JPS61123801A - 炭酸ガスレ−ザ用全反射鏡基板 - Google Patents
炭酸ガスレ−ザ用全反射鏡基板Info
- Publication number
- JPS61123801A JPS61123801A JP24523884A JP24523884A JPS61123801A JP S61123801 A JPS61123801 A JP S61123801A JP 24523884 A JP24523884 A JP 24523884A JP 24523884 A JP24523884 A JP 24523884A JP S61123801 A JPS61123801 A JP S61123801A
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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。
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、炭酸ガスレーザ、特に大出力の炭酸ガスレー
ザに用いる全反射鏡用基板に関するものである。
ザに用いる全反射鏡用基板に関するものである。
従来の技術
炭酸ガスレーザは切断、溶接、焼き入れ等に広く使用さ
れている。炭酸ガスレーザにおいて、レーザ共振器内、
或は外部光学系中に用いられる全反射鏡は、その出力、
出力横モード、信頼性を左右している。即ち、全反射鏡
の反射率が高ければ反射ロスが少ないため出力は増大し
、吸収に伴う発熱も少ないので、全反射鏡の変形、損傷
が少なく、メンテナンスの頻度の少ない、高信頼性の装
置となる。これは特に数ＫＷ〜２０１ＣＷの大出力の炭
酸ガスレーザでは非常に重要な問題となる。
れている。炭酸ガスレーザにおいて、レーザ共振器内、
或は外部光学系中に用いられる全反射鏡は、その出力、
出力横モード、信頼性を左右している。即ち、全反射鏡
の反射率が高ければ反射ロスが少ないため出力は増大し
、吸収に伴う発熱も少ないので、全反射鏡の変形、損傷
が少なく、メンテナンスの頻度の少ない、高信頼性の装
置となる。これは特に数ＫＷ〜２０１ＣＷの大出力の炭
酸ガスレーザでは非常に重要な問題となる。
それは大出力のため全反射鏡の反射すべきパワーの絶対
量のみならず、パワー密度も高く、僅のロスも全体の出
力ロス、損傷、信頼性に大きく影響するからである。
量のみならず、パワー密度も高く、僅のロスも全体の出
力ロス、損傷、信頼性に大きく影響するからである。
従来、小出力の炭酸ガスレーザ用の全反射鏡には、研摩
の容易な点から銅基板等にニアケル、リンの合金をメッ
キ処理し、その上を研摩した基板、或はシリコン基板を
研摩したもの等の上に反射面として金を蒸着したもの、
或は銀を蒸着し、更に保護膜を蒸着したもの、または誘
電体多層膜よりなる高反射膜を蒸着したものなどが用い
られてきた。
の容易な点から銅基板等にニアケル、リンの合金をメッ
キ処理し、その上を研摩した基板、或はシリコン基板を
研摩したもの等の上に反射面として金を蒸着したもの、
或は銀を蒸着し、更に保護膜を蒸着したもの、または誘
電体多層膜よりなる高反射膜を蒸着したものなどが用い
られてきた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記従来の全反射鏡基板は大出力炭酸ガス
レーザには、以下に述べる理由により安定して使用する
ことが困難である。
レーザには、以下に述べる理由により安定して使用する
ことが困難である。
大出力炭酸ガスレーザ用全反射鏡基板として要求される
ことは、第１に大出力レーザの照射に対し、反射面で反
射されずに裏面に吸収されることによって発生した熱を
速やかに拡散することであり、第２にはレーザ光を吸収
することによって生ずる局所的な変形を出来るだけ小さ
くシ、反射面を正確な初期の形状に保つことである。前
者は熱伝導度（Ｋ）に関係し、後者は線膨張係数（α）
に関係する。従って全反射鏡基板としての性能評価指数
（Ｆ、Ｍ、）は次の様に定義することができる。
ことは、第１に大出力レーザの照射に対し、反射面で反
射されずに裏面に吸収されることによって発生した熱を
速やかに拡散することであり、第２にはレーザ光を吸収
することによって生ずる局所的な変形を出来るだけ小さ
くシ、反射面を正確な初期の形状に保つことである。前
者は熱伝導度（Ｋ）に関係し、後者は線膨張係数（α）
に関係する。従って全反射鏡基板としての性能評価指数
（Ｆ、Ｍ、）は次の様に定義することができる。
Ｆ、 Ｍ、三に／α
各種の基板材料について性能評価指数Ｆ０Ｍ、を計算し
