JPH116906A - 誘電体薄膜付き反射鏡 - Google Patents

誘電体薄膜付き反射鏡

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JPH116906A
JPH116906A JP9158165A JP15816597A JPH116906A JP H116906 A JPH116906 A JP H116906A JP 9158165 A JP9158165 A JP 9158165A JP 15816597 A JP15816597 A JP 15816597A JP H116906 A JPH116906 A JP H116906A
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JP
Japan
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layer
substrate
refractive index
thin film
glass
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JP9158165A
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English (en)
Inventor
Seiji Toyoda
誠司 豊田
Yoshio Kuromitsu
祥郎 黒光
Kunio Sugamura
邦夫 菅村
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】誘電体薄膜付き反射鏡を提供する。 【解決手段】AlまたはAl合金により形成された基体
と、該基体上に形成されたAl23層と、該Al23
上に形成されたガラス層と、該ガラス層上に形成された
高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数回積層された積
層体とを備えたことを特徴とする誘電体薄膜付き反射
鏡、必要に応じて、上記ガラス層が0.1μm〜200
μmの厚さに形成され、上記高屈折率層が30〜150
nm、上記低屈折率層が60〜300nmの厚さで、更
に、上記Al23層が0.1〜50μmの厚さに形成さ
れた誘電体薄膜付き反射鏡。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光線の反射に用い
られる反射鏡に関する。更に詳しくは、レ−ザ光線の様
な高エネルギ光線を反射するための反射鏡に関するもの
である。
【0002】
【従来技術】近年レーザ光線のような高エネルギ光線の
利用分野が増加している。特に、孔あけ、切断、溶接等
の超精密加工にレーザ加工機の活動分野が拡大してい
る。このようなレーザは、レ−ザ光線発生源から発生し
たレーザを反射鏡やプリズム等により折り曲げてレーザ
光線を操作している。従来、このような高エネルギ光線
を反射する反射鏡として、アルミニウム、石英ガラス等
の金属または合金等の適当な材料で形成された基板上
に、誘電体を多層に形成したものが知られている。基板
表面は鏡面研摩され、誘電体は基板上に蒸着法、スパッ
タリング法等の手段により形成される。誘電体層を多層
に形成することにより境界面を複数設けることができ、
境界面における光線の反射を増加させて反射効率を高め
ることができる。
【0003】しかし、アルミニウム等の金属材料では、
酸化反応を起こす性質を有しているために、高エネルギ
光線用に使用した場合には、この光線を反射することに
起因する温度上昇により酸化反応が促進され、誘電体層
が剥離して反射率を低下させる不具合いがあった。ま
た、石英ガラスは加工性がよく、耐酸化性にはアルミニ
ウムより優れているが、石英ガラス自体の熱伝導率が低
いため、同様に高エネルギ光線を反射することに起因す
る温度上昇により、誘電体層が剥離または基板の熱変形
に起因して反射率を低下させる不具合があった。 これ
らの点を解消するために、比較的熱伝導性の高いSiま
たはSiC 等のセラミックスを基板に用いた反射鏡が
知られている。このような基板を用いることにより耐酸
化性が高く、耐熱性が良好な反射鏡を製作することがで
きる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Siは、熱伝
導性に優れるが、機械的強度がアルミニウムまたは石英
ガラスより弱く、その表面を鏡面研摩する際の取扱およ
び誘電体層の形成の際の取扱に困難を生じ、機械的強度
が要求される箇所への使用が出来ない不具合がある。ま
た、SiCは、Siに比較して機械的強度が優れ、Si
における不具合は生じないが、機械的強度の上昇から鏡
面研摩する際の加工性に劣る問題点がある。即ち、鏡面
研摩加工の困難性からSi等を加工する通常の加工時間
に比較して過剰な時間を必要とし、また焼結体であるこ
とに起因して研摩加工における粒子の脱粒を起こし、高
精度の平面度に仕上げることが困難である問題点があっ
た。本発明の目的は、高い反射率特性と高い耐熱性およ
び機械強度を有する高エネルギ光線用反射鏡を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係わる発明
は、図1の拡大図に示すように基体11上にガラス層1
2が形成され、このガラス層12上に高屈折率層13と
低屈折率層14とが交互に複数回積層された積層体15
が形成された高エネルギ光線用反射鏡10である。基体
11の表面が粗くても、ガラス層12がこれを平滑化
し、ガラス層上に形成された積層体15の表面を歪みの
無い鏡面とし、高い反射率を有するようにする。
【0006】請求項2に係わる発明は、請求項1に係わ
