JPH0812940B2 - レーザ用の反射鏡組立体 - Google Patents

レーザ用の反射鏡組立体

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JPH0812940B2
JPH0812940B2 JP63500806A JP50080688A JPH0812940B2 JP H0812940 B2 JPH0812940 B2 JP H0812940B2 JP 63500806 A JP63500806 A JP 63500806A JP 50080688 A JP50080688 A JP 50080688A JP H0812940 B2 JPH0812940 B2 JP H0812940B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリングレーザ角速度センサ用の新規な構造に
関するものであり、更に詳しくいえばそのようなセンサ
用の、従来の構造より製作費が安い反射鏡組立体の構造
に関するものである。
何年もの研究の後で、一般にリングレーザジヤイロと
呼ばれているリングレーザ角速度センサが商業的に成功
した製品になつてきた。今日では、市販のほとんどのリ
ングレーザ角速度センサは、テイー・ポドゴルスキー
(T.Podgorski)に対して発行された米国特許第3.390.6
06号およびジエー・キルパトリツク(J.Killpatrick)
に対して発行された米国特許第3.467.472号と第3.373.6
50号に示されている、機械的および熱的に安定なブロツ
ク構造および機械的な震動の概念を用いる。それらの特
許を参考のためにここに示した。
それらの従来のリングレーザ角速度センサの動作は非
常に満足なことが判明している。しかし、それら従来の
リングレーザ角速度センサは製作費が高い。
リングレーザ角速度センサの主な要素は反射鏡組立体
である。従来の構造を用いている反射鏡組立体は、ガス
が充されている空所を含むレーザブロツクのために選択
された材料と同じ材料で通常構成される基板を含む。ブ
ロツクと反射鏡基板はたとえばサービット(Cervit,商
品名)、ゼロデュール(Zerodur,商品名)、溶融シリ
カ、BK−7ガラス等で構成できる。
従来の反射鏡組立体基板は少くとも1つの非常に良く
研磨された表面を有する。反射鏡を形成するために、非
常に良く研磨された基板表面上に多層誘電体被覆が直接
付着される。第2に、反射鏡組立体を、光学的接触技術
と呼ばれる技術により、反射鏡基板組立体をブロツクに
固定するために、非常に良く研磨された基板を非常に良
く研磨された整合ブロツクに接合できる。すなわち、表
面がそのように良く研磨されているから、基板とブロツ
クが一緒に押しつけられると、接着剤なしに基板はブロ
ツクに固定される。
当業者には周知のように、反射鏡はリングレーザ角速
度センサの重要な部品である。その理由は、反射率の低
い反射鏡はレーザ角速度センサが必要とする高い反射率
を得ることができないからである。反射鏡の反射率は9
9.9%が通常望ましい。反射率が低いとリングレーザ中
でレーザビームが散乱させられ、そのために速度センサ
の性能が低くなる。反射率を高くするために、被覆を基
板表面上に付着する前に表面を極めて良く研磨するため
に極端なやり方を必要とする。反射鏡基板表面を極めて
良く研磨するためには通常は数日間のの研磨剤による研
磨を必要とする。
反射鏡基板の表面を極めて良く研磨する工程の後で多
層被覆を付着する。反射鏡組立体製造方法の最終工程は
品質検査である。反射鏡組立体が品質検査に不合格にな
つたとすると、研磨工程と付着工程を反復せねばならな
い。それらの理由から、反射鏡組立体は製作コストが非
常に高い。
発明の概要 本発明の目的は、安価に製作することができるように
するリングレーザ反射鏡組立体の新規な構造を提供する
ことである。簡単にいえば、本発明は、熱により封止で
きる接合剤の薄い膜により反射鏡基板へ固定されるシリ
コンウエハーすなわちシリコンチツプを提供するもので
ある。チツプが基板に固定される前、または固定された
後で、チツプに反射鏡被覆がチツプに付着される。
図面の簡単な説明 第1図はリングレーザ角速度センサの平面図、 第2図は多層誘電体パターンが上に付着されている研
磨されたシリコンウエハーを示し、 第3図は反射鏡チツプの側面図を示す。
発明の詳細な説明 第1図は、前記米国特許にとくに記載されているリン
グレーザ角速度センサを構成する部品を示す。簡単にい
えば、機械的および熱的に安定なブロツク10にトンネル
12a,12b,12cが貫通させられて三角形のレーザ作用空洞
を形成する。反射鏡基板15a,15b,15cと反射膜16a,16b,1
6cを反射鏡組立体14a,14b,14cのそれぞれが含む。各反
射鏡組立体基板15は、光学接点、インジウムシール、エ
ポキシおよび熱により形成されるシール(フリツトシー
ル)を含む各種の技術によりブロツク10に固定される。
第1図において、基板15cは大きい曲率半径の表面を有
するものとして示される。この基板の表面には基板15c
の輪郭に追従する反射膜16cを含む。
本発明においては、反射膜の代りに反射鏡チツプが用
いられる。反射鏡チツプは熱により封止可能な接合剤に
より反射鏡基板15へ固定される。第2図および第3図に
は本発明の発射鏡チツプが示されている。第2図は、研
磨後の仕上げ厚さ「W」が約0.076〜0.127cm(0.03〜0.