、銅を１とした指数で表示した結果を第２図に示す。こ
の図より明らかなようにシリコンが性能評価指数Ｆ０Ｍ
、が一番大きく、基板材料として優れているように思わ
れる。しかしながらシリコン基板上に高反射膜を形成し
てなる全反射鏡を大出力レーザに安心して使用すること
は出来ない。それはシリコンは炭酸ガスレーザ光を吸収
して発熱する度合が大きいからである。即ち、シリコン
基板上の反射膜がレーザ光損傷を受け、部分的に基板の
シリコンがレーザ光にさらされるとシリコン基板は局所
的に発熱して基板が破壊してしまうからである。
、銅を１とした指数で表示した結果を第２図に示す。こ
の図より明らかなようにシリコンが性能評価指数Ｆ０Ｍ
、が一番大きく、基板材料として優れているように思わ
れる。しかしながらシリコン基板上に高反射膜を形成し
てなる全反射鏡を大出力レーザに安心して使用すること
は出来ない。それはシリコンは炭酸ガスレーザ光を吸収
して発熱する度合が大きいからである。即ち、シリコン
基板上の反射膜がレーザ光損傷を受け、部分的に基板の
シリコンがレーザ光にさらされるとシリコン基板は局所
的に発熱して基板が破壊してしまうからである。
銅基板にニッケル燐合金メッキした基板の場合、性能評
価指数Ｆ９Ｍ、が銅より小さく、発生熱による変形が大
きいので、大出力用には不適当である。
価指数Ｆ９Ｍ、が銅より小さく、発生熱による変形が大
きいので、大出力用には不適当である。
そこで性能評価指数Ｆ１Ｍ、が大きく、それ自身、反射
率の高いモリプデ７（９８，４％）、タングステン（９
８，２％）が基板材料として現在量も優れて、いること
になる。更にモリブデン、タングステン等の硬質金属は
機械強度が強く、銅基板の場合のように取付は時の強い
力によって生ずる永久変形が起り難いという利点も有し
ている。しかしながらモリブデンやタングステン基板は
上記のような多くの利点を有する反面、次のような欠点
を有している。
率の高いモリプデ７（９８，４％）、タングステン（９
８，２％）が基板材料として現在量も優れて、いること
になる。更にモリブデン、タングステン等の硬質金属は
機械強度が強く、銅基板の場合のように取付は時の強い
力によって生ずる永久変形が起り難いという利点も有し
ている。しかしながらモリブデンやタングステン基板は
上記のような多くの利点を有する反面、次のような欠点
を有している。
モリブデン、タングステンの比重はそれぞれ１０．２
ｇ／ Ｃ０、１９，３、ｊ９ ／ ｌ、Ｃと大きく、直
径１０α、厚み２０の基板として構成した場合の重量は
それぞれ約１．６Ｋｇ、約３Ｋｐと非常に重くなると同
時に高価である。同じ形状のシリコン基板であれば、約
０．３７に？で、モリブデンの約４分の１、タングステ
ンの約８分の１と軽量である。銅基板、或は銅にニッケ
ル燐合金メッキし−た基板等は比重がａｌｇ ｅ ｇ／
ｃｃであるので、モリブデンに近く重過ぎる。
ｇ／ Ｃ０、１９，３、ｊ９ ／ ｌ、Ｃと大きく、直
径１０α、厚み２０の基板として構成した場合の重量は
それぞれ約１．６Ｋｇ、約３Ｋｐと非常に重くなると同
時に高価である。同じ形状のシリコン基板であれば、約
０．３７に？で、モリブデンの約４分の１、タングステ
ンの約８分の１と軽量である。銅基板、或は銅にニッケ
ル燐合金メッキし−た基板等は比重がａｌｇ ｅ ｇ／
ｃｃであるので、モリブデンに近く重過ぎる。
従ってモリプデ／、タングステンの利点を維持し、且つ
欠点である重さとコスト高を解決した全反射鏡基板が望
まれている。
欠点である重さとコスト高を解決した全反射鏡基板が望
まれている。
そこで、本発明は、性能評価指数Ｆ０Ｍ、が大きく、誤
ってレーザ損傷を受けても破損されず、大出力の炭酸ガ
スレーザに用いて軽量で安価な全反射鏡基板を提供する
ことを目的とするものである、問題点を解決するための
手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段はシ
リコン基板上にモリプデ／、或はタングステン等の硬質
金属板を一体に設け、この硬質金属板の表面を研摩した
ことを特徴とするものである。
ってレーザ損傷を受けても破損されず、大出力の炭酸ガ
スレーザに用いて軽量で安価な全反射鏡基板を提供する
ことを目的とするものである、問題点を解決するための
手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段はシ
リコン基板上にモリプデ／、或はタングステン等の硬質
金属板を一体に設け、この硬質金属板の表面を研摩した
ことを特徴とするものである。
作用
上記のようにシリコン基板と、モリブデン、或はタング
ステン等の硬質金属板を組合わせることにより互の欠点
