JPH08310840A - 反射防止膜 - Google Patents

反射防止膜

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JPH08310840A
JPH08310840A JP7116823A JP11682395A JPH08310840A JP H08310840 A JPH08310840 A JP H08310840A JP 7116823 A JP7116823 A JP 7116823A JP 11682395 A JP11682395 A JP 11682395A JP H08310840 A JPH08310840 A JP H08310840A
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JP
Japan
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film
chalcogenide glass
layer
antireflection film
refractive index
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Application number
JP7116823A
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English (en)
Inventor
Tomio Takase
富朗 高瀬
Shozo Morimoto
詔三 森本
Toshiharu Yamashita
俊晴 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Hoya Corp
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カルコゲナイドガラス或いはカルコゲナイド
ガラスファイバに対する付着力、耐環境性及び耐光性に
優れた反射防止膜を提供する。 【構成】 カルコゲナイドガラス基材表面またはカルコ
ゲナイドガラスファイバの端面に形成される反射防止膜
を、低屈折率層と高屈折率層との少なくとも2層から構
成し、低屈折率層はCaF2とし、高屈折率層はZnSe、
ZnS、カルコゲナイドガラスのうちの一つ又は二つ以
上よりなるものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カルコゲナイドガラス
基材表面若しくはカルコゲナイドガラスファイバの端面
に形成される反射防止膜に関する。
【0002】
【従来の技術】カルコゲナイドガラスは機械的強度、耐
環境性、耐化学性などにすぐれた赤外透過材料であるの
で、赤外線応用システム光学系の窓材、レンズ材その他
への応用が期待されている。また、カルコゲナイドガラ
ス光ファイバは、KRS−5(TlBr−TlI)などの
結晶性ファイバと比較すると紡糸が容易であり、機械的
強度、可撓性、耐環境性に優れるという数々の長所を有
する。従ってカルコゲナイドガラスファイバは優れた赤
外線伝送路として、放射温度計、赤外分光分析、高エネ
ルギーレーザー光の伝送(金属加工や医療への応用)な
ど、種々の実用化検討がされている。
【0003】しかし、カルコゲナイドガラスは以下の
(表1)に示すとおり屈折率が大きいので表面反射率
(多重反射率)が非常に大きくなる。尚、(表1)にお
けるカルコゲナイドガラスを構成する元素の添数字はat
m%を表わす。ただし、As23はAs4060と同意であ
る。
【0004】
【表1】
【0005】上記の表面反射損失を無くすかあるいは低
減するためには、カルコゲナイドガラス表面あるいはカ
ルコゲナイドガラスファイバ端面に反射防止膜(AR
膜)を設ける必要がある。これによりカルコゲナイドガ
ラスおよびカルコゲナイドガラスファイバの透過率を大
幅に改善して、測定、分析の精度を向上することができ
る。
【0006】特に、カルコゲナイドガラスファイバを高
エネルギーレーザー光の伝送路として用いる場合、ファ
イバへのレーザー入射パワーを少しでも小さくしてファ
イバへの負担を軽減する必要がある。このためにファイ
バの入出射端面に反射防止膜を設けて伝送路の透過効率
を高くすることは非常に有効である。その場合、高エネ
ルギーレーザー光をレンズで絞ってファイバ端面に入射
させるため、入射端面は非常に高いエネルギー密度とな
る。従って、このエネルギー伝送路端面に形成する反射
防止膜は、高エネルギーレーザー光に対する耐光性が非
常に重要である。
【0007】このような、要求に応えるべく特開昭64
−15703号公報では、低屈折率層がYF3からな
り、高屈折率層がGe、ZnS、ZnSeもしくはAsSe又
はそれらの交互層からなる赤外光用光学薄膜を提案して
いる。
【0008】また、雑誌(光技術コンタクトVol.2