05インチ)である非常に薄いシリコンウエハーで構成さ
れた反射鏡チツプを表す。表面204として識別されてい
るシリコンウエハー200の裏側は、後で説明するよう
に、熱で封止可能な接合剤250の薄い膜を受けるのに十
分に研磨される。好ましくは、ウエハー200に接合剤が
付着された後で、そのウエハーの表面202が、後で述べ
るように反射鏡を受けるために極めて良く研磨される。
好適な実施例においては、薄膜接合剤250は、反射鏡
チツプ基板200の表面204に真空スパツタ付着により初め
に付着されたガラスの薄膜で構成される。熱によりシー
ルできる接合剤250の非常に薄くて一様な膜を得るため
に、ガラスその他の接合剤を基板200上に付着すること
もできる。1つの付着法においては、真空室内でターゲ
ツトとしてガラスが選択され、加工物として用いられて
いる反射鏡チツプ基板表面204上にスパツタされる。使
用できるガラスの例としては、酸化鉛ガラスであるコー
ニング・ガラス(Corning Glass)No.7723およびNo.759
4またはホウケイ酸ガラスであるNo.0211のような低熱膨
張ガラスがある。真空スパツタされるガラスの厚さは、
満足に熱シールできる接合剤の場合には、1ミクロン以
下から約10ミクロンの範囲とすることができる。一緒に
接合すべき材料の熱膨張率のどのような不一致によつて
もひき起こされる有害な影響を防止するために、層の厚
さはできるだけ薄く保つべきである。ガラスその他の熱
によりシールできる接合剤は融点ができるだけ低いもの
を選択することが好ましい。融点が高すぎると、接合作
業中に反射鏡材料が損傷を受ける結果となることがあ
る。
熱によりシールできる接合剤の温度特性は、選択した
ウエハーの材料の温度特性に良く一致しなければならな
い。本発明においては、コーニング・ガラスNo.7723が
シリコンウエハーの温度特性に一致することが見出され
ている。もちろん、厚さが厚くなると、後で述べるよう
に、温度による不一致の効果が生ずる傾向が大きくな
る。
接合剤がウエハー200の表面204に付着され、表面202
が前記のように非常に良く研磨された後で、反射率が高
い多層誘電体膜、たとえば二酸化シリコンと二酸化ジル
コニウムの重ね合わされた層212,214が表面202に付着さ
れる。それらの層は反射鏡を形成する反射鏡材料であ
る。シリコンウエハーへの誘電体膜の付着は周知の半導
体またはその他の物質の処理技術のいずれかにより行う
ことができる。更に、多層誘電体膜の付着はイオンビー
ム、電子ビーム等を含むその他の技術により行うことが
できる。しかし、標準の半導体付着技術が最低コストを
達成するものと信ぜられる。
反射鏡チツプ基板は、溶融石英、ゼロデユール、サー
ビツトおよび所期の機能を果すその他の任意の材料の薄
膜のような他の材料で構成できることに注目すべきであ
る。反射鏡チツプは反射鏡材料を上に付着できる必要が
あるだけである。更に、研磨により反射鏡機能自体を得
ることができるウエハー材料で構成できる。しかし、シ
リコン研磨技術の現在の状態では、シリコンを溶融石英
等のような他の材料の研磨より10倍のオーダーも良く研
磨できるから、シリコンウエハーを選択する方が好まし
い。
ウエハーの研磨と、ウエハーへの反射膜の付着の後
で、第3図に示されている円板形反射鏡チツプ210が、
レーザトリミングまたはエツチングを含めた各種の技術
により、ウエハー200から切取られる。第2図と第3図
は長方形の反射鏡チツプを示すが、任意の形の反射鏡チ
ツプも本発明の範囲内である。得られた反射鏡チツプ21
0は、反射鏡チツプ基板を形成するウエハー部分200m
と、表面204上の接合剤250と、表面202上の反射膜とを
含む。
低コストの反射鏡チツプを得るために、シリコンウエ
ハー200の直径は約7.62〜10.2cm(3〜4インチ)のオ
ーダーで、反射鏡チツプは約0.26平方cm(0.04平方イン
チ)のオーダーにできる。したがつて、1枚のウエハー
から多数の反射鏡チツプを製作できる。各付着工程によ
り多数のチツプを処理できる。この処理工程には品質検
査を含む。
本発明においては、反射鏡チツプ210が熱シール法に
より反射鏡組立体基板15へ接合される。反射鏡組立体基
板15の端面301にチツプ210を接合するために、それらの
端面は適当に研磨しなければならない。要求される研磨
後は光学的接触のために求められる研磨度より低い。接
合剤250を含む基板15とチツプ210は炉の内部で、熱によ
りシールできる接合剤膜を融解させて反射鏡チツプ基板
200mと基板15を一緒にする温度まで一緒に加熱される。
接合剤としてのガラスでは、温度は選択したガラスのよ
り低い融点または軟化点にもちろん依存する。ガラスに
よる成功した結果は450〜800℃の温度の温度で得られ
た。
酸化鉛その他のマイクロ波で良く結合する物質を含ん
