説明する。
微細周期構造を形成する無機光学材料としては「石英ガラス」を平行平板にしたものを想定する。
製造の第1工程は、金型の作製である。
金型材料として、例えば、直径:100mmのシリコン基板を用い、その片面に、多数個の転写パターンを形成する。1個の転写パターンのサイズは例えば「5mm×5mm」であり、1枚のシリコン基板に200個程度の転写パターンを形成する。
A case where a fine periodic structure of the type shown in FIG.
As an inorganic optical material for forming a fine periodic structure, a “quartz glass” made of parallel plates is assumed.
The first manufacturing step is the production of a mold.
As the mold material, for example, a silicon substrate having a diameter of 100 mm is used, and a large number of transfer patterns are formed on one surface thereof. The size of one transfer pattern is, for example, “5 mm × 5 mm”, and about 200 transfer patterns are formed on one silicon substrate.

転写パターンは「FIBSEM装置」を用いて形成し、図1(a)に示す微細周期構造の凹凸を反転させた、図2に示すような断面形態のライン・アンド・スペースパターンを得る。
図2に示す転写パターンにおける符号M1−1、M1−2、M1−3で示す部分は、求める微細周期構造における第1の凹凸構造の頂部1−1、1−2、1−3等に対応する部分であり、符号M2−1、M2−2、M2−3で示す部分は、求める微細周期構造における第2の凹凸構造の頂部2−1、2−2、2−3等に対応する部分である。
The transfer pattern is formed using a “FIBSEM apparatus” to obtain a line-and-space pattern having a cross-sectional shape as shown in FIG. 2 in which the irregularities of the fine periodic structure shown in FIG.
The portions indicated by reference numerals M1-1, M1-2, and M1-3 in the transfer pattern shown in FIG. 2 correspond to the top portions 1-1, 1-2, 1-3, etc. of the first concavo-convex structure in the desired fine periodic structure. The portions denoted by reference numerals M2-1, M2-2, and M2-3 are portions corresponding to the top portions 2-1, 2-2, 2-3, etc. of the second concavo-convex structure in the desired fine periodic structure. It is.

上記の如く作製された金型の表面を「硫酸と過酸化水素水の混合液を用いるキャロ洗浄により洗浄」し、さらに、酸素ガス(O)を流しつつエキシマ光(エキシマレーザ光)を照射し、表面の有機物質を酸化除去する「エキシマ処理」を行い、さらに、フッ素系の離型処理剤により離型処理を行う。 The surface of the mold manufactured as described above is “cleaned by caro cleaning using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution”, and further irradiated with excimer light (excimer laser light) while flowing oxygen gas (O 2 ). Then, an “excimer treatment” for removing organic substances on the surface by oxidation is performed, and further a mold release treatment is performed with a fluorine-based mold release treatment agent.

一方、前記シリコン基板と同様の大きさ・形状の平行平板状の石英ガラス(以下「材料基板」と言う。)の片面に「シランカップリング処理」を行う。カップリング処理材料としてはKBM503(商品名 信越シリコーン社製)を水に溶かし、材料基板を表面処理した後、加熱硬化させる。   On the other hand, a “silane coupling process” is performed on one side of a parallel plate-like quartz glass (hereinafter referred to as “material substrate”) having the same size and shape as the silicon substrate. As a coupling treatment material, KBM503 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) is dissolved in water, the material substrate is surface-treated, and then cured by heating.

その後、有機溶剤により洗浄し、材料基板表面に「カップリング処理材料を1分子層」のみ残す。   Thereafter, the substrate is washed with an organic solvent, leaving only “a single molecular layer of the coupling treatment material” on the surface of the material substrate.

上記の処理を施された材料基板を樹脂吐出装置内にセットし、転写パターンの転写を行なう領域上に1チップ(1チップは、反射防止光学素子1単位)に対して0.3mgずつ、紫外線硬化樹脂(大日本インキ株式会社製 GRANDIC RC 8790)を、領域中心に向けてインクジェット法で塗布する。   The material substrate that has been subjected to the above processing is set in a resin discharge device, and 0.3 mg is applied to one chip (one chip is one unit of an antireflection optical element) on the region where the transfer pattern is transferred. A curable resin (GRANDIC RC 8790, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) is applied by an inkjet method toward the center of the region.