5、No.1、1987)では、宮田らがKCl基板上
にAsS/PbF2/AsSからなる3層反射防止膜を設け
ること、およびKRS−5ファイバ上にAsSe/KCl
/AsSeなる3層反射防止膜を設けることを提案してい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】特開昭64−1570
3号公報にあっては、10μm帯用のみの検討であり、
COレーザー(5.3μm)や各種有機物の分光分析に
必要なより短波長用の光学薄膜については検討されてい
ない。またファイバ端面への薄膜形成についても述べら
れておらず、レーザー光に対する耐光性は全く不明であ
る。
【0010】また、雑誌(光技術コンタクト)に記載さ
れた先行例にあっては、カルコゲナイドガラス基材用の
反射防止膜は検討されていない。基材が変われば屈折
率、熱膨張係数、ぬれ性などが異なるため最適な膜材
質、多層膜構成も当然変わってくる。また、KRS−5
ファイバ用AR膜におけるKClは水に弱いため耐環境
性が悪いという欠点がある。
【0011】その他、いくつか赤外域の反射防止膜の提
案、報告はあるが、カルコゲナイドガラス用またはカル
コゲナイドガラスファイバ用としての報告は無く、技術
は未だ確立されていない。またハイパワーレーザーに対
する高い耐光性の報告例もない。
【0012】一般に薄膜は内部欠陥や不純物を多く含む
ため、レーザに対する吸収係数が大きく、高エネルギー
のレーザを入射すると大きな吸収・発熱が起こり膜が損
傷に至りやすい。この場合、膜厚に比例してレーザ光の
吸収量が増すので、薄膜の膜厚はできるだけ薄いほう
が、損傷に対して有利である。また膜厚が厚くなると、
成膜時の残留応力のため膜強度、付着力が弱くなりやす
く、この点からも膜厚はなるべく薄いほうがよい。
【0013】また、反射防止膜を設計する場合、高屈折
率材料と低屈折率材料の適当なる組み合わせによる多層
膜構造とすることにより、単層膜(膜厚=4分の1波長
(λ/4))の場合よりもトータルの膜厚を薄くするこ
とができる。
【0014】実際我々は、単層膜での検討も行ったが、
以下に述べる理由により良い結果は得られなかった。す
なわち、カルコゲナイドガラス用の反射防止膜を単層膜
で設計する場合、屈折率の制約により用いる材料はCa
2、YF3、PbF2などのフッ化物結晶が考えられる。
ところが、これらのλ/4単層膜では膜厚が比較的厚く
なってしまい、レーザー耐光性が低くなってしまう。さ
らに、一般的にフッ化物結晶は耐湿性が低い。我々の実
験でも、これらの単層膜が大気中の湿気により、時間と
ともにレーザー耐性が劣化してしまうことがわかった。
【0015】これらの問題を解決するためには、多層膜
化してトータル膜厚を薄くし、また最表面膜を耐湿性の
良い材質とすることが有効と考えられた。また、レーザ
ー耐光性の高い反射防止膜を得るため、各材料の赤外域
における吸収係数、融点などの基本特性が重要である。
【0016】本発明の目的は、膜付着力、耐環境性に優
れ、また耐光性の良いカルコゲナイドガラス用およびカ
ルコゲナイドガラスファイバ用の反射防止膜を提供する
ことにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にあっては、カルコゲナイドガラス基材表面
またはカルコゲナイドガラスファイバの端面に形成され
る反射防止膜を、低屈折率層と高屈折率層との少なくと
も2層から構成し、低屈折率層はCaF2とし、高屈折率
層はZnSe、ZnS及びカルコゲナイドガラス(AsS
e、AsS、GeSe、GeS、GeSbSe、GeSbS、Ge
AsS)のうちの一つ又は二つ以上よりなるものとし
た。このような構成とすることで、COレーザー(波長
5.3μm)等のレーザ光及び波長が0.6〜14μm
の光の反射防止に有効である。波長の範囲を0.6〜1
4μmとしたのは、代表的カルコゲナイドガラス基材で
あるAs23ガラスの短波長側透過限界が0.6μmで
あり、また低屈折率層のCaF2の長波長側透過限界が1
4μmであるからである。
【0018】
【作用】低屈折率層がCaF2からなり、高屈折率層がZ
nSe、ZnS、AsS、AsSe、GeSe、GeS、GeSb
Se、GeSbS、GeAsSのうちの一つ又は二つ以上よ
りなる多層膜をカルコゲナイドガラス基材あるいはカル
コゲナイドガラスファイバ端面に設けることにより、付
着力、耐環境性そしてレーザー耐光性に優れる赤外用反
射防止膜が得られる。
【0019】
【実施例】次に本発明の方法を実施例に基づいて詳細に
説明する。 (実施例1)COレーザーパワー伝送用As23ガラス
ファイバの反射防止膜として、種々の物質およびその組
み合わせ(多層化)を検討した。その中のCaF2/Zn
Se膜の例を以下に示す。(表2)にその概要を示す。
【0020】
【表2】
【0021】基板として10mmφ×4mmtのAs23
ラスを用い、その両面を光学研磨した後、真空蒸着によ