でいるスパツタされたガラス膜も接合剤として利用でき
る。それらの状況においては、鉛ガラスと基板の接合面
の加熱はマイクロ波加熱により行うことができ、それは
本発明の範囲内である。
反射鏡組立体で利用される全ての材料の温度特性は適
当に一致せねばならず、接合または融解の作業中の加熱
温度に耐えられなければならないことを当業者は理解す
べきである。特性が一致しないと砕けたりすることが起
る。反射鏡機能のための誘電体膜の選択はレーザ角速度
センサのために優れた反射鏡を得るように行わなければ
ならない。反射膜としての二酸化ジルコニウムと二酸化
シリコンの交番する層は、接合温度に耐え、しかもリン
グレーザ角速度センサに適当な良い特性を持つ反射膜を
構成するために許容できる材料とすることができる。
反射鏡チツプ基板および反射鏡組立体のために選択さ
れた材料の間の接合の劣化を防止するために、薄膜接合
剤はできるだけ薄くなければならないことを理解すべき
である。
上の好適な実施例に示されている工程の順序は本発明
の要旨を逸脱することなしに変更できる。たとえば、あ
るいは熱接合剤を、ウエハー表面204の代りに反射鏡組
立体基板15の表面301に付着でき、または加熱法により
表面を一緒に接合する前に両方の表面に付着できる。更
に、あるいは、反射鏡チツプを研磨し、反射膜または誘
電体を研磨されたチツプ表面の上に付着する前に反射鏡
組立体基板15に接合できる。ウエハー自体は、それに熱
接合剤を付着する前または付着した後で研磨できる。以
上説明したように、本発明に従つて反射鏡組立体を製作
する別の多くの方法がある。
本発明の反射鏡組立体は、本発明の目的を満す低コス
トの構造と信頼できる反射鏡組立体である。
以上本発明の好適な実施例を説明したこと、およびそ
の実施例は、添附した請求の範囲において定められる本
発明の要旨を逸脱することなしに変更および修正できる
ことを当業者はわかるであろう。とくに、反射鏡機能を
行う1つまたは複数の材料層は、本発明の範囲内で必要
である全てである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−70585(JP,A) 特開 昭51−35344(JP,A) 特開 昭57−62003(JP,A) 特開 昭57−210681(JP,A)

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反射鏡の形成のために少なくとも1種類の
    反射鏡材料が付着されている第1の表面と、この第1の
    表面の反対側の第2の表面とを有する第1の基板を含む
    反射鏡チップと、 前記第1の基板を支持する第1の表面を有する第2の基
    板と、 前記第2の基板の前記第1の表面と前記第1の基板の前
    記第2の表面の間に両者を接合する熱により封止できる
    接合剤の薄膜と を備える反射鏡組立体。
  2. 【請求項2】請求の範囲第1項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記第1の基板はシリコンで構成される反射鏡組
    立体。
  3. 【請求項3】請求の範囲第2項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記反射鏡材料は誘電体物質の交番する層を含む
    反射鏡組立体。
  4. 【請求項4】請求の範囲第1項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記反射鏡材料は前記第1の基板の第1の表面に
    付着される少なくとも2種類の誘電体物質の複数の交番
    する層を含んで高反射性の反射鏡を形成する反射鏡組立
    体。
  5. 【請求項5】請求の範囲第1項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記第1の基板はシリコンで構成され、前記反射
    鏡材料は二酸化シリコンと二酸化チタンの交番する層で
    構成される反射鏡組立体。
  6. 【請求項6】請求の範囲第1項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記第1の基板はシリコンで構成され、前記反射
    鏡材料は二酸化シリコンと二酸化ジルコニウムの交番す
    る層で構成される反射鏡組立体。
  7. 【請求項7】請求の範囲第1項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記接合剤はガラス膜である反射鏡組立体。
  8. 【請求項8】請求の範囲第1項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記接合剤は前記第1の基板の前記第2の表面に
    付着される真空スパッタされたガラス膜である反射鏡組
    立体。