金型のほうも上記樹脂吐出装置内にセットし、転写パターンごとに上記紫外線硬化樹脂を0.3mg、同様にして塗布する。   The mold is also set in the resin discharge device, and 0.3 mg of the ultraviolet curable resin is applied in the same manner for each transfer pattern.

続いて、金型の上に材料基板を「紫外線硬化樹脂が塗布された転写部位」相互が合致するように載せて位置あわせし、自動加圧機により1MPaの加圧力により両者を密着させ、さらに、紫外光を20000mJ/cmのエネルギ密度で照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる。 Subsequently, the material substrate is placed on the mold so that the "transfer site coated with the UV curable resin" is aligned with each other, and the two are brought into close contact with each other by a pressure of 1 MPa by an automatic pressurizer, The ultraviolet curable resin is cured by irradiation with ultraviolet light at an energy density of 20000 mJ / cm 2 .

次に、紫外線硬化樹脂により相互に一体化した金型と材料基板を離型治具にセットして、材料基板を金型から離す。このとき、材料基板の表面はシランカップリング処理をされているので、紫外線硬化樹脂と強固に接着し、金型の表面はフッ素系の離型処理剤により離型処理がなされているので、硬化した紫外線硬化樹脂が金型表面に残らない。   Next, the mold and the material substrate integrated with each other by the ultraviolet curable resin are set on a release jig, and the material substrate is separated from the mold. At this time, since the surface of the material substrate has been subjected to silane coupling treatment, it is firmly bonded to the ultraviolet curable resin, and the surface of the mold is subjected to release treatment with a fluorine-based release treatment agent. UV cured resin does not remain on the mold surface.

かくして「金型表面の転写パターンが転写された紫外線硬化樹脂」の層が材料基板の表面に一体化して得られる。なお、金型は洗浄して繰り返し使用できる。   Thus, a layer of “ultraviolet curable resin to which the transfer pattern on the mold surface is transferred” is integrated with the surface of the material substrate. The mold can be washed and used repeatedly.

続いて、材料基板と同じ石英ガラスをダミー基板とし、チャンバ内にセットし、チャンバ内を4.0×10-4Torr以下に排気する。その後、RIE装置の上部電極パワーを1250ワット、下部電極(RF)のパワーを50ワットに設定し、CHFを17Sccm供給し、5分間エッチングを行う。 Subsequently, the same quartz glass as the material substrate is used as a dummy substrate, set in the chamber, and the inside of the chamber is evacuated to 4.0 × 10 −4 Torr or less. Thereafter, the upper electrode power of the RIE apparatus is set to 1250 watts, the power of the lower electrode (RF) is set to 50 watts, CHF 3 is supplied at 17 Sccm, and etching is performed for 5 minutes.

次に、ダミー基板をチャンバ内から取り出し、代わりに、上記転写パターンを転写された紫外線硬化樹脂と一体となった材料基板をチャンバ内にセットし、チャンバ内を4.0×10-4Torr以下に排気する。 Next, the dummy substrate is taken out from the chamber, and instead, the material substrate integrated with the ultraviolet curable resin to which the transfer pattern is transferred is set in the chamber, and the inside of the chamber is 4.0 × 10 −4 Torr or less. Exhaust.

その後、RIE装置の上部電極パワーを1250ワット、下部電極(RF)のパワーを300ワットに設定し、CHFを17Sccm供給し、120秒間ドライエッチングを行い、紫外線硬化樹脂上に転写された転写パターンを材料基板表面に転写する。ドライエッチングは、紫外線硬化樹脂が完全に除かれるまで「オーバエッチング」する。 Thereafter, the upper electrode power of the RIE apparatus is set to 1250 watts, the power of the lower electrode (RF) is set to 300 watts, CHF 3 is supplied at 17 Sccm, dry etching is performed for 120 seconds, and the transferred pattern is transferred onto the ultraviolet curable resin. Is transferred to the surface of the material substrate. Dry etching “over-etches” until the UV curable resin is completely removed.

このようにして、図1(a)に示すタイプの微細周期構造をライン・アンド・スペースパターンとして持つ反射防止光学素子が「同一基板上に多数個」得られる。以下、各素子をチップごとに分離することにより反射防止光学素子が得られる。   In this way, “a large number of antireflection optical elements having the fine periodic structure of the type shown in FIG. 1A as a line-and-space pattern” is obtained. Hereinafter, an antireflection optical element is obtained by separating each element for each chip.

