JPS6161641B2 - - Google Patents
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- JPS6161641B2 JPS6161641B2 JP59119919A JP11991984A JPS6161641B2 JP S6161641 B2 JPS6161641 B2 JP S6161641B2 JP 59119919 A JP59119919 A JP 59119919A JP 11991984 A JP11991984 A JP 11991984A JP S6161641 B2 JPS6161641 B2 JP S6161641B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
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- G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
- G02B1/115—Multilayers
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、炭酸ガスレーザ光（10.6μｍ波長）
に対して低吸収であつて且つ0.6328μｍ波長の
He−Neレーザ光に対しても良好なる透過性を有
し、さらに耐環境性に優れた塩化カリウム用反射
防止膜に関する。
に対して低吸収であつて且つ0.6328μｍ波長の
He−Neレーザ光に対しても良好なる透過性を有
し、さらに耐環境性に優れた塩化カリウム用反射
防止膜に関する。
従来例の構成とその問題点
従来、炭酸ガスレーザ用透明光学部品の素材に
は、セレン化亜鉛（ZnSe），砒化ガリウム
（GaAs），塩化カリウム（KCl）等が挙げられ
る。
は、セレン化亜鉛（ZnSe），砒化ガリウム
（GaAs），塩化カリウム（KCl）等が挙げられ
る。
KClにあつては、他の素材と比べ10.6μｍ波
長、0.6328μｍ波長において透明で光学歪が小さ
く、毒性がなく、安価であるという多くの利点を
持つ反面、潮解性という大きな欠点を有してい
る。そのため湿度の多い環境での長時間使用に耐
えられないという欠点を持つ。一方KCl用反射防
止膜として最も簡単な構造としてNaF単層膜が考
えられた。NaFの屈折率は1.23とKClの屈折率の
平方根（√1.45＝1.204）に非常に近いために光
学的膜厚nd＝λ／４＝2.65μｍを蒸着すれば反射
率としては0.05％と理想に近い光学特性が期待出
来るが、このNaF膜自身潮解性を有しているため
耐水性という点では満足なものでなく実用性が無
いと判断せざるを得ない。
長、0.6328μｍ波長において透明で光学歪が小さ
く、毒性がなく、安価であるという多くの利点を
持つ反面、潮解性という大きな欠点を有してい
る。そのため湿度の多い環境での長時間使用に耐
えられないという欠点を持つ。一方KCl用反射防
止膜として最も簡単な構造としてNaF単層膜が考
えられた。NaFの屈折率は1.23とKClの屈折率の
平方根（√1.45＝1.204）に非常に近いために光
学的膜厚nd＝λ／４＝2.65μｍを蒸着すれば反射
率としては0.05％と理想に近い光学特性が期待出
来るが、このNaF膜自身潮解性を有しているため
耐水性という点では満足なものでなく実用性が無
いと判断せざるを得ない。
単層で反射防止膜の条件を満足する物質はNaF
以外には無く、このため二層，三層構造の反射防
止膜が検討されている。KCl用反射防止膜材料と
して満足しなければならない条件は、水に溶けに
くく、波長10.6μｍ，0.6328μｍにおいて透明
で、基板との密着性が良く、さらに薄膜状態にお
いて、ピンホールの出来にくいアモルフアス構造
を示す物質が選ばれなければならない。そこで有
望な材料としては三硫化砒素（As2S3），三セレ
ン化砒素（As2Se3）を代表とするカルコゲナイド
ガラスや四弗化トリウム（ThF4）等が挙げられ
る。これらを利用した二層，三層反射防止膜の構
造については以下の様なものが考えられる。
以外には無く、このため二層，三層構造の反射防
止膜が検討されている。KCl用反射防止膜材料と
して満足しなければならない条件は、水に溶けに
くく、波長10.6μｍ，0.6328μｍにおいて透明
で、基板との密着性が良く、さらに薄膜状態にお
いて、ピンホールの出来にくいアモルフアス構造
を示す物質が選ばれなければならない。そこで有
望な材料としては三硫化砒素（As2S3），三セレ
ン化砒素（As2Se3）を代表とするカルコゲナイド
ガラスや四弗化トリウム（ThF4）等が挙げられ