る発明であって、更に図1の拡大図に示すように、ガラ
ス層12が0.1〜200μmの厚さに形成され、高屈
折率層が30〜150nm、低屈折率層が60〜300
nmの厚さに形成されたことを特徴とする。この請求項
2に係わる誘電体薄膜付き反射鏡では、ガラス層12の
厚さが0.1μm未満では、誘電体薄膜13とガラス層
12との密着性が不十分となり、200μmを越えると
基光線体11自身の熱伝導性を低下させる不具合があ
る。また、高エネルギー光線用反射鏡の用途に応じて、
高屈折率層13を30〜150nmおよび低屈折率層1
4を60〜300nmの厚さに、それぞれ形成すること
がより好ましい。高屈折率層13が30nmおよび低屈
折率層14が60nm未満、または高屈折率層13が1
50nmおよび低屈折率層14が300nmを越えると
十分な反射特性が得られない。
【0007】請求項3に係わる発明は、請求項1および
2に係わる発明であって、更に図3の拡大図に示すよう
に、Al23層25が0.1〜50μmの厚さに形成さ
れ、必要に応じてガラス層12が0.1〜200μmの
厚さに形成され、高屈折率層13が30〜150nm、
低屈折率層14が60〜300nmの厚さに形成された
ことを特徴とする。この請求項3に係わる誘電体薄膜付
き反射鏡では、Al23層25は0.1〜50μm の
厚さに形成されることがより好ましい。Al23層25
の厚さが0.1μm未満ではガラス層12の基体11に
対する密着性が不十分となり、50μmを越えると基体
11自身の熱伝導性が低下する不具合がある。ガラス層
12及び誘電体薄膜15の厚さについては上記請求項2
に係わる反射鏡と同様である。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の第1の実施形態を図
面に基づいて説明する。図1及び図2に示すように、反
射鏡10の基板11は板状のAlまたはAl合金により
形成され、その反射面である表面は、凹面に形成され
る。なお、反射面は凹面でなく、平面であってもよい。
またガラス層12を構成するガラス成分は、例えばPb
O−SiO2−B23系にAl23、アルカリ土類金属
酸化物、アルカリ金属酸化物等が添加された系である。
このガラス層12は、熱膨張係数が基板の熱膨張係数に
近いことが、ガラス層12形成次にクラック等の欠陥を
生じないため好ましい。基板11がAlまたはAl合金
であるので、ガラス層12の熱膨張係数は、この基板1
1の熱膨張係数に近い(25.6±5)×10-5/℃で
あることが好ましい。ガラス層12は、上記ガラス粉末
を溶剤と混合してガラスペ−ストとし、このガラスペ−
ストを基板の表面にスクリ−ン印刷法、スプレ−コ−テ
ィング法、ディップコ−ティング法、スピンコ−ティン
グ法、溶射法等により塗布して乾燥した後、焼成してガ
ラス層を軟化させることにより形成されるか、或いは基
板11を上記ガラス成分を含む電解質に浸漬して分極す
る電着法により、基板11の表面に上記ガラス成分を析
出させて乾燥した後、焼成する事により形成される。
【0009】反射鏡10の基板11とガラス層12との
間にAl23層25が形成される。このAl23層25
は陽極酸化法、熱酸化法、ゾルゲル法等により形成され
る。陽極酸化法では、基板11を硫酸、シュウ酸又はホ
ウ酸等の水溶液に浸漬してアノ−ド分極することによ
り、基板11の表面に不導体酸化皮膜であるAl23
25が形成される。また熱酸化法では、基板11を酸化
雰囲気中で加熱することにより、基板11の表面に酸化
膜であるAl23層25が形成される。更にゾルゲル法
では、Al23微粒子を分散した含水酸化物ゾルを脱水
処理してゲルとし、このゲルを加熱して得られた無機酸
化物を基板11の表面に塗布し、或はAlアルコキシド
溶液を直接塗布して、乾燥した後、焼成することにより
Al23層25が形成される。
【0010】誘電体からなる積層体15を構成する高屈
折率層13および低屈折率層14は、スパッタリング
法、蒸着法などによりガラス層12上に形成される。高
屈折率層13としてはZnS(硫化亜鉛)、TiO
2(二酸化チタン)、CeO2(二酸化セリウム)等が例
示される。ZnS及びTiO2は可視スペクトルの範囲
内において光線の吸収がなく、相当に堅く相当に耐久性
のある膜を形成し、CeO2は更に化学的に安定な膜を
形成する。また、低屈折率層14としてはMgF2(弗
化マグネシウム)、ThF2(弗化トリウム)等が例示
される。MgF2、ThF2も同様に、可視スペクトルの
範囲内において光線の吸収がなく、極めて堅く耐久性の
ある膜を形成する。
【0011】光線の反射は主として屈折率の境界面で起
こるため、互いに異なった境界面で起こる反射には吸収
による反射ロスはほとんどなく非常に良好な反射面とな
り得る。従って通常では光の吸収がなく、化学的に安定
でかつ屈折率の低い低屈折率層14の上に、光の吸収が
比較的少なく、化学的に安定な高屈折率層13を形成す
ることによりその境界面での反射特性を良好にすること
が出来る、この様な層13、14を複数設けることによ
り反射効率を向上させることが出来る。ただしこれらの
層13、14の膜厚は使用される用途を考慮して選定す
る必要がある。即ち、各層13、14の境界面からの反
射光はお互いに重なり合って反射されて行くため、光の
位相が重なり合ったところでは光はお互いに強め合い、
逆に位相が反転したところでは光は打ち消し合うことに
なる。従って、反射させる光線の波長及び入射角により
膜厚を調整し、複数回積層する事により順次境界面を増
加させるごとに反射率を増加させることが出来る。この
積層体15は高屈折率層13及び低屈折率層14を少な
くとも2層形成することが好ましい。2層以下であると