上記の如き製造方法により、平行平板状の石英ガラスを基板材料として、図1(a)に示すタイプの微細周期構造として、以下の5種類のものを形成した。
各例とも、第1の凹凸構造の周期:Pを200nm、構造単位の高さ:H1を300nm、幅:Dを140nmとした。
第2の凹凸構造の構造単位の高さ:H2を、以下の5例のように変化させた。
例1(構造A) H2= 60nm
例2(構造B) H2=120nm
例3(構造C) H2=180nm
例4(構造D) H2=240nm
例5(構造E) H2=300nm 。
By the manufacturing method as described above, the following five types of fine periodic structures of the type shown in FIG. 1A were formed by using parallel plate-like quartz glass as a substrate material.
In each example, the period of the first uneven structure: P was 200 nm, the height of the structural unit: H1 was 300 nm, and the width: D was 140 nm.
The height of the structural unit of the second concavo-convex structure: H2 was changed as in the following five examples.
Example 1 (Structure A) H2 = 60 nm
Example 2 (Structure B) H2 = 120 nm
Example 3 (Structure C) H2 = 180 nm
Example 4 (Structure D) H2 = 240 nm
Example 5 (Structure E) H2 = 300 nm.

周期:P=200nm、幅:D=140nmであるので、
P−D=60nm、D/2=70
であり、これらは、反射防止光学素子の満足すべき条件:
0<P−D≦D/2
を満足する。
Since the period: P = 200 nm and the width: D = 140 nm,
PD = 60 nm, D / 2 = 70
These are the satisfactory conditions for an anti-reflection optical element:
0 <P−D ≦ D / 2
Satisfied.

一方、条件:
0.4H1≦H2≦0.8H1
を満足するのは、構造:B〜Dである。
一方、「比較例」として、図3に示す如き微細周期構造をもった反射防止光学素子を2例作製した。
図3に示す如く、比較例の微細周期構造は、図1(a)に示すタイプの微細周期構造の第2の凹凸構造の高さ:H2を0とし「第2の凹凸構造の占めている部分」を平坦な面としたものである。なお、材質としての無機光学材料は、上記実施例のものと同じく石英ガラスである。
Meanwhile, conditions:
0.4H1 ≦ H2 ≦ 0.8H1
The structures: BD are satisfied.
On the other hand, two “antireflection optical elements” having a fine periodic structure as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, in the fine periodic structure of the comparative example, the height of the second concavo-convex structure of the fine periodic structure of the type shown in FIG. The “part” is a flat surface. In addition, the inorganic optical material as a material is quartz glass like the thing of the said Example.

図3の如く、断面山形三角形状の配列周期をP0、高さをH0、幅をD0とする。   As shown in FIG. 3, it is assumed that the arrangement period of the triangular cross section is P0, the height is H0, and the width is D0.

第1の比較例(構造1)
H0=300nm
D0=105nm
P0=150nm 。
First comparative example (Structure 1)
H0 = 300nm
D0 = 105nm
P0 = 150 nm.

第2の比較例(構造2)
H0=300nm
D0=140nm
P0=200nm 。
上記構造A〜E、構造1および2について、分光透過率を調べた。
先ず、構造1と構造2についての分光透過率を、図5に示す。
構造1は、波長:220nm以上の広い波長領域において99%以上の極めて良好な透過率特性を示す。これは、微細周期構造の周期:P=150nmと極めて小さいことによる。因みに波長:266nmに対しては0.996(=99.6%)である。
Second comparative example (Structure 2)
H0 = 300nm
D0 = 140 nm
P0 = 200 nm.
Spectral transmittance was examined for the structures A to E and structures 1 and 2.
First, spectral transmittances for the structures 1 and 2 are shown in FIG.
Structure 1 exhibits extremely good transmittance characteristics of 99% or more in a wide wavelength region of wavelength: 220 nm or more. This is because the period of the fine periodic structure is as extremely small as P = 150 nm. Incidentally, for the wavelength: 266 nm, it is 0.996 (= 99.6%).

