JPWO2018110176A1 - レーザ発振器およびレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す図である。レーザ加工装置10は、レーザ発振器11と、偏光変換部材12と、集光光学系13と、加工テーブル14と、駆動部15と、制御部16とを有する。
実施例1の反射部材100の各層の材質および膜厚は以下の通りである。各層は、基板に近い側から順に第1層、第2層、第3層、第4層および第5層と称する。
第5層 SiO 110nm
第4層 Ge 540nm
第3層 ZnS 1090nm
第2層 Au 200nm
第1層 SiO 10nm
基板 Si 10mm
比較例1の反射部材の各層の材質および膜厚は以下の通りである。
第1層 Au 200nm
基板 Si 10mm
比較例2の反射部材の各層の材質および膜厚は以下の通りである。比較例2は、実施例1の構成から最表層であるSiO膜6を省略した構成である。
第4層 Ge 540nm
第3層 ZnS 1090nm
第2層 Au 200nm
第1層 SiO 10nm
基板 Si 10mm
実施例2の反射部材100の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された直径40mmの円形状のSi基板であり、金属膜3はAu膜であり、酸化ケイ素膜2はSiO膜である。
第5層 SiO 150nm
第4層 Ge 590nm
第3層 ZnS 1120nm
第2層 Au 200nm
第1層 SiO 10nm
基板 Si 10mm
比較例3の反射部材の各層の材質および膜厚は以下の通りである。比較例3は、実施例2の構成から酸化ケイ素膜2であるSiO膜を省略した構成である。
第4層 SiO 150nm
第3層 Ge 590nm
第2層 ZnS 1120nm
第1層 Au 200nm
基板 Si 10mm
比較例4の反射部材の各層の材質および膜厚は以下の通りである。比較例4は、実施例2の酸化ケイ素膜2であるSiO膜をCr膜に替えた構成である。Crは、基板とAu膜との密着力を強化する材料として一般的に用いられている。
第5層 SiO 150nm
第4層 Ge 590nm
第3層 ZnS 1120nm
第2層 Au 200nm
第1層 Cr 10nm
基板 Si 10mm
実施例3の反射部材100の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された40mm角平板のSi基板であり、金属膜3はAu膜であり、酸化ケイ素膜2はSiO2膜である。図11は、実施例3の反射部材100の光学特性を示す図である。波長9.3μmにおいて、実施例3の反射部材100のS波に対する反射率は99.7%であり、P波に対する反射率は95.1%である。
第5層 SiO 50nm
第4層 Ge 540nm
第3層 ZnS 920nm
第2層 Au 200nm
第1層 SiO2 10nm
基板 Si 10mm
実施例4の反射部材100の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された40mm角平板のSi基板であり、金属膜3はAu膜であり、酸化ケイ素膜2はSiO2膜である。図12は、実施例4の反射部材100の光学特性を示す図である。波長9.3μmにおいて、実施例4の反射部材100のS波に対する反射率は99.7%であり、P波に対する反射率は86.5%である。
第5層 SiO 160nm
第4層 Ge 600nm
第3層 ZnS 810nm
第2層 Au 200nm
第1層 SiO2 10nm
基板 Si 10mm
実施例5の反射部材100の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された40mm角平板のSi基板であり、金属膜3はAu膜であり、酸化ケイ素膜2はSi2O3膜である。図13は、実施例5の反射部材100の光学特性を示す図である。波長9.3μmにおいて、実施例5の反射部材100のS波に対する反射率は99.6%であり、P波に対する反射率は85.1%である。
第5層 SiO 180nm
第4層 Ge 550nm
第3層 ZnS 1110nm
第2層 Au 100nm
第1層 Si2O3 15nm
基板 Si 10mm
比較例5の反射部材の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板は鏡面加工された40mm角平板のSi基板であり、金属膜はAu膜であり、Si基板とAu膜との間にSi2O3膜が形成されている。比較例5の反射部材は、最表層のSiO膜の膜厚が、本発明の実施例1から5よりも厚い340nmである。図14は、比較例5の反射部材の光学特性を示す図である。波長9.3μmにおいて、比較例5の反射部材のS波に対する反射率は96.8%であり、P波に対する反射率は72.6%である。