十分な反射率を得ることが困難となる。
【0012】図2は、本発明の第2の実施の形態を示
す。図2において図1と同一符号は同一部品を示す。こ
の実施の形態では、反射鏡20の基体31がバルク状に
形成されることを除いて上記第1の実施の形態の反射鏡
と同一に構成される。図2において、図2は図1と同一
符号は同一部品を示す。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 [実施例1]図1に示すように、誘電体薄膜付き反射鏡
10の基板11は厚さが10mmのAl合金(6063
材、Al−Mg−Si系)であって、この基板11の凹
面は2次曲面に形成された。更に、この基板11の表面
には、陽極酸化法、即ち、基板11を濃度15%の硫酸
の水溶液に浸漬してアノ−ド分極することにより、厚さ
10μmの不導体酸化皮膜であるAl23層25を形成
した。このAl23層が形成された基板11の凹面上の
ガラス層12は、凹面全体に平均粒径が5.0μmのP
bO−B23系を含むスラリ−をスプレ−コ−ティング
法により、上記Al23層が形成されたAl合金基板表
面に塗布し、300℃で30分間乾燥した後、600℃
で5分間焼成することにより、約20μmの厚さで形成
された。この基板11のガラス層上に厚さ50nmの高
屈折率層であるZnS薄膜と、厚さ90nmの低屈折率
層となるMgF2薄膜とを蒸着法により5回交互に積層
して積層体を形成した。
【0014】(比較例1および2)比較用試料として、
実施例1と同一材料で同一形状の基板を用い、表面を粗
研摩した基板を用いて、実施例1と同様に積層体を形成
したものを比較例1とし、表面を鏡面研摩した基板を用
いて実施例1と同様に積層体を形成したものを比較例2
とした。
【0015】実施例1、比較例1及び比較例2の反射鏡
について、それぞれ光線の反射率を比較試験した。反射
率は、基板上の誘電体薄膜に対して、波長500nmの
光線を照射したときの光線の全反射率を分光光度計を用
いて測定することにより求めた。この結果光線の反射率
は実施例1及び比較例2においてそれぞれ98.9%、
及び99.0%の値が得られ、高い反射特性を示した。
一方比較例1における反射率は65.0%であり、反射
特性は低かった。このことから実施例1の反射鏡は、高
い反射特性を示し、かつ基材(表面)の鏡面(研摩)加
工が不用なことから反射鏡を安価に製造できることが確
認出来た。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、本
発明の誘電体薄膜付き反射鏡では、基体の表面が粗くて
も、ガラス層がこれを平滑化するので、ガラス層上に形
成された誘電体薄膜の表面を歪みの無い鏡面とすること
が出来、高い反射特性を有する。
【0017】また基体がAl又はAl合金により形成さ
れるので、高い熱伝導性及び耐食性を有する反射鏡が得
られ、また軽量で複雑な形状の反射鏡を比較的容易に製
造できるので、生産性を向上できる。更に基体とガラス
層との間にAl23層を形成することにより、Al23
層により基体とガラス層との密着性を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の誘電体薄膜付き反射鏡の
断面図。
【図2】 本発明の第2実施形態の誘電体薄膜付き反射
鏡の断面図。
【符号の説明】
10、20 誘電体薄膜付き反射鏡 11 基体 12 ガラス層 15 誘電体薄膜 25 Al23層 11,31 基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02B 7/188 G02B 7/18 702

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AlまたはAl合金により形成された基
    体と、該基体上に形成されたAl23層と、該Al23
    層上に形成されたガラス層と、該ガラス層上に形成され
    た高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数回積層された
    積層体とを備えたことを特徴とする誘電体薄膜付き反射
    鏡。
  2. 【請求項2】 上記ガラス層が0.1μm〜200μm
    の厚さに形成され、上記高屈折率層が30〜150n
    m、上記低屈折率層が60〜300nmの厚さに形成さ
    れたことを特徴とする請求項1記載の誘電体薄膜付き反
    射鏡。
  3. 【請求項3】 上記Al23層が0.1〜50μmの厚
    さに形成されたことを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の誘電体薄膜付き反射鏡。
JP9158165A 1997-06-16 1997-06-16 誘電体薄膜付き反射鏡 Withdrawn JPH116906A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156341A (ja) * 2004-11-01 2006-06-15 Ushio Inc 光源装置及び光源装置の製造方法
JP2013529318A (ja) * 2010-05-27 2013-07-18 カール ツァイス レーザー オプティクス ゲーエムベーハー 誘電体コーティングされたミラー
CN106735895A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 苏州大学 一种铝合金‑玻璃复合材料的激光焊接方法

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Effective date: 20040907