りまず第1層目のCaF2膜を基板温度120℃にて抵抗
加熱蒸着し、続いて第2層目のZnSe膜を同じく基板温
度120℃にて電子ビーム蒸着して、CaF2/ZnSeか
らなる2層反射防止膜を基板ガラス両面に施した。この
試料の透過スペクトルを分光光度計により測定した結果
を図1に示す。5.3μm(COレーザーの発振波長)
の透過率は反射防止膜のない場合の72.6%に比べて
大幅に向上し、98.0%とほとんど反射がないことが
わかる。
【0022】次にこの試料のCOレーザー耐光性を評価
した。直径300μmφに絞ったCOレーザーを膜表面
側より入射したところ、最大480Wの入射パワーでも
膜にダメージがなく、高いCOレーザー耐光性を有して
いた。また、膜の付着力、耐環境性も評価した結果、実
用上十分なレベルであった。
【0023】次に、この同じ反射防止膜を長さ1m、コ
ア径1mmφのAs23ガラスファイバの両端面に成膜
し、反射防止膜付きファイバを作製した。この反射防止
膜付きファイバの片端よりCOレーザーを入射し、エネ
ルギー伝送実験を行った。その結果、最大入射パワー3
70W、伝送パワー(出射パワー)330Wが得られ
た。また、この時の透過効率は89.2%であるから、
損失分はほとんどファイバの透過損失であり、反射防止
膜が十分に機能していることも確認された。
【0024】以上の結果より、CaF2/ZnSeからなる
2層膜はカルコゲナイドガラス及びカルコゲナイドガラ
スファイバ用の優れた反射防止膜であることがわかる。
特に、COレーザーパワー伝送用のカルコゲナイドガラ
スファイバの反射防止膜として高い耐光性を有してい
る。
【0025】(実施例2)つぎにCaF2/ZnS膜の例
を以下に示す。(表3)にその概要を示す。
【0026】
【表3】
【0027】基板として10mmφ×4mmtのAs2
3ガラスを用い、その両面を光学研磨した後、真空蒸着
によりまず第1層目のCaF2膜 を基板温度120℃に
て抵抗加熱蒸着し、続いて第2層目のZnS膜を基板温
度70℃にて電子ビーム蒸着して、CaF2/ZnSの2
層反射防止膜を基板ガラス両面に施した。
【0028】この試料の透過スペクトルを分光光度計に
より測定した結果を図2に示す。5.3μmの透過率は
反射防止膜のない場合の72.6%に比べて大幅に向上
し、97.2%と反射が非常に小さいことが分る。
【0029】次にこの試料のCOレーザー耐光性を実施
例1と同様な方法で評価した。その結果、最大320W
の入射パワーでも膜にダメージがなく、高いCOレーザ
ー耐光性を有することがわかった。また、膜の付着力、
耐環境性も評価した結果、実用上十分なレベルであっ
た。以上の結果より、CaF2/ZnSからなる2層膜は
カルコゲナイドガラス及びカルコゲナイドガラスファイ
バ用の優れた反射防止膜であることが分る。
【0030】(実施例3)次に、光通信波長であるλ=
1.55μmを設計波長として検討したAR膜の例につ
いて説明する。(表4)にCaF2/As23からなる膜
の例を示す。
【0031】
【表4】
【0032】基板として10mmφ×4mmtのAs2
3ガラスの両面を光学研磨した後、真空蒸着によりまず
第1層目のCaF2膜を基板温度120℃にて電子ビーム
蒸着し、続いて第2層目のAs23膜を基板温度80℃
にて抵抗加熱蒸着して、CaF2/As23からなる2層
反射防止膜を基板ガラスの両面に施した。
【0033】この試料の透過スペクトルを分光光度計に
より測定した結果を図3に示す。1.55μmの透過率
は反射防止膜のない場合の72.2%に比べて大幅に向
上し、98.3%と反射が非常に小さいことがわかっ
た。また、膜の付着力、耐環境性も評価した結果、実用
上十分なレベルであった。以上の結果より、CaF2/A
s23からなる2層膜はカルコゲナイドガラス及びカル
コゲナイドガラスファイバ用の優れた反射防止膜である
ことがわかる。
【0034】(実施例4)基板にGeAsSeガラスを用
い、設計波長=8.0μmとしたAR膜の例について説
明する。(表5)に概要を示す。
【0035】
【表5】
【0036】10mmφ×4mmtのGeAsSeガラス
の両面を光学研磨した後、真空蒸着によりまず第1層目
のCaF2 膜を基板温度120℃にて電子ビーム蒸着
し、続いて第2層目のGeSe膜を基板温度100℃にて
抵抗加熱蒸着し、CaF2/GeSeからなる2層反射防止
膜を基板ガラス両面に施した。
【0037】この試料の透過スペクトルを分光光度計に
より測定した結果を図4に示す。この図から分るよう
に、波長8.0μmの赤外光の透過率は反射防止膜のな
いときの68.8%に比べ大巾に向上し、98.5%で
あった。また、膜の付着力、耐環境性も評価した結果、
実用上十分なレベルであった。以上の結果より、CaF2
/GeSeからなる2層膜はカルコゲナイドガラス及びカ
ルコゲナイドガラスファイバ用の優れた反射防止膜であ
