JP6080684B2 - 赤外光学膜、円偏光ミラー、円偏光ミラーを備えたレーザ加工機、および赤外光学膜の製造方法 - Google Patents
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Description
従来の赤外光学膜では、Au膜上のZnSeまたはZnSは密着強化層であり、その上に交互に形成された低屈折材のThF4と高屈折材のZnSeまたはZnSが主に赤外光学膜全体の性能および性質を担っていた。図15に、特許文献1の赤外光学膜を形成した円偏光ミラーの反射率とS波とP波の位相差(以降は単に位相差と表現する)を示す。波長10.6μmにおける反射率と位相差は、それぞれ99.2%,91.5度である。
設計波長λ=10.6μm
基板 Si( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1220 nm )
第2層 Ge(660 nm )
第3層 ZnS(1210 nm )
第4層 Ge(590 nm )
第5層 YF3(940 nm )
第6層 ZnS(1410 nm )
第7層 YF3(1030 nm )
第8層 ZnS(960 nm )
総膜厚8.1μm
かっこ内は各層の膜厚を示す。以降同じ。
ここで、第1層〜第4層が第二の多層群4、第5層〜第8層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=10.6μm
基板 Si( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1070 nm )
第2層 Ge(570 nm )
第3層 ZnS(1010 nm )
第4層 Ge(490 nm )
第5層 ZnS(880 nm )
第6層 Ge(580 nm )
第7層 YbF3(410 nm )
第8層 ZnS(2250 nm )
第9層 YbF3(320 nm )
第10層 ZnS(1530 nm )
総膜厚9.2μm
設計波長λ=10.6μm
基板 Si( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1220 nm )
第2層 Ge(660 nm )
第3層 ZnS(1220 nm )
第4層 Ge(560 nm )
第5層 YF3(1250 nm )
第6層 ZnS(1180 nm )
第7層 YF3(1250 nm )
第8層 ZnS(850 nm )
総膜厚8.3μm
実施の形態2では、本発明による赤外光学膜の製造方法の例について説明する。本発明の赤外光学膜の作製には、真空蒸着装置を用いることができる。真空蒸着法とは、真空引きされた真空容器内において蒸着材料にエネルギーを投入し、蒸発した材料を直上に備えた基板へ付着させて膜を形成する方法である。赤外光学膜の形成方法は、真空蒸着法に限らず、スパッタリング法やCVD法,MBE法などであってもよい。
実施の形態3では、本発明による赤外光学膜を形成したCO2レーザ用円偏光ミラーを種々作製し、実施例2〜8としてその光学特性を測定した結果を示す。
設計波長λ=10.6μm
基板 Cu( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1220 nm )
第2層 Ge(660 nm )
第3層 ZnS(1210 nm )
第4層 Ge(590 nm )
第5層 YF3(940 nm )
第6層 ZnS(1410 nm )
第7層 YF3(1030 nm )
第8層 ZnS(960 nm )
総膜厚8.1μm
ここで、第1層〜第4層が第二の多層群4、第5層〜第8層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=10.6μm
基板 Cu( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1170 nm )
第2層 Ge(620 nm )
第3層 ZnS(1120 nm )
第4層 Ge(560 nm )
第5層 ZnS(970 nm )
第6層 Ge(370 nm )
第7層 MgF2(1100 nm )
第8層 ZnS(1110 nm )
総膜厚7.1μm
ここで、第1層〜第6層が第二の多層群4、第7層〜第8層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=10.6μm
基板 Cu( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1090 nm )
第2層 Ge(670 nm )
第3層 ZnS(1230 nm )
第4層 Ge(620 nm )
第5層 ZnS(1170 nm )
第6層 Ge(500 nm )
第7層 YbF3(1140 nm )
第8層 ZnS(1470 nm )
第9層 YbF3(970 nm )
第10層 ZnS(900 nm )
総膜厚9.9μm
ここで、第1層〜第6層が第二の多層群4、第7層〜第10層が第一の多層群3を構成する。
の多層群4を設けた赤外光学膜を形成したCO2レーザ用円偏光ミラーである。フッ化物として、YbF3を用いた。図7に、本発明による実施例4の赤外光学膜を形成したCO2レーザ用円偏光ミラーの反射率と位相差を示す。波長10.6μmにおける反射率と位相差は99.9%と90.2度であり、特許文献1の赤外光学膜より優れた光学性能が得られた。また、位相差の波長依存性に関しては、特許文献1の赤外光学膜と同様に緩やかな波長依存性を実現した。
設計波長λ=10.6μm
基板 Si( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1140 nm )
第2層 Ge(650 nm )
第3層 ZnS(1200 nm )
第4層 Ge(620 nm )
第5層 ZnS(1180 nm )
第6層 Ge(770 nm )
第7層 YF3(700 nm )
第8層 ZnS(1330 nm )
第9層 MgF2(1010 nm )
第10層 ZnS(1160 nm )
総膜厚9.9μm
ここで、第1層〜第6層が第二の多層群4、第7層〜第10層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=9.3μm
