JPH01112201A

JPH01112201A - 光学素子

Info

Publication number: JPH01112201A
Application number: JP62269578A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Obayashi; 寧大林
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1989-04-28
Also published as: US5048942A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光学結晶やレンズ等の素子本体の表面に反射
防止処理を施した光学素子に関する。

〔従来の技術〕

光学結晶、レンズ等は一般に表面反射によって、入出力
パワーか低減する。例えは、これらをガラスで形成する
と、可視光に対して入出射面合わせて約８％の反射損失
かあり、またＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏ３のような屈折率２，２
〜２．３の光学結晶で形成すると、約３０％の反射損失
がある。このような表面反射による損失を防止するため
に、光学結晶。

レンズ等の光の入出射面に表面反射防止処理を施す必要
かある。このような処理として従来では入出射面にスパ
ッタリングあるいは電子ビーム蒸着によって透明な酸化
物薄膜を形成していた。例えば、ガラス、あるいはＴ−
ＩＮｂＯ３等の光学結晶に膜厚１００ナノｍ程度の透明
な酸化物薄膜を１〜３層形成していた。このような酸化
物薄膜によって反射損失を１％以内にすることができる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、酸化物薄膜をスパッタリングあるいは電子ビ
ーム蒸着で作成する場合には、光学結晶。

レンズ等の薄膜形成面は、高温にさらされる。例えばス
パッタリングを１０数分行なったときには薄膜形成面の
温度は２００°Ｃ以上に上昇する。このなめ、光学結晶
、レンズ等が低温域に相転移点をもつなど熱的に弱い材
料で形成されているときには直接薄膜を形成することが
できず表面反射防止処理を施すことかできないという問
題があった。

また、理論通りに薄膜か形成されなかった場合には、薄
膜を何らかの仕方で取除き再度形成する必要があるので
、所望の性能をもつ表面反射防止処理を施ずのに手間が
かかるという問題かあった。

本発明は、光学結晶、レンズ等の素子本体に影響を与え
ずに表面反射防止処理を施すことの可能な構造の光学素
子を提供することを目的としている。

本発明はさらに、光を信頼性良く出射させることの可能
な簡単な構造でかつ小型化に適した光学素子を提供する
ことを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、素子本体と、素子本体の光の入出射面に設け
られた所定の屈折率をもつガラス部材とを備え、前記ガ
ラス部材は前記素子本体に所定の屈折率をもつ透明な接
着材料によって密着されるようになっていることを特徴
とする光学素子によって上記従来技術の問題点を改善す
るものである。

〔作用〕

本発明では、素子本体の光の入出射面に所定の屈折率を
もつ透明な接着材料によって所定の屈折率をもつガラス
部材を密着させており、ガラス部材、接着材料の屈折率
によって素子本体の表面反射を低減させることができる
。ところでこの光学素子を組立てる際には、素子本体に
ガラス部材を接着させるだけで良いので、素子本体か熱
的に弱い結晶であっても素子本体に影響を与えず、さら
には光学素子自体をコンパクトなものにすることがてき
る。さらに素子本体の光の入出射面以外の面に被覆を施
せは、素子本体か潮解性を有する結晶であっても、潮解
を防止できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る光学素子の第１の実施例の構成図
である。

第１図の光学素子は、素子本体１と、素子本体１の光の
入出射面に設けられたガラス部材２とを備え、ガラス部
材２は透明な接着剤３によって素子本体１に接着されて
いる。素子本体１は、例えばレーザ光の入射で第２高調
波を発生ずる非線形光学結晶で形成されている。またガ
ラス部材２は例えば薄板ガラスからなり、透明な接着剤
３には、例えは一般的な紫外線硬化のものが用いられる
。

なお素子本体１として結晶ＫＮｂｏ３を用いる場合、Ｋ
ＮｂＯ３は２３２℃に相転移点をもつため、従来のよう
に薄膜形成によって表面反射防止処理を行なうと結晶か
割れる恐れかあるか本実施例では素子本体１に熱を加え
ずに表面反射防止処理を行なうので、素子本体１に何ら
の影響をも与えない。