構造2は、波長:300nm以上の光に対しては構造1に劣らず良好な透過率特性を示すが、波長:300nm以下の光では透過率が低下する。無機光学材料である石英ガラスの反射率は、波長:266nmに対して0.04であり、透過率としては96%である。   The structure 2 exhibits good transmittance characteristics for light with a wavelength of 300 nm or more, which is not inferior to that of the structure 1, but the transmittance is lowered for light with a wavelength of 300 nm or less. The reflectance of quartz glass, which is an inorganic optical material, is 0.04 with respect to the wavelength: 266 nm, and the transmittance is 96%.

構造2の場合、波長:266nmに対しての透過率は97%に至らず、微細周期構造を形成するメリットが少ない。   In the case of the structure 2, the transmittance with respect to the wavelength: 266 nm does not reach 97%, and there are few merits of forming a fine periodic structure.

実施例として挙げた構造A〜Eについての分光透過率特性を図6に示す。
構造A〜Eは何れも、300nm以上の波長領域において、良好な透過率特性を示すが、波長:250〜300nmの範囲で見ると、構造B〜Eが優れており、波長:266nmでの値を見ると、構造Bにおいて0.977、構造Cにおいて0.986、構造Dにおいて0.989、構造Eにおいて0.99であり、極めて優れている。
FIG. 6 shows the spectral transmittance characteristics of the structures A to E mentioned as examples.
All of the structures A to E show good transmittance characteristics in the wavelength region of 300 nm or more, but when viewed in the wavelength range of 250 to 300 nm, the structures B to E are excellent, and the value at the wavelength of 266 nm. Is 0.977 in the structure B, 0.986 in the structure C, 0.989 in the structure D, and 0.99 in the structure E, which are extremely excellent.

従って、分光透過率特性の面で見ると優れているのは、比較例における構造1と実施例における構造B〜Eである。   Accordingly, the structure 1 in the comparative example and the structures B to E in the example are superior in terms of spectral transmittance characteristics.

次に、これらの構造1、2、A〜Eについて、その機械強度を以下のように調べた。微細周期構造が極めて微細であるため、物理的な外力を作用させた強度を調べるのは困難であることに鑑み、超音波洗浄機(アズワン社製 VS−700)により46KHzの周波数による超音波に10分さらしたのち、微細周期構造の状態を顕微鏡で検査する方法により評価した。   Next, the mechanical strength of these structures 1, 2, and A to E was examined as follows. Since the fine periodic structure is extremely fine, it is difficult to examine the strength by applying a physical external force, so that ultrasonic waves with a frequency of 46 KHz are obtained by an ultrasonic cleaner (VS-700 manufactured by ASONE). After 10 minutes exposure, the state of the fine periodic structure was evaluated by a method of examining with a microscope.

その結果、構造2、構造A〜Dにおいては、微細周期構造に全く変化が見られなかったが、構造1、構造Eにおいては数μmオーダの「欠陥」が認められた。   As a result, in structure 2 and structures A to D, no change was observed in the fine periodic structure, but in structure 1 and structure E, “defects” on the order of several μm were recognized.

なお、上記の各構造の作製難易度についてみると、構造1では微細周期構造の周期:Pが150nmと小さいために、作製は難しい。他の構造では作製は容易である。   In terms of the difficulty of manufacturing each structure, the structure 1 is difficult to manufacture because the period P of the fine periodic structure is as small as 150 nm. Other structures are easy to make.

以上の結果を、まとめると以下のように表すことができる。
透過率特性、機械強度、作製難易度について、「極めて良」、「良好」、「不良」で示す。
The above results can be summarized as follows.
The transmittance characteristics, the mechanical strength, and the production difficulty are indicated by “very good”, “good”, and “bad”.

構造 透過率特性 機械強度 作製難易度
1 極めて良 不良 不良
2 不良 良好 良好
A 不良 良好 良好
B 良好 良好 良好
C 良好 良好 良好
D 良好 良好 良好
E 極めて良 不良 不良 。
Structure Transmission characteristics Mechanical strength Production difficulty
1 Very good Defect Defect
2 Good Good Good
A Defect Good Good Good
B Good Good Good
C Good Good Good
D Good Good Good
E Very good, bad, bad.

この結果に基づき、透過率特性・機械強度・製造容易性の点から見ると、実施例に示した構造B〜Dが適していることが分かる。   Based on this result, it can be seen that the structures B to D shown in the examples are suitable from the viewpoint of transmittance characteristics, mechanical strength, and manufacturability.