ることがわかる。
【0038】(実施例5)次に、3層反射防止膜の実施
例について説明する。基板にGeSeTeガラスを用い、
設計波長=8.0μmとした。(表6)に概要を示す。
【0039】
【表6】
【0040】10mmφ×4mmtのGeSeTeガラス
の両面を光学研磨した後、真空蒸着によりまず第1層目
のZnS膜を基板温度70℃にて電子ビーム蒸着し、続
いて第2層目のCaF2膜を基板温度120℃にて抵抗加
熱蒸着し、さらに第3層目のZnS膜を基板温度70℃
にて電子ビーム蒸着し、ZnS/CaF2/ZnSからなる
3層反射防止膜を基板ガラス両面に施した。
【0041】この試料の透過スペクトルを分光光度計に
より測定した結果を図5に示す。この図から分るよう
に、波長8.0μmの赤外光の透過率は反射防止膜のな
いときの61.0%に比べ大巾に向上し、99.1%で
あった。また、膜の付着力、耐環境性も評価した結果、
実用上十分なレベルであった。以上の結果より、ZnS
/CaF2/ZnSからなる3層膜はカルコゲナイドガラ
ス及びカルコゲナイドガラスファイバ用の優れた反射防
止膜であることがわかる。
【0042】
【発明の効果】以上に示した通り、本発明にあってはカ
ルコゲナイドガラス或いはカルコゲナイドガラスファイ
バ上に、CaF2からなる低屈折率層と、ZnSe、Zn
S、AsSe、AsS、GeSe、GeS、GeSbSe、GeS
bS、GeAsSのうちの一つ又は二つ以上よりなる高屈
折率層との少なくとも2層から構成される反射防止膜を
形成したので、表面反射損失を著しく低減することがで
き、また赤外光を効率良く透過することが可能となる。
したがって、カルコゲナイドガラスファイバを用いた高
エネルギーレーザーの伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CaF2/ZnSeからなる2層反射防止膜を設け
たAs23ガラスの透過スペクトル
【図2】CaF2/ZnSからなる2層反射防止膜を設け
たAs23ガラスの透過スペクトル
【図3】CaF2/As23からなる2層反射防止膜を設
けたAs23ガラスの透過スペクトル
【図4】CaF2/GeSeからなる2層反射防止膜を設け
たGeAsSeガラスの透過スペクトル
【図5】ZnS/CaF2/ZnSからなる3層反射防止膜
を設けたGeSeTeガラスの透過スペクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 俊晴 東京都新宿区中落合2丁目7番5号 ホー ヤ株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カルコゲナイドガラス基材表面またはカ
    ルコゲナイドガラスファイバの端面に形成される反射防
    止膜において、この反射膜は低屈折率層と高屈折率層と
    の少なくとも2層から構成され、前記低屈折率層はCa
    2からなり、前記高屈折率層はZnSe、ZnS及びカル
    コゲナイドガラスのうちの一つ又は二つ以上よりなるこ
    とを特徴とする反射防止膜。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の反射防止膜において、
    この反射防止膜は波長が0.6〜14μm以下の光線が
    入射する面に形成されることを特徴とする反射防止膜。
JP7116823A 1995-05-16 1995-05-16 反射防止膜 Pending JPH08310840A (ja)

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JP7116823A JPH08310840A (ja) 1995-05-16 1995-05-16 反射防止膜

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007212948A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Mitsubishi Electric Corp 反射防止膜形成方法及び、反射防止膜付き基板
JP2007226072A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 National Institute Of Information & Communication Technology 光学デバイス
JP2015501001A (ja) * 2011-05-31 2015-01-08 コーニング インコーポレイテッド 赤外光反射防止膜用耐久MgO−MgF2複合膜
JP2019048752A (ja) * 2017-09-12 2019-03-28 日本電気硝子株式会社 カルコゲナイドガラス材

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