  9. 【請求項9】請求の範囲第2項記載の反射鏡組立体にお
    いて、前記接合剤は前記第1の基板の前記第2の表面に
    付着される真空スパッタされたガラス膜である反射鏡組
    立体。
  10. 【請求項10】複数の相互連結トンネルを有する機械的
    および熱的に安定なブロックと、 反射鏡組立体と を備え、この反射鏡組立体は、 反射鏡の形成のために少なくとも1種類の反射鏡材料が
    付着されている第1の表面と、この第1の表面の反射側
    の第2の表面とを有する第1の基板を含む反射鏡チップ
    と、 前記第1の基板を支持する第1の表面を有する第2の基
    板であって、その第2の基板を前記ブロックに取付るた
    めの第2の表面を含む第2の基板と、 前記第2の基板の前記第1の表面と前記第1の基板の前
    記第2の表面の間に両者を接合する熱により封止できる
    接合剤の薄膜と を備え、反射鏡がトンネルの交点に位置するよう前記第
    2の基板が前記ブロックに配置されている、リングレー
    ザ角速度センサ。
  11. 【請求項11】請求の範囲第10項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記第1の基板はシリコンで構成
    されるリングレーザ角速度センサ。
  12. 【請求項12】請求の範囲第11項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記反射鏡材料は誘電体物質の交
    番する層を含むリングレーザ角速度センサ。
  13. 【請求項13】請求の範囲第10項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記反射鏡材料は前記第1の基板
    の第1の表面に付着される少なくとも2種類の誘電体物
    質の複数の交番する層を含んで高反射性の反射鏡を形成
    するリングレーザ角速度センサ。
  14. 【請求項14】請求の範囲第10項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記第1の基板はシリコンで構成
    され、前記反射鏡材料は二酸化シリコンと二酸化チタン
    の交番する層で構成されるリングレーザ角速度センサ。
  15. 【請求項15】請求の範囲第10項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記第1の基板はシリコンで構成
    され、前記反射鏡材料は二酸化シリコンと二酸化ジルコ
    ニウムの交番する層で構成されるリングレーザ角速度セ
    ンサ。
  16. 【請求項16】請求の範囲第10項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記接合剤はガラス膜でありリン
    グレーザ角速度センサ。
  17. 【請求項17】請求の範囲第10項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記接合剤は前記第1の基板の前
    記第2の表面に付着される真空スパッタされたガラス膜
    であるリングレーザ角速度センサ。
  18. 【請求項18】請求の範囲第11項記載のリングレーザ角
    速度センサにおいて、前記接合剤は前記第1の基板の前
    記第2の表面に付着される真空スパッタされたガラス膜
    であるリングレーザ角速度センサ。
JP63500806A 1986-12-22 1987-12-17 レーザ用の反射鏡組立体 Expired - Lifetime JPH0812940B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94490186A 1986-12-22 1986-12-22
US944,901 1986-12-22
PCT/US1987/003358 WO1988004847A1 (en) 1986-12-22 1987-12-17 Mirror assembly for lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01501828A JPH01501828A (ja) 1989-06-22
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JP (1) JPH0812940B2 (ja)
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DE (1) DE3777816D1 (ja)
WO (1) WO1988004847A1 (ja)

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