JPH04145677A - 可視レーザ用高反射鏡 - Google Patents
可視レーザ用高反射鏡Info
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- JPH04145677A JPH04145677A JP27004090A JP27004090A JPH04145677A JP H04145677 A JPH04145677 A JP H04145677A JP 27004090 A JP27004090 A JP 27004090A JP 27004090 A JP27004090 A JP 27004090A JP H04145677 A JPH04145677 A JP H04145677A
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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、可視レーザ用高反射鏡に関し、特に、レーザ
発振波長が可視域であるレーザシステムに用いられ、誘
電体多層膜で形成された、反射率の高い可視レーザ用高
反射鏡に関する。
発振波長が可視域であるレーザシステムに用いられ、誘
電体多層膜で形成された、反射率の高い可視レーザ用高
反射鏡に関する。
（従来の技術）
近年、レーザ装置の高出力化に伴い、高出力レーザの使
用に耐えられるレーザ用反射鏡等の誘電体多層膜の研究
が進められている。特に、近赤外域で使用する誘電体多
層膜に比べて可視域で使用する誘電体多層膜は、レーザ
によるダメージを受けやすいことが知られている。これ
は、一般に誘電体膜は近赤外域より可視域の光吸収の方
が高いためである。従来の誘電体多層膜を用いた可視レ
ーザ用高反射鏡は、ガラス、石英の結晶の基板上に、各
１種類の低屈折率物質と高屈折率物質を光学的膜厚ｎｄ
（ｎ：膜の屈折率、ｄ：物理的膜厚）λ／４（λ：レー
ザ波長）で交互に積層したものである。例えば、低屈折
率物質にはＭ ｇ Ｆ ２．５ｉ０２等が用いられ、高
屈折率物質にはＴｉＯ２＋ Ｔａ２０５ 、ＨｆＯ２、
ＺｒＯ２、Ａ Ｉ ２０３等が用いられている。さらに
、高反射率を得るためには、通常２０層以上交互に積層
したものが用いられる。
用に耐えられるレーザ用反射鏡等の誘電体多層膜の研究
が進められている。特に、近赤外域で使用する誘電体多
層膜に比べて可視域で使用する誘電体多層膜は、レーザ
によるダメージを受けやすいことが知られている。これ
は、一般に誘電体膜は近赤外域より可視域の光吸収の方
が高いためである。従来の誘電体多層膜を用いた可視レ
ーザ用高反射鏡は、ガラス、石英の結晶の基板上に、各
１種類の低屈折率物質と高屈折率物質を光学的膜厚ｎｄ
（ｎ：膜の屈折率、ｄ：物理的膜厚）λ／４（λ：レー
ザ波長）で交互に積層したものである。例えば、低屈折
率物質にはＭ ｇ Ｆ ２．５ｉ０２等が用いられ、高
屈折率物質にはＴｉＯ２＋ Ｔａ２０５ 、ＨｆＯ２、
ＺｒＯ２、Ａ Ｉ ２０３等が用いられている。さらに
、高反射率を得るためには、通常２０層以上交互に積層
したものが用いられる。
レーザ高反射鏡の反射率は、−ａに、次式で求めること
ができる。
ができる。
Ｒ−［１−（ｎＨ／ｎＬ）２Ｐ（ｎＨ２／ｎ５）２］２
／［１＋（ｎｏ／ｎＬ）２Ｐ（ｒ＋Ｈ２／ｎ５）２］２
−−−（１）ここで、膜層の数は（２Ｐ＋ｌ）であ
り、ｎＨは高屈折率物質の屈折率であり、ｎｔは低屈折
率物質の屈折率である。ただし、外界媒質は空気（ｎａ
ｌｒを１とする）とするものである。
／［１＋（ｎｏ／ｎＬ）２Ｐ（ｒ＋Ｈ２／ｎ５）２］２
−−−（１）ここで、膜層の数は（２Ｐ＋ｌ）であ
り、ｎＨは高屈折率物質の屈折率であり、ｎｔは低屈折
率物質の屈折率である。ただし、外界媒質は空気（ｎａ
ｌｒを１とする）とするものである。
この（１）式から、レーザ高反射鏡の反射率は高屈折率
物質と低屈折率物質との屈折率の差が大きいほど、同一
の膜層の数では反射率が高くなることがわかる。
物質と低屈折率物質との屈折率の差が大きいほど、同一
の膜層の数では反射率が高くなることがわかる。
（１）式を用い、膜層数を２７層に設定し、基板にＹＡ