を補い、互の長所を相剰的に組合わせることができる。
ステン等の硬質金属板を組合わせることにより互の欠点
を補い、互の長所を相剰的に組合わせることができる。
即ち、シリコン基板の高い熱体導度、軽量化１機械強度
の強さ、コストの有利さと、モリブデン、或はタングス
テン等の硬質金属板の優れた性能評価指数、高反射率等
を兼ね備えることができる。
の強さ、コストの有利さと、モリブデン、或はタングス
テン等の硬質金属板の優れた性能評価指数、高反射率等
を兼ね備えることができる。
実施例
以下、本発明の一実施例を図面に基いて詳細に説明する
。第１図において１は直径１０ＣＩＲで、厚みが１．９
ｃｍの肉厚のシリコン基板、２は直径１０ＣＭで、厚
みが０．１１の肉薄のモリブデン、或はタングステンよ
りなる硬質金属板であり、シリコン基板１上に硬質金属
板２が耐熱無機接着剤（例えばアロンセラミックス〔東
亜合成化学株式会社製〕）により接着されて一体となっ
ている。硬質金属板２０表面はダイヤモンド砥粒により
機械的に研摩された後、更に化学的腐食作用を有する液
体中にダイヤモンド砥粒を懸濁させた加工液によって研
摩が行われて鏡面が形成され、全反射鏡基板３が形成さ
れている。
。第１図において１は直径１０ＣＩＲで、厚みが１．９
ｃｍの肉厚のシリコン基板、２は直径１０ＣＭで、厚
みが０．１１の肉薄のモリブデン、或はタングステンよ
りなる硬質金属板であり、シリコン基板１上に硬質金属
板２が耐熱無機接着剤（例えばアロンセラミックス〔東
亜合成化学株式会社製〕）により接着されて一体となっ
ている。硬質金属板２０表面はダイヤモンド砥粒により
機械的に研摩された後、更に化学的腐食作用を有する液
体中にダイヤモンド砥粒を懸濁させた加工液によって研
摩が行われて鏡面が形成され、全反射鏡基板３が形成さ
れている。
このように構成された全反射鏡基板３上に金蒸着膜を始
めとした各種高反射率膜を形成することにより全反射鏡
を構成することが出来る。大出力用としては金を１０
ＴＯｒｒＯ高真空中でイオンブレーティング法により
形成すると、反射率が９９．１％と高く、優れている。
めとした各種高反射率膜を形成することにより全反射鏡
を構成することが出来る。大出力用としては金を１０
ＴＯｒｒＯ高真空中でイオンブレーティング法により
形成すると、反射率が９９．１％と高く、優れている。
なお、本発明の全反射鏡基板の形状は平面に限らず、凹
凸の球面、若しくは非球面であってもよい。
凸の球面、若しくは非球面であってもよい。
上記本発明の全反射鏡基板３の性能評価指数Ｆ１Ｍ、の
計算値を第２図に示す。図より明らかなように殆どモリ
ブデン、タングステンを単体で用いた場合と変わらない
高い値を示し、熱による変形の少ない優れた基板である
ことが判る。またモリブデン単体の基板の場合には重量
が約１，６ＫＰであるが、本発明のシリコン基板１とモ
リブデンの板２を組合わせた基板３０重量は約Ｑ、４３
Ｋｐであり、約４分の１に軽減することが出来る。また
タングステン単体の基板の場合には重量が約３Ｋｐであ
るが、本発明のシリコン基板１とタングステンの板２を
組合わせた基板３の重量は約ｏ、ｓ’Ｋｐであり、約６
分の１に軽減することが出来、非常に扱い易くなる。
計算値を第２図に示す。図より明らかなように殆どモリ
ブデン、タングステンを単体で用いた場合と変わらない
高い値を示し、熱による変形の少ない優れた基板である
ことが判る。またモリブデン単体の基板の場合には重量
が約１，６ＫＰであるが、本発明のシリコン基板１とモ
リブデンの板２を組合わせた基板３０重量は約Ｑ、４３
Ｋｐであり、約４分の１に軽減することが出来る。また
タングステン単体の基板の場合には重量が約３Ｋｐであ
るが、本発明のシリコン基板１とタングステンの板２を
組合わせた基板３の重量は約ｏ、ｓ’Ｋｐであり、約６
分の１に軽減することが出来、非常に扱い易くなる。
コストの点からも高価なモリブデンやタングステン素材
の使用量が２０分の１となるため、その効果は大きい。
の使用量が２０分の１となるため、その効果は大きい。
そして本発明の全反射鏡基板３の大部分を占めるシリコ
ン基板１はモリブデンやタングステン素材よりもはるか
に安く、且つシリコン材も高価な単結晶材を使用する必
要がなく、安価な多結晶材を使用することが出来るので
、全体的なコストを低下させることが出来る。
ン基板１はモリブデンやタングステン素材よりもはるか
に安く、且つシリコン材も高価な単結晶材を使用する必
要がなく、安価な多結晶材を使用することが出来るので
、全体的なコストを低下させることが出来る。
本発明の全反射鏡基板３の大部分を占めるシリコン基板
１はそれ自身、熱伝導度が０．３３ｄ／Ｃ１１ｌ・Ｋ、
Ｓと高く、モリブデン（Ｑ、３２ｔ’／ｆｆ・Ｋ、
、□ＩＳ）、タングステ：ｙ （ｏ、４ａｔ
／ａｘ ＠Ｋ 、 Ｓ ）と同程度の値を示し、炭酸ガ
スレーザ光によって発生量 する熱を逃がすのに最適な材料である。また線膨−係数
もモリブデン（ｓ、ｏｘｌｏ ／’Ｃ）、タングステ
ン（４，５Ｘ１０ ／’Ｃ）の値より小さく（２，６
Ｘ１０ ／’Ｃ）、熱変形を受は難く、優れている。
１はそれ自身、熱伝導度が０．３３ｄ／Ｃ１１ｌ・Ｋ、
Ｓと高く、モリブデン（Ｑ、３２ｔ’／ｆｆ・Ｋ、
、□ＩＳ）、タングステ：ｙ （ｏ、４ａｔ
／ａｘ ＠Ｋ 、 Ｓ ）と同程度の値を示し、炭酸ガ
スレーザ光によって発生量 する熱を逃がすのに最適な材料である。また線膨−係数
もモリブデン（ｓ、ｏｘｌｏ ／’Ｃ）、タングステ
ン（４，５Ｘ１０ ／’Ｃ）の値より小さく（２，６
Ｘ１０ ／’Ｃ）、熱変形を受は難く、優れている。
更に機械強度にも優れ、銅基板等のよう ゛に取付は時
の強い力によって生ずる永久変形が起きない。即ち、本
発明の全反射鏡基板３はシリコン基板１の利点を全て利
用し、シリコン基板１の唯一の欠点である炭酸ガスレー
ザ光吸収の問題点をその表面にモリブデン、タングステ
ン等の硬質金属板で覆うことにより解決したものである
。
の強い力によって生ずる永久変形が起きない。即ち、本
発明の全反射鏡基板３はシリコン基板１の利点を全て利
用し、シリコン基板１の唯一の欠点である炭酸ガスレー
ザ光吸収の問題点をその表面にモリブデン、タングステ
ン等の硬質金属板で覆うことにより解決したものである
。
発明の効果
以上の説明より明らかなように本発明によれば、ンリコ
ン基板上にモリブデン、或はタングステン等の硬質金属
板を一体に設け、この硬質金属板の表面を研摩している
ので、シリコン基板の利点と、モリブデン、或はタング
ステン等の利点を兼ね備え、且つそれぞれの欠点を取除
くことができるものであり、以下にその効果を列挙する
。
ン基板上にモリブデン、或はタングステン等の硬質金属
板を一体に設け、この硬質金属板の表面を研摩している
ので、シリコン基板の利点と、モリブデン、或はタング
ステン等の利点を兼ね備え、且つそれぞれの欠点を取除
くことができるものであり、以下にその効果を列挙する
。
（１）性能評価指数ｊＭ、が高く、大出力炭酸ガスレー
ザ光照射に対して歪の発生量が少なく、信頼性の高いレ
ーザ発振を可能にする。
ザ光照射に対して歪の発生量が少なく、信頼性の高いレ
ーザ発振を可能にする。
（２） 軽量であるので、全反射鏡製作時の取扱い、
或は出来上った全反射鏡の取扱いが容易である。
或は出来上った全反射鏡の取扱いが容易である。
（３）安価な高信頼性の全反射鏡を提供することが ′
出来るので、レーザシステム全体のコスト低下を図るこ
とができる。
出来るので、レーザシステム全体のコスト低下を図るこ
とができる。
（４）高反射膜が破損しても基板まで破壊しないので、
システムとしての安全性に寄与する。
システムとしての安全性に寄与する。
（句 機械的強度が高いので、取付は時の歪の問題が銅
等に比べて少なく、扱い易い。
等に比べて少なく、扱い易い。
第１図は本発明の炭酸ガスレーザ用全反射鏡基板の一実
施例を示す断面図、第２図は各種基板材料の性能評価指
数を比較した説明図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・モリブデ
ン、或はタングステン等の硬質金属板、３・・・・・・
全反射鏡基板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名１Ｘ
２ 図
施例を示す断面図、第２図は各種基板材料の性能評価指
数を比較した説明図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・モリブデ
ン、或はタングステン等の硬質金属板、３・・・・・・
全反射鏡基板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名１Ｘ
２ 図
Claims (1)
- シリコン基板上にモリブデン、或はタングステン等の硬
質金属板を設け、この硬質金属板の表面を研摩したこと