る。これらを利用した二層，三層反射防止膜の構
造については以下の様なものが考えられる。
イ KClGATS／As2S3
ロ KClAs2S3／ThF4
ハ KClAs2S3／PbF2
ニ KClAs2S3／PbF2／As2S3
イ）の構造のものは、いずれもカルコゲナイド
ガラスより構成されているので耐湿性にすぐれか
つ波長10.6μｍでの吸収率が少ないという利点を
有しているが、GATS（Ge28As21Te29Se22）は波
長0.6328μｍのHe−Ne光を透過しないという欠
点を有す。ロ）はいずれもアモルフアス構造を示
す物質で耐湿性にすぐれ、最外層のThF4は機械
的強度が強いためクリーニング時にきずがつきに
くいという利点を有しているが、吸収の少ない蒸
着膜が得にくいという欠点を有している。ハ）の
構造では吸収は少なくすることが出来るが、最外
層のPbF2の結晶性が強く薄膜状態ではピンホー
ルが生じ易く、さらにそれ自身耐湿性に少々劣る
ため反射防止膜としては満足な耐湿性を示さな
い。ニ）はPbF2の耐湿性に劣る欠点をピンホー
ルの出来にくいカルコゲナイドガラスである
As2S3で保護しているため耐湿性にすぐれ、吸収
も少ないために以上述べたイ）からニ）の例の中
で一番すぐれている。しかしながら、カルコゲナ
イドガラスは高温で一般に酸化されやすく、特に
H2O分子あるいはOH-イオンの存在はその作用に
著しく影響を及ぼす。このカルコゲナイドガラス
の酸化現象は10.6μｍ光での光吸収を増加させる
ため、改良が望まれている。ところが、KClは吸
湿性が高く、表面に吸着したH2O分子やOH-イオ
ンを完全に除却する事が困難である。このため
KClの反射防止膜においてはKCl基板と接する第
１層目のカルコゲナイドガラスのH2O分子あるい
はOH-イオンによる酸化による吸収増という劣
化が問題となつている。
ガラスより構成されているので耐湿性にすぐれか
つ波長10.6μｍでの吸収率が少ないという利点を
有しているが、GATS（Ge28As21Te29Se22）は波
長0.6328μｍのHe−Ne光を透過しないという欠
点を有す。ロ）はいずれもアモルフアス構造を示
す物質で耐湿性にすぐれ、最外層のThF4は機械
的強度が強いためクリーニング時にきずがつきに
くいという利点を有しているが、吸収の少ない蒸
着膜が得にくいという欠点を有している。ハ）の
構造では吸収は少なくすることが出来るが、最外
層のPbF2の結晶性が強く薄膜状態ではピンホー
ルが生じ易く、さらにそれ自身耐湿性に少々劣る
ため反射防止膜としては満足な耐湿性を示さな
い。ニ）はPbF2の耐湿性に劣る欠点をピンホー
ルの出来にくいカルコゲナイドガラスである
As2S3で保護しているため耐湿性にすぐれ、吸収
も少ないために以上述べたイ）からニ）の例の中
で一番すぐれている。しかしながら、カルコゲナ
イドガラスは高温で一般に酸化されやすく、特に
H2O分子あるいはOH-イオンの存在はその作用に
著しく影響を及ぼす。このカルコゲナイドガラス
の酸化現象は10.6μｍ光での光吸収を増加させる
ため、改良が望まれている。ところが、KClは吸
湿性が高く、表面に吸着したH2O分子やOH-イオ
ンを完全に除却する事が困難である。このため
KClの反射防止膜においてはKCl基板と接する第
１層目のカルコゲナイドガラスのH2O分子あるい
はOH-イオンによる酸化による吸収増という劣
化が問題となつている。
発明の目的
本発明は従来例のAs2S3／PbF2／As2S3で代表
される反射防止膜の持つ多くの利点、すなわち
10.6μｍ波長の炭酸ガスレーザ光に対して低吸
収、耐湿性に優れ、かつHe−Neレーザ光に対し
て透明である等の利点をそこなうことなく、その
欠点であるKCl基板と接する第１層目のAs2S3カ
ルコゲナイドガラスの酸化を防止することにより
大パワーレーザ光照射に対して長寿命なKCl用反
射防止膜を提供することを目的とする。
される反射防止膜の持つ多くの利点、すなわち
10.6μｍ波長の炭酸ガスレーザ光に対して低吸
収、耐湿性に優れ、かつHe−Neレーザ光に対し
て透明である等の利点をそこなうことなく、その
欠点であるKCl基板と接する第１層目のAs2S3カ
ルコゲナイドガラスの酸化を防止することにより
大パワーレーザ光照射に対して長寿命なKCl用反
射防止膜を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明はKCl基板上に、弗化バリウム，三弗化
イツテルビウムまたは四弗化トリウムのいずれか
の膜を形成し、その上に三硫化ヒ素膜，フツ化鉛
膜および三硫化ヒ素膜を順次形成した四層構造よ
り成るKCl用反射防止膜である。