Ｇ （Ｙ３ Ａ１５０１２： ｎ、＝１．８４５）を用
い、低屈折率物質にＳｉＯ２（ｎＬ＝１．４５）を用い
、高屈折率物質にＨｆＯ２（ｎｇ ＝１．９０＞を用い
た場合、あるいは高屈折率物質にＡＬ２０３ （ｒｌ
Ｈ＝ １．６５ ）を用いた場合の反射率を計算すると
、前者の反射率は、９９．９％、後者の反射率は、９４
，８％になる。
Ｇ （Ｙ３ Ａ１５０１２： ｎ、＝１．８４５）を用
い、低屈折率物質にＳｉＯ２（ｎＬ＝１．４５）を用い
、高屈折率物質にＨｆＯ２（ｎｇ ＝１．９０＞を用い
た場合、あるいは高屈折率物質にＡＬ２０３ （ｒｌ
Ｈ＝ １．６５ ）を用いた場合の反射率を計算すると
、前者の反射率は、９９．９％、後者の反射率は、９４
，８％になる。
上記の計算結果からもレーザ反射鏡は、同−膜層数なら
ば高屈折率物質の屈折率低屈折率物質の屈折率の差が大
きいほど高くなることがわかる。
ば高屈折率物質の屈折率低屈折率物質の屈折率の差が大
きいほど高くなることがわかる。
次に、（１）式を用いてレーザ反射鏡の仕様の高反射率
（例えば、反射率９９゜５％以上）を得るためには何層
の積層数が必要かを求めると、５ｔ０２とＨｆＯ２の組
合せでは２１層であり、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ，の組合せ
では４５層である。
（例えば、反射率９９゜５％以上）を得るためには何層
の積層数が必要かを求めると、５ｔ０２とＨｆＯ２の組
合せでは２１層であり、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ，の組合せ
では４５層である。
上記の計算結果からレーザ反射鏡は、同一の反射率を必
要とするならば、高屈折率物質の屈折率と低屈折率物質
の屈折率の差が大きいほど膜層数が少なくて良いことが
わがる。もちろん、膜層数が少なければ、誘電体多層膜
作成時間が短縮されて製造コストが削減できる。
要とするならば、高屈折率物質の屈折率と低屈折率物質
の屈折率の差が大きいほど膜層数が少なくて良いことが
わがる。もちろん、膜層数が少なければ、誘電体多層膜
作成時間が短縮されて製造コストが削減できる。
以上の説明から明らかなように、レーザに対するダメー
ジを考慮しないで単に高反射率の誘電体多層膜による可
視レーザ用高反射鏡を作成するには、屈折率の差が大き
い高屈折率物質の屈折率と低屈折率物質の屈折率を組合
せを用いて、少ない膜層数にすることが望ましい。
ジを考慮しないで単に高反射率の誘電体多層膜による可
視レーザ用高反射鏡を作成するには、屈折率の差が大き
い高屈折率物質の屈折率と低屈折率物質の屈折率を組合
せを用いて、少ない膜層数にすることが望ましい。
（発明が解決しようとする課題）
前述のように、反射率の高い誘電体多層膜を用いた可視
レーザ用高反射率鏡を作成する場合、膜層数を少なくす
るためには高屈折率物質として屈折率の高いＨｆＯ２を
用いた方がＡｌ２Ｏ３を用いるよりよい。高屈折率物質
の中でもＨｆＯ２は、ＴｉＯ２、Ｔａ２０５ 、ＺｒＯ
２より可視域の光吸収が小さいが、Ａ １２０３はＨｆ
Ｏ，よりもさらに小さい。一般に低屈折率物質の５ｉ０
２は、発振波長が可視域のレーザに対して最もレーザダ
メージしきい値が高い物質として知られており、５ｉ０
２と高屈折率物質を交互に積層した高反射鏡では、レー
ザダメージに起因する物質は高屈折率物質である。特に
、レーザダメージしきい値が光吸収に起因すると言われ
ているパルス幅がｎｓ程度から連続発振埜でのレーザに
対しては上記の傾向は票著である。即ち、高屈折率物質
はＡｌ２Ｏ、を用いた誘電体多層膜の方がＨｆＯ２を用
いたものより、レーザダメージしきい値の高いことが予
想できるが高反射率の可視レーザ用高反射鏡を作成する
場合には膜層数が多くなってしまい、生産コストを増加
させる欠点を持つ。
レーザ用高反射率鏡を作成する場合、膜層数を少なくす
るためには高屈折率物質として屈折率の高いＨｆＯ２を
用いた方がＡｌ２Ｏ３を用いるよりよい。高屈折率物質
の中でもＨｆＯ２は、ＴｉＯ２、Ｔａ２０５ 、ＺｒＯ
２より可視域の光吸収が小さいが、Ａ １２０３はＨｆ
Ｏ，