このような構成の光学素子において素子本体１に結晶Ｋ
ＮｂＯ３が用いられている場合の反射損失を説明する。

なお以下の説明では屈折率の波長分散を無視し、結晶Ｋ
ＮｂＯ３の屈折率ｎを２．３．ガラス部材２の屈折率ｎ
１を１．５．接着剤３の屈折率ｎ２を１．５とする。

先づ、素子本体１ずなわち結晶ＫＮｂＯ３だけの場合の
反射率を計算すると、入射面、出射面のいずれか一方で
の反射率Ｒは、Ｃ（１，０−２，３）／（１，０＋２．３）　〕２＝０
．１５５　　　　　　　　　　　　・・・・・・（１）
となり、入射面、出射面の両面での反射率Ｒ８ｆは、多
重反射を無視すると、Ｒｏ、＝Ｒ＋Ｒ（１−Ｒ）＝２Ｒ−Ｒ，２−０．２８６
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・
（２）となって、反射損失は約２９％となる。なお（１
）式においてｒｌ＋）は大気の屈折率である。

これに対してガラス部材２を接着剤３によって接着した
ときには、大気とガラス部材２との界面の反射率Ｒ１は
、Ｒ１−Ｃ（ｎｏ−ｎｌ）／　（ｎｏ　＋ｎ１　）　：］
　２−Ｏ，０４・・・・・・（３）となり、またガラス部材２と接着剤３との界面の反射率
Ｒ２は、Ｒ２＝Ｃ（ｎｌ　Ｒ２）／（ｎ１＋ｎ２　））２−〇　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
・・・（４）となり、また接着剤３と素子本体１との界
面の反射率Ｒ３は、Ｒ３−Ｃ（Ｒ２−ｎ）／　（ｎ２＋ｎ）　３２−〇、０
４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・
・・（５）となり、全体の反射率Ｒ８ｆは、多重反射を
無視すると、Ｒｏｆ−ｎ１＋Ｒ２（１−Ｒ１）＋Ｒ３（ｉ　　Ｊ　）　十Ｒ３（ｉ　　Ｆ２　）十Ｒ２
（１−Ｆ３）十Ｒ１（１−Ｆ４）叫・・（６）となる。

但し、ｒｌ　、　Ｆ２　、　Ｆ３．Ｆ４はそれぞれｒｌ−ｎ１＋Ｒ２（１−Ｒ１）　　　・旧・・（７）ｒ
２＝Ｒ１＋Ｒ２（Ｉ　　Ｒ１）＋Ｒ３（１−ｒｌ）　　　　　・・団・（８）Ｆ３−ｎ
１＋Ｒ２（１−Ｒ１）＋Ｒ３（１−ｒｌ　）＋Ｒ３（１−Ｆ２）　　　　　　＝・目−（９）ｒ４＝
Ｒ１＋Ｒ２（１−Ｒ１）十Ｒ３（１−ｒｌ）＋Ｒ３（１−Ｆ２）＋Ｒ２（１−Ｆ
３）　　　　　叫−（１０）である。（６）式乃至（１
０）式に（３）　、　（４）　、　（５）式で求めた値
を代入すると、Ｒｏｆ＝　０　、１５０　　　　　　　　　−団−（１
１）となり、反射損失は約１５％になる。これを素子本
体１だけの場合と比べると、反射損失を約１４％減少さ
せることかできる。

第２図、第３図はそれぞれ第１図に示す光学素子の変形
例を示す図である。第１図の光学素子では、ガラス部材
２に表面反射防止用のコーテイング膜か形成されていな
いが、第２図の光学素子では、ガラス部材２の大気との
界面にコーテイング膜４か形成されており、また第３図
の光学素子では、ガラス部材２の大気との界面。

および接着剤３との界面にそれぞれコーティング膜４．
５が形成されている。コーテイング膜４゜５の材料とし
ては、低屈折物質としてＭ、Ｆ２（ｎ＝１．３８）、Ｓ
、０２　（ｎ＝１．４６）、ＡｆＪ２ｏ３　（ｎ−１，
６３）、高屈折物質としてＺｒＯ２（ｎ＝２．０）、Ｔ
、０２　（ｎ＝２．２）などがある。

第２図の光学素子では、コーテイング膜４により反射率
Ｒ１をほとんど“′０″にすることができるので、（４
）〜（１０）式により全体の反射率Ｒ８ｆは、Ｒｏｆ＝
０．０７８　　　　　　　　　　・・・・・・（１２）
となり、反射損失は約８％となって、素子本体１だけの
場合に比べて反射損失を約２１％減少させることができ
る。