イツテルビウムまたは四弗化トリウムのいずれか
の膜を形成し、その上に三硫化ヒ素膜，フツ化鉛
膜および三硫化ヒ素膜を順次形成した四層構造よ
り成るKCl用反射防止膜である。
実施例の説明
以下本発明の実施例について図面とともに詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は本発明による反射防止膜の構造を示す
断面図である。図において、５は両面が超精密に
光学研麿された屈折率nsが1.45なるKCl基板であ
る。このKCl基板１上には、まず化学的に安定で
かつKCl基板５の屈折率n1＝1.45に近い屈折率を
有する弗化バリウム（BaF2）n1＝1.40，三弗化イ
ツテルビウム（YbF3）n1＝1.38あるいは四弗化
トリウム（ThF4）n1＝1.35のうち一つからなる
物質膜を保護膜１として形成する。形成する光学
的膜厚n1d1は、BaF2膜の場合は0.140μｍ，YbF3
膜の場合は0.138μｍ，ThF4膜の場合は0.135μ
ｍである。２は光吸収が少なく水に不溶な屈折率
n2が2.31なる高屈折率物質である第１の三硫化ヒ
素（As2S3）膜で、光学的膜厚n2d2＝2.494μｍで
ある。３は光吸収が少なく屈折率n3が1.67なる低
屈折率物質であるフツ化鉛（PbF2）膜で、光学的
膜厚n3d3＝1.336μｍである。４は屈折率n4が2.31
の第２のAs2S3膜で光学的膜厚はn4d4＝0.994μｍ
である。保護膜１はKCl基板とカルコゲナイドガ
ラスであるAs2S3膜２の耐環境性の悪さを保護す
るもので、屈折率がKCl基板の屈折率1.45に近い
ものが好ましい。
断面図である。図において、５は両面が超精密に
光学研麿された屈折率nsが1.45なるKCl基板であ
る。このKCl基板１上には、まず化学的に安定で
かつKCl基板５の屈折率n1＝1.45に近い屈折率を
有する弗化バリウム（BaF2）n1＝1.40，三弗化イ
ツテルビウム（YbF3）n1＝1.38あるいは四弗化
トリウム（ThF4）n1＝1.35のうち一つからなる
物質膜を保護膜１として形成する。形成する光学
的膜厚n1d1は、BaF2膜の場合は0.140μｍ，YbF3
膜の場合は0.138μｍ，ThF4膜の場合は0.135μ
ｍである。２は光吸収が少なく水に不溶な屈折率
n2が2.31なる高屈折率物質である第１の三硫化ヒ
素（As2S3）膜で、光学的膜厚n2d2＝2.494μｍで
ある。３は光吸収が少なく屈折率n3が1.67なる低
屈折率物質であるフツ化鉛（PbF2）膜で、光学的
膜厚n3d3＝1.336μｍである。４は屈折率n4が2.31
の第２のAs2S3膜で光学的膜厚はn4d4＝0.994μｍ
である。保護膜１はKCl基板とカルコゲナイドガ
ラスであるAs2S3膜２の耐環境性の悪さを保護す
るもので、屈折率がKCl基板の屈折率1.45に近い
ものが好ましい。
第２図は保護膜１として屈折率が1.40のBaF2
膜を使用した場合と、屈折率が1.35のThF4膜を
使用した場合の各膜の蒸着膜厚による波長10.6μ
ｍでの反射率の変化を示す特性図である。
膜を使用した場合と、屈折率が1.35のThF4膜を
使用した場合の各膜の蒸着膜厚による波長10.6μ
ｍでの反射率の変化を示す特性図である。
As2S3膜２，PbF2膜３およびAs2S3膜４の厚さ
はそれぞれ2.494μｍ、1.336μｍおよび0.994μｍ
である。図中６は保護膜１がBaF2膜の場合、７
は保護膜１がThF4膜の場合の曲線である。図か
らわかるように、いずれの保護膜も膜厚を設定値
d1＝0.1μｍの２倍厚くしてもKClの屈折率に近
いため反射率は高々0.02％に成るだけで非常に膜
厚制御に対する制約がゆるいことが判る。また、
膜厚d1をd1＝0.5μｍと設定値の５倍厚くして
も、BaF2では反射率が0.02％であり、ThF4でも
0.08％であるので、反射防止膜としての全反射率
に対して小さい増加であり、実用的には５倍厚く
しても差支えない。
はそれぞれ2.494μｍ、1.336μｍおよび0.994μｍ
である。図中６は保護膜１がBaF2膜の場合、７
は保護膜１がThF4膜の場合の曲線である。図か
らわかるように、いずれの保護膜も膜厚を設定値
d1＝0.1μｍの２倍厚くしてもKClの屈折率に近
いため反射率は高々0.02％に成るだけで非常に膜
厚制御に対する制約がゆるいことが判る。また、
膜厚d1をd1＝0.5μｍと設定値の５倍厚くして
も、BaF2では反射率が0.02％であり、ThF4でも
0.08％であるので、反射防止膜としての全反射率
に対して小さい増加であり、実用的には５倍厚く
しても差支えない。
第３図は保護膜１として光学的膜厚n1d1＝