即ち、構造B〜Dは、無機光学材料による基板の表面に、断面三角形状で1次元の微細周期構造を形成してなり、所定の波長領域内で反射防止効果を有する反射防止光学素子であって、微細周期構造は、高さ:H1、幅:Dで断面山形三角形の構造単位を周期:P1(>D1)で配列してなる第1の凹凸構造と、この第1の凹凸構造における隣接構造単位間に、凹凸の高さ:H2が、
0.4H1≦H2≦0.8H1
を満足する、断面山形三角形の構造単位による第2の凹凸構造が形成され、第1の凹凸構造における構造単位の幅:Dは周期:Pに対し、
0<P−D≦D/2
を満足し、且つ、周期:Pが、波長領域の最短波長よりも短く、第1及び第2の凹凸構造は、平坦部のない楔形の凹部を形成し、最短波長に対して回折光を発生しない周期構造となっている。
That is, the structures B to D are antireflection optical elements in which a one-dimensional fine periodic structure having a triangular cross section is formed on the surface of a substrate made of an inorganic optical material and has an antireflection effect within a predetermined wavelength region. The fine periodic structure includes a first concavo-convex structure in which structural units having a height: H1, a width: D, and a mountain-shaped triangular cross section are arranged with a period: P1 (> D1), and the first concavo-convex structure. Between structural units, the height of irregularities: H2
0.4H1 ≦ H2 ≦ 0.8H1
The second concavo-convex structure is formed by the structural unit having a triangular triangular cross section, and the width of the structural unit in the first concavo-convex structure: D is a period: P
0 <P−D ≦ D / 2
And the period P is shorter than the shortest wavelength in the wavelength region, and the first and second concavo-convex structures form a wedge-shaped concave portion without a flat portion, and generate diffracted light for the shortest wavelength. It has a periodic structure that does not.

また、無機光学材料が石英ガラスであり、第1の凹凸構造の構造単位の高さ:H1および周期:P1が100nm〜200nmで、第2の凹凸構造の構造単位が、第1の凹凸構造の隣接する構造単位間に1つ形成され、波長:266nmの光に対する透過率が97%以上である。   Further, the inorganic optical material is quartz glass, the height of the structural unit of the first concavo-convex structure: H1 and the period: P1 is 100 nm to 200 nm, and the structural unit of the second concavo-convex structure is the first concavo-convex structure. One is formed between adjacent structural units, and the transmittance for light with a wavelength of 266 nm is 97% or more.

図4は、レーザ光源装置の実施の1形態を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the laser light source device.

このレーザ光源装置はレーザ加工装置用、YAGレーザ光源41と、YAGレーザ光源41からのレーザビームの波長を加工に適した波長に変換する波長変換素子43と、YAGレーザ光源41と波長変換素子43とを収納するケーシング45と、ケーシング45に開口されたレーザビーム射出孔45Aを塞ぐとともに、波長変換素子43により波長変換されたレーザビーム(波長:266nm)を透過させるカバー板47を有する。   This laser light source device is for a laser processing apparatus, a YAG laser light source 41, a wavelength conversion element 43 that converts the wavelength of a laser beam from the YAG laser light source 41 into a wavelength suitable for processing, a YAG laser light source 41, and a wavelength conversion element 43. And a cover plate 47 that closes the laser beam emission hole 45A opened in the casing 45 and transmits the laser beam (wavelength: 266 nm) wavelength-converted by the wavelength conversion element 43.

このカバー板47として、上に説明した構造B〜Dの任意の1を有する反射防止光学素子を用いる。
構造B〜Dを有する反射防止光学素子は機械強度に優れているから、図4のように、ケーシング43の外壁に「剥き出し」で設けることができ、光源装置の取り扱いが容易である。
また、反射率が極めて低いため、カバー板47により反射されてYAGレーザ光源41へ戻る戻り光は実質的に無く、戻り光による発振効率の低下を防止できる。また、ケーシング内部が密閉されることにより、YAGレーザ光源41や波長変換素子43への塵埃等の付着が減少し、素子の発生不良が低減される。
As the cover plate 47, an antireflection optical element having any one of the structures B to D described above is used.
Since the antireflection optical element having the structures B to D is excellent in mechanical strength, it can be provided “exposed” on the outer wall of the casing 43 as shown in FIG. 4, and the light source device can be easily handled.
Further, since the reflectivity is extremely low, there is substantially no return light reflected by the cover plate 47 and returning to the YAG laser light source 41, and a decrease in oscillation efficiency due to the return light can be prevented. Further, by sealing the inside of the casing, the adhesion of dust and the like to the YAG laser light source 41 and the wavelength conversion element 43 is reduced, and the generation failure of the element is reduced.