第5層 SiO 340nm
第4層 Ge 550nm
第3層 ZnS 1110nm
第2層 Au 100nm
第1層 Si2O3 15nm
基板 Si 10mm
第1層 酸化ケイ素膜2 1nm以上50nm以下
第2層 金属膜3 20nm以上400nm以下
第3層 ZnS膜4 700nm以上1400nm以下
第4層 Ge膜5 450nm以上650nm以下
第5層 SiO膜6 20nm以上250nm以下
第1層 酸化ケイ素膜2 1nm以上50nm以下
第2層 金属膜3 20nm以上300nm以下
第3層 ZnS膜4 800nm以上1200nm以下
第4層 Ge膜5 500nm以上600nm以下
第5層 SiO膜6 20nm以上200nm以下
実施の形態2では、反射部材の基板としてCu(銅)を使用する例を示す。図19は、図2に示した折り返しミラー25として使用可能な反射部材200の第2の構成図である。図19に示す反射部材200は、基板1と、金属膜3と、SiO膜6とを含む。金属膜3およびSiO膜6は、基板1に近い方から、前述した順序で形成されている。
実施例6の反射部材200の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された直径40mm角平板のCu基板であり、金属膜3はAu膜である。
第2層 SiO 150nm
第1層 Au 200nm
基板 Cu 10mm
実施例7の反射部材300の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された直径40mm角平板のCu基板であり、金属膜3はAu膜である。
第4層 SiO 90nm
第3層 Ge 570nm
第2層 ZnS 930nm
第1層 Au 300nm
基板 Cu 10mm
実施例8の反射部材300の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された直径40mmの円形状のCu基板であり、金属膜3はAu膜である。
第4層 SiO 60nm
第3層 Ge 540nm
第2層 ZnS 1060nm
第1層 Au 100nm
基板 Cu 10mm
実施例9の反射部材300の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された直径40mmの円形状のCu基板であり、金属膜3はAu膜である。
第4層 SiO 170nm
第3層 Ge 530nm
第2層 ZnS 840nm
第1層 Au 100nm
基板 Cu 10mm
実施例10の反射部材300の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された直径40mmの円形状のCu基板であり、金属膜3はAu膜である。
第4層 SiO 230nm
第3層 Ge 530nm
第2層 ZnS 710nm
第1層 Au 100nm
基板 Cu 10mm
実施例11の反射部材400の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板1は鏡面加工された直径40mm角平板のCu基板であり、金属膜3はAu膜である。
第3層 SiO 150nm
第2層 Au 200nm
第1層 Cr 10nm
基板 Cu 10mm
比較例6の反射部材の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板は鏡面加工された直径40mmの円形状のCu基板であり、金属膜はAu膜である。比較例6の反射部材は、最表層がSiO膜ではなく、SiO2膜を採用した構成である。
第2層 SiO2 150nm
第1層 Au 100nm
基板 Cu 10mm
比較例7の反射部材の各層の材質および膜厚は以下の通りである。基板は鏡面加工された直径40mmの円形状のCu基板であり、金属膜はAu膜である。比較例7の反射部材は、最表層がSiO膜ではなく、ZnS膜を採用した構成である。
第2層 ZnS 150nm
第1層 Au 100nm
基板 Cu 10mm
比較例8の反射部材の各層の材質および膜厚は、特許文献1を引用した構成である。基板は鏡面加工された直径40mmの円形状のCu基板であり、第2層の金属膜はAu膜である。比較例7の反射部材は、最表層がSiO膜ではなく、Ge膜を採用した構成である。
第7層 Ge 670nm
第6層 ZnS 1170nm
第5層 Ge 670nm
第4層 ZnS 1170nm