基板 Be( 5 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1090 nm )
第2層 Ge(560 nm )
第3層 ZnS(1090 nm )
第4層 Ge(460 nm )
第5層 YF3(1050 nm )
第6層 ZnS(1160 nm )
第7層 YF3(860 nm )
第8層 ZnS(860 nm )
総膜厚7.2μm
ここで、第1層〜第4層が第二の多層群4、第5層〜第8層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=9.3μm
基板 Cu( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1050 nm )
第2層 Ge(550 nm )
第3層 ZnS(1150 nm )
第4層 Ge (500 nm )
第5層 ZnS(1080 nm )
第6層 Ge(400 nm )
第7層 YbF3(1140 nm )
第8層 ZnS(1230 nm )
第9層 YF3(890 nm )
第10層 ZnS(760 nm )
総膜厚8.8μm
ここで、第1層〜第6層が第二の多層群4、第7層〜第10層が第一の多層群3を構成する。
実施の形態4では、実施例1〜7の赤外光学膜を形成したCO2レーザ用円偏光ミラーをレーザ加工機に搭載し、加工レーザ光の偏光度を評価した結果を示す。ここで、偏光度は偏光異方性の度合いを表す指標であり、一方向に偏光した直線偏光のレーザ光では0%、完全な円偏光のレーザ光では100%が得られる。
以上では、第一の多層群の高屈折層の材料、および第二の多層群の低屈折層の材料をZnSとした例を示した。ここでは、これら第一の多層群の高屈折層の材料、および第二の多層群の低屈折層の材料を、ZnSと光学特性および力学的な特性が近いZnSeとした例を示す。
設計波長λ=10.6μm
基板 Cu( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnSe(1120 nm )
第2層 Ge(660 nm )
第3層 ZnSe(1130 nm )
第4層 Ge(620 nm )
第5層 YbF3(1130 nm )
第6層 ZnSe(1190 nm )
第7層 YbF3(940 nm )
第8層 ZnSe(800 nm )
総膜厚7.7μm
ここで、第1層〜第4層が第二の多層群4、第5層〜第8層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=10.6μm
基板 Cu( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnSe(1050 nm )
第2層 Ge(680 nm )
第3層 ZnSe(1130 nm )
第4層 Ge(640 nm )
第5層 ZnSe(1100 nm )
第6層 Ge(570 nm )
第7層 YF3(1010 nm )
第8層 ZnSe(1360 nm )
第9層 YF3(870 nm )
第10層 ZnSe(770 nm )
総膜厚9.3μm
ここで、第1層〜第6層が第二の多層群4、第7層〜第10層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=10.6μm
基板 Si( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnSe(1090 nm )
第2層 Ge(670 nm )
第3層 ZnSe(1120 nm )
第4層 Ge(650 nm )
第5層 ZnSe(1110 nm )
第6層 Ge(800 nm )
第7層 YF3(810 nm )
第8層 ZnSe(1190 nm )
第9層 YbF3(980 nm )
第10層 ZnSe(840 nm )
総膜厚9.4μm
ここで、第1層〜第6層が第二の多層群4、第7層〜第10層が第一の多層群3を構成する。
設計波長λ=10.6μm
基板 Cu( 10 mm )
反射層 Au(100 nm )
第1層 ZnS(1220 nm )
第2層 Ge(660 nm )
第3層 ZnS(1240 nm )
第4層 Ge(780 nm )
第5層 MgF2(850 nm )
第6層 ZnSe(1150 nm )
第7層 MgF2(790 nm )
第8層 ZnSe(1040 nm )
総膜厚7.9μm
ここで、第1層〜第4層が第二の多層群4、第5層〜第8層が第一の多層群3を構成する。
Claims (7)
- 基板上に形成された光学反射膜を覆うように形成された赤外光学膜であって、ZnSまた
はZnSeで形成された第一の高屈折層と、この第一の高屈折層の材料よりも屈折率が小さい材料のフッ化物で形成された第一の低屈折層とを交互に配置した層構成の第一の多層群と、この第一の多層群よりも前記光学反射膜側に位置し、Geで形成された第二の高屈折層とZnSまたはZnSeで形成された第二の低屈折層とを、前記光学反射膜と接する層が前記第二
の低屈折層となり、前記第一の多層群に接する層が前記第二の高屈折層となるよう交互に配置した層構成の第二の多層群とを有し、前記第一の多層群は、前記第一の低屈折層が前記第二の多層群に接する層となるよう形成されており、総膜厚に対する前記第一の低屈折層の膜厚の割合が10〜29%であることを特徴とする赤外光学膜。 - 前記第一の低屈折層の材料が、YF3、YbF3、MgF2、のうちの少なくとも1種を含むこと
を特徴とする請求項1に記載の赤外光学膜。 - 請求項1または2に記載の赤外光学膜を有することを特徴とする円偏光ミラー。
- 請求項3に記載の円偏光ミラーを備えたことを特徴とするレーザ加工機。
- 請求項2に記載の赤外光学膜の製造方法であって、前記第一の低屈折層の材料にYF3ま
たはYbF3が含まれる場合、YF3またはYbF3の前記第一の低屈折層を、基板の温度20℃〜
140℃の範囲内の温度で形成することを特徴とする赤外光学膜の製造方法。 - 請求項1または2に記載の赤外光学膜の製造方法において、前記第一の低屈折層をIAD法により形成することを特徴とする赤外光学膜の製造方法。
- 請求項1または2に記載の赤外光学膜の製造方法において、前記第一の多層群を前記第二の多層群よりも低圧の環境下で形成することを特徴とする赤外光学膜の製造方法。
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