1−1、1−2、1−3 第1の凹凸構造をなす構造単位
2−2、2−2、2−3 第2の凹凸構造をなす構造単位
1-1, 1-2, 1-3 Structural units forming the first concavo-convex structure
2-2, 2-2, 2-3 Structural unit forming the second uneven structure

WO2005/010572号公報WO2005 / 010572 Publication 特開2006−185562号公報JP 2006-185562 A

Claims (3)

無機光学材料による基板の表面に、断面三角形状で1次元の微細周期構造を形成してなり、所定の波長領域内で反射防止効果を有する反射防止光学素子であって、
上記微細周期構造は、高さ:H1、幅:Dで断面山形三角形の構造単位を周期:P(>D)で配列してなる第1の凹凸構造と、この第1の凹凸構造における隣接構造単位間に、凹凸の高さ:H2が、
0.4H1≦H2≦0.8H1
を満足する、断面山形三角形の構造単位による第2の凹凸構造が形成され、
上記第1の凹凸構造における構造単位の幅:D上記周期:Pに対し、
0<P−D≦D/2
を満足し、且つ、上記周期:Pが、上記波長領域の最短波長よりも短く、
上記第1及び第2の凹凸構造は、平坦部のない楔形の凹部を形成し、上記最短波長に対して回折光を発生しない周期構造となっていることを特徴とする反射防止光学素子。
An anti-reflection optical element having a one-dimensional fine periodic structure with a triangular cross section on the surface of a substrate made of an inorganic optical material and having an anti-reflection effect within a predetermined wavelength region,
The fine periodic structure includes a first concavo-convex structure formed by arranging structural units having a height: H1, a width: D, and a cross-sectional angle triangle with a period: P (> D), and an adjacent structure in the first concavo-convex structure. Between units, the height of the unevenness: H2
0.4H1 ≦ H2 ≦ 0.8H1
The second concavo-convex structure is formed by the structural unit having a triangular triangular cross-section satisfying
The width of the structural unit in the first concavo-convex structure : D is the period: P ,
0 <P−D ≦ D / 2
And the period P is shorter than the shortest wavelength in the wavelength region,
The antireflection optical element, wherein the first and second concavo-convex structures have a periodic structure that forms a wedge-shaped concave portion without a flat portion and does not generate diffracted light with respect to the shortest wavelength.
請求項1記載の反射防止光学素子において、
無機光学材料が石英ガラスであり、
第1の凹凸構造の構造単位の高さ:H1および周期:Pが100nm〜200nmであり、
第2の凹凸構造の構造単位が、第1の凹凸構造の隣接する構造単位間に1つ形成され、
波長:266nmの光に対する透過率が97%以上であることを特徴とする反射防止光学素子。
The antireflection optical element according to claim 1,
The inorganic optical material is quartz glass,
The height of the structural unit of the first concavo-convex structure: H1 and the period: P is 100 nm to 200 nm,
One structural unit of the second uneven structure is formed between adjacent structural units of the first uneven structure,
An antireflection optical element having a transmittance of 97% or more for light having a wavelength of 266 nm.
レーザ加工装置用のレーザ光源装置であって、
YAGレーザ光源と、
このYAGレーザ光源からのレーザビームの波長を加工に適した波長に変換する波長変換素子と、
上記YAGレーザ光源と波長変換素子とを収納するケーシングと、
このケーシングに開口されたレーザビーム射出孔を塞ぎ、上記波長変換素子により波長変換されたレーザビームを透過させるカバー板と、を有し、
上記カバー板として、請求項1または2に記載の反射防止光学素子を用いたことを特徴とするレーザ光源装置。
A laser light source device for a laser processing device,
A YAG laser light source;
A wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser beam from the YAG laser light source into a wavelength suitable for processing;
A casing for housing the YAG laser light source and the wavelength conversion element;
A cover plate for closing the laser beam emission hole opened in the casing and transmitting the laser beam wavelength-converted by the wavelength conversion element;
A laser light source device using the antireflection optical element according to claim 1 or 2 as the cover plate.
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