第3層 HfO2 100nm
第2層 Au 300nm
第1層 Cr 100nm
基板 Cu 4mm
第2層 ZnS膜 820nm以上1080nm以下
第3層 Ge膜 520nm以上590nm以下
第4層 SiO膜 40nm以上180nm以下
実施の形態3では、本発明の反射部材100、反射部材200、反射部材300および反射部材400の少なくとも1つを使用したレーザ発振器の実施例を示す。
第2層 ZnS膜 820nm以上1080nm以下
第3層 Ge膜 520nm以上590nm以下
第4層 SiO膜 40nm以上180nm以下
Claims (15)
- 基板と、
SiO膜と、
前記基板と前記SiO膜との間に形成された金属膜と、
を備えることを特徴とする赤外レーザ用反射部材。 - 前記金属膜と前記SiO膜との間に形成されたZnS膜と、
前記ZnS膜と前記SiO膜との間に形成されたGe膜と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の赤外レーザ用反射部材。 - 前記金属膜の膜厚は、20nm以上400nm以下であり、
前記ZnS膜の膜厚は、700nm以上1200nm以下であり、
前記Ge膜の膜厚は、450nm以上650nm以下であり、
前記SiO膜の膜厚は、20nm以上250nm以下であることを特徴とする請求項2に記載の赤外レーザ用反射部材。 - 前記金属膜は、Au膜であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の赤外レーザ用反射部材。
- 前記基板はSi基板であり、
前記基板と前記Au膜との間に形成された酸化ケイ素膜をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の赤外レーザ用反射部材。 - 前記酸化ケイ素膜の膜厚は、1nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項5に記載の赤外レーザ用反射部材。
- 前記酸化ケイ素膜は、SiO膜、SiO2膜またはSi2O3膜であることを特徴とする請求項5または6に記載の赤外レーザ用反射部材。
- 前記金属膜の膜厚は、20nm以上300nm以下であり、
前記ZnS膜の膜厚は、820nm以上1080nm以下であり、
前記Ge膜の膜厚は、520nm以上590nm以下であり、
前記SiO膜の膜厚は、40nm以上180nm以下であることを特徴とする請求項2または3に記載の赤外レーザ用反射部材。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の赤外レーザ用反射部材を備えることを特徴とするレーザ発振器。
- 波長が8.3μm以上9.8μm以下のレーザ光を出力することを特徴とする請求項9に記載のレーザ発振器。
- 部分反射ミラーと、
互いに直交する2つの反射面を有し、前記部分反射ミラーで反射されたレーザ光を、当該レーザ光の光軸に沿って反射させる直交型ミラーと、
一対の放電電極と、
前記一対の放電電極の間に供給されてレーザ媒質として機能するレーザガスと、
を備え、
前記一対の放電電極の放電方向と、前記レーザガスのガス流方向と、前記光軸の方向とが互いに直交しており、
前記直交型ミラーは、前記直交型ミラーの前記2つの反射面が交わる線である谷線が、前記光軸に直交する面内において、前記放電方向に対して45度の角度で交差する基準軸と平行となるように配置され、
前記直交型ミラーの前記2つの反射面のうち少なくとも1つの反射面は、前記赤外レーザ用反射部材であることを特徴とする請求項9または10に記載のレーザ発振器。 - 請求項9から11のいずれか1項に記載のレーザ発振器を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
- 基板上に金属膜を形成するステップと、
前記金属膜上にSiO膜を形成するステップと、を含むことを特徴とする赤外レーザ用反射部材の製造方法。 - 前記基板はSi基板であり、
前記金属膜はAu膜であり、
前記金属膜を形成する前に、前記基板の表面に酸化物イオンを照射して、前記基板の表面に酸化ケイ素膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の赤外レーザ用反射部材の製造方法。 - 前記酸化ケイ素膜は、真空中で形成され、
前記金属膜は、前記酸化ケイ素膜を形成するステップに続けて真空中で形成されることを特徴とする請求項14に記載の赤外レーザ用反射部材の製造方法。
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