を特徴とする炭酸ガスレーザ用全反射鏡基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24523884A JPS61123801A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 炭酸ガスレ−ザ用全反射鏡基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24523884A JPS61123801A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 炭酸ガスレ−ザ用全反射鏡基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61123801A true JPS61123801A (ja) | 1986-06-11 |
| JPH0413681B2 JPH0413681B2 (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=17130711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24523884A Granted JPS61123801A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 炭酸ガスレ−ザ用全反射鏡基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61123801A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353501A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | Mitsubishi Metal Corp | 反射鏡用複合ろう付け部材 |
| JPS63144304A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Toshiba Corp | レ−ザ用金属ミラ−及びその製造方法 |
| EP0451727A2 (en) * | 1990-04-06 | 1991-10-16 | Sony Corporation | Thermal head |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57114103A (en) * | 1981-01-06 | 1982-07-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture of mirror for infrared laser |
| JPS5861247A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-12 | Toshiba Corp | レ−ザ光反射材料及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP24523884A patent/JPS61123801A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57114103A (en) * | 1981-01-06 | 1982-07-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture of mirror for infrared laser |
| JPS5861247A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-12 | Toshiba Corp | レ−ザ光反射材料及びその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353501A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | Mitsubishi Metal Corp | 反射鏡用複合ろう付け部材 |
| JPS63144304A (ja) * | 1986-12-08 | 1988-06-16 | Toshiba Corp | レ−ザ用金属ミラ−及びその製造方法 |
| EP0451727A2 (en) * | 1990-04-06 | 1991-10-16 | Sony Corporation | Thermal head |
| EP0451727B1 (en) * | 1990-04-06 | 1995-11-02 | Sony Corporation | Thermal head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0413681B2 (ja) | 1992-03-10 |
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