さらに第３図の光学素子では、コーテイング膜４．５に
より反射率Ｒ、Ｒ３をほとんど“０′。

にすることかできるので、全体の反射率Ｒ８ｆは、Ｒｅ
ｆ中０　　　　　　　　　　　　　・旧・−（１３）と
なり、反射損失をなくすことが可能となる。

第４図は第１図および第２図の各々の構成によって得ら
れる理論透過率曲線ＣＶＩ、ＣＶ２を結晶のみの場合の
理論透過率曲線ＣｖＯと比較して示した図である。なお
、第２図の光学素子のコーテイング膜４は、Ｎｄ　：Ｙ
ＡＧレーサ（波長λ−１０６４ナノｍ）用とした。第４
図から明かなように、例えば波長λが１０６４ナノｍの
光では、透過率は、結晶のみの場合に約７３％であるの
に対し、第１図の光学素子では約８５％、第２図の光学
素子では約９３％になり、反射損失を著しく減少させる
ことかわかる。

このように、第１の実施例によれば、所定の屈折率をも
つガラス部材２を所定の屈折率の接着剤３で素子本体１
に接着させることたけにより反射損失を減少させること
ができるので、素子本体１が熱的に弱い結晶等であって
もこれに熱を加えずに極めて容易に表面反射防止処理を
施すことかできる。

第５図は本発明に係る光学素子の第２の実施例の構成図
である。第５図の光学素子では、素子本体１の入出射面
にガラス部材２が透明な接着剤３によって接着されてい
るとともに素子本体１のその他の面にはシリコンゴム等
の被覆８か繕され素子本体１の表面が大気にさらされな
いようになっている。なお、ガラス部材２の片面あるい
は両面には必要に応じコーティング膜４，５が予め形成
されている。

このような構成では、さらに素子本体１を保護すること
ができて、特に素子本体１か尿素結晶やＫＤＰのような
潮解性をもつ結晶の場合に素子本体１の潮解をも有効に
防止できる。

なお、」ｌ述した第１および第２の実施例の光学素子の
ように素子本体１とガラス部材２とを透明な接着剤３で
接着するかわりに、第６図に示すように素子本体１とガ
ラス部材２との間にマツチング液６を介在させ、このマ
ツチング液６をセルフに封入した構造の光学素子にして
も良い。このような構成の光学素子では、マツチング液
６か接着剤３と同様な機能を果たし、ガラス部材２の屈
折率とマツチング液６の屈折率との組合せによって素子
本体１の反射損失を低減できて、熱的に弱い結晶、潮解
性のある結晶にも適用しうる。しかしながら、第６図の
光学素子では、マツチング液６をセルフ中に封入しなけ
ればならないので、構造が複雑かつ大きなものとなり、
取扱いか面倒になるという欠点がある。また素子本体１
にガラス部材２を密着させていないので、光を所定の精
度で確実に出射させることができないという問題かある
。

これに対して、第１図乃至第３図、あるいは第５図の光
学素子は、極めて簡単な構造であり光学素子を小型化す
ることができる一方、素子本体１にはガラス部材２が密
着されるので、光を信頼性良く出射させることかできる
。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば、素子本体の光
の入出射面に透明な接着剤によってガラス部材を密着さ
せるようになっているので、素子本体に影響を与えずに
表面反射を防止することかできて、さちにｖＩ造が簡単
で小型化に適し、光を信頼性良く出射させることかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学素子の第１の実施例を示す図
、第２図、第３図はそれぞれ第１図の光学素子の変形例
を示す図、第４図は理論透過率曲線を示す図、第５図は
本発明に係る光学素子の第２の実施例を示す図、第６図
は素子本体とガラス部材との間にマツチング液を介在さ
せた光学素子の構成図である。１・・・素子本体、２・・・ガラス部材、３・・・接着
剤、４．５・・・コーテイング膜、８・・・被覆第１図入射光第２図　　　　　　第３図

Claims

【特許請求の範囲】１）素子本体と、素子本体の光の入出射面に設けられた
所定の屈折率をもつガラス部材とを備え、前記ガラス部
材は前記素子本体に所定の屈折率をもつ透明な接着材料
によって密着されるようになっていることを特徴とする
光学素子。２）前記素子本体は、光の入出射面以外の他の面に被覆
が施されていることを特徴とする特許請求の、範囲第１
項に記載の光学素子。３）前記素子本体は、熱的に弱い結晶からなっているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学素子
。４）前記素子本体は、潮解性のある結晶からなっている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学素
子。５）前記接着材料は、紫外線硬化のものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学素子。