0.140μｍのBaF2を設け、As2S3／PbF2／As2S3
の３層膜の膜厚を第２図の実施例と同一にした場
合８，各膜厚をそれぞれ３％増とした場合９およ
び３％減とした場合10の反射率の波長依存性を示
す。これによれば波長10.6μｍでの反射率は膜厚
を３％増減した場合でも0.4％程度と成るので両
面反射防止膜付の場合でも全反射率は0.8％と小
さく実用上問題はない。
0.140μｍのBaF2を設け、As2S3／PbF2／As2S3
の３層膜の膜厚を第２図の実施例と同一にした場
合８，各膜厚をそれぞれ３％増とした場合９およ
び３％減とした場合10の反射率の波長依存性を示
す。これによれば波長10.6μｍでの反射率は膜厚
を３％増減した場合でも0.4％程度と成るので両
面反射防止膜付の場合でも全反射率は0.8％と小
さく実用上問題はない。
これらの図からも明らかな様に本発明による
KCl用反射防止膜の第１層目を構成している
BaF2，YdF3あるいはThF4保護膜の膜厚として
はd1＝0.1μｍ〜0.5μｍと膜厚制御に対する制約
がゆるく、製作が容易である。さらに第２層目か
らの光学的膜厚としては、第３図に示した±３％
の範囲内、即ち第１のAs2S3膜がn2d2＝2.419μｍ
〜2.569μｍ，PbF2膜がn3d3＝1.296〜1.376μ
ｍ，第２のAs2S3膜がn4d4＝0.964μｍ〜1.024μ
ｍの範囲であることが好適である。
KCl用反射防止膜の第１層目を構成している
BaF2，YdF3あるいはThF4保護膜の膜厚として
はd1＝0.1μｍ〜0.5μｍと膜厚制御に対する制約
がゆるく、製作が容易である。さらに第２層目か
らの光学的膜厚としては、第３図に示した±３％
の範囲内、即ち第１のAs2S3膜がn2d2＝2.419μｍ
〜2.569μｍ，PbF2膜がn3d3＝1.296〜1.376μ
ｍ，第２のAs2S3膜がn4d4＝0.964μｍ〜1.024μ
ｍの範囲であることが好適である。
第４図に、本発明で得られた試料の透過率スペ
クトルを示した。波長８μｍから13μｍの波長領
域での実測値は計算値と良く一致している。
クトルを示した。波長８μｍから13μｍの波長領
域での実測値は計算値と良く一致している。
次に本発明により製作した出力結合鏡を500W
レーザ発振器に実装し、レーザ光の連続照射試験
を行つた結果について述べる。出力結合鏡は加速
試験の意味もかねて、断熱性の良い治具に装着し
1000時間経過後に出力結合鏡を取り出しレーザ光
照射前後での透過率スペクトを測定した。
レーザ発振器に実装し、レーザ光の連続照射試験
を行つた結果について述べる。出力結合鏡は加速
試験の意味もかねて、断熱性の良い治具に装着し
1000時間経過後に出力結合鏡を取り出しレーザ光
照射前後での透過率スペクトを測定した。
その結果、第５図１１，１２に示す様にレーザ
光照射前１１と1000時間照射後１２の間で従来の
反射防止膜（As2S3／PbF2／As2S3）を使用しレ
ーザ光を800時間照射したもの１３に見られる酸
化による吸収増加１４は見られず、保護膜を附加
することにより従来のカルコゲナイドガラスを用
いた反射防止膜よりも耐環境性にすぐれ十分実用
に耐えることが判明した。
光照射前１１と1000時間照射後１２の間で従来の
反射防止膜（As2S3／PbF2／As2S3）を使用しレ
ーザ光を800時間照射したもの１３に見られる酸
化による吸収増加１４は見られず、保護膜を附加
することにより従来のカルコゲナイドガラスを用
いた反射防止膜よりも耐環境性にすぐれ十分実用
に耐えることが判明した。
発明の効果
以上のように、本発明は塩化カリウム基板の表
面にBaF2，YbF3またはThF4のいずれかの保護
膜を形成し、その上にAs2S3／PbF2／As2S33層
膜を形成した塩化カリウム用反射防止膜で、以下
のような効果を有するものである。
面にBaF2，YbF3またはThF4のいずれかの保護
膜を形成し、その上にAs2S3／PbF2／As2S33層
膜を形成した塩化カリウム用反射防止膜で、以下
のような効果を有するものである。
(1) KClとカルコゲナイドガラスを、化学的に安
定かつ機械的にも強いThF4，YbF3，あるいは
BaF2を使用して直接触れない構成をとりカル
コゲナイドガラス膜を化学的に保護しているた
め耐環境性にすぐれている。
定かつ機械的にも強いThF4，YbF3，あるいは
BaF2を使用して直接触れない構成をとりカル
コゲナイドガラス膜を化学的に保護しているた
め耐環境性にすぐれている。
(2) 波長0.6328μｍのHe−Neレーザ光に対して
透明であるのでビームアライメントが容易であ
る。
透明であるのでビームアライメントが容易であ
る。
(3) ThF4，YbF3，あるいはBaF2保護膜は、光
学的膜厚が設定値より２〜５倍増加しても波長
10.6μｍにおいて反射率は高々0.02％〜0.08％
増加するだけで非常に膜厚制御に対する制約が
ゆるく製作が容易である。
学的膜厚が設定値より２〜５倍増加しても波長
10.6μｍにおいて反射率は高々0.02％〜0.08％
増加するだけで非常に膜厚制御に対する制約が
ゆるく製作が容易である。
第１図は本発明の実施例におけるKCl用反射防
止膜の断面図，第２図乃至第５図はそれぞれ本発
明の実施例におけるKCl用反射防止膜の光学的特
性図である。 １……保護膜、２……As2S3膜、３……PbF2
膜、４……As2S3膜、５……KCl基板。
止膜の断面図，第２図乃至第５図はそれぞれ本発
明の実施例におけるKCl用反射防止膜の光学的特
性図である。 １……保護膜、２……As2S3膜、３……PbF2
膜、４……As2S3膜、５……KCl基板。
Claims (1)
- １ 塩化カリウム基板の少なくとも一表面上に弗
化バリウム，三弗化イツテルビウムまたは四弗化
トリウムのいずれかの膜を形成し、その上に三硫
化ヒ素膜、フツ化鉛膜および三硫化ヒ素膜を順次
形成したことを特徴とする塩化カリウム用反射防
止膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59119919A JPS60263902A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 塩化カリウム用反射防止膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59119919A JPS60263902A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 塩化カリウム用反射防止膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60263902A JPS60263902A (ja) | 1985-12-27 |
| JPS6161641B2 true JPS6161641B2 (ja) | 1986-12-26 |
Family
ID=14773422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59119919A Granted JPS60263902A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 塩化カリウム用反射防止膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60263902A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0596926U (ja) * | 1992-05-28 | 1993-12-27 | 三洋電機株式会社 | 駆動力伝達機構 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6381401A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Horiba Ltd | 高出力ｃｏ↓２レ−ザ光用光学部品 |
| JPH01230001A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Hisankabutsu Glass Kenkyu Kaihatsu Kk | カルコゲナイドガラスの反射防止膜 |
| JPH03237401A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-23 | Hisankabutsu Glass Kenkyu Kaihatsu Kk | カルコゲナイドガラスの反射防止膜 |
-
1984
- 1984-06-13 JP JP59119919A patent/JPS60263902A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0596926U (ja) * | 1992-05-28 | 1993-12-27 | 三洋電機株式会社 | 駆動力伝達機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60263902A (ja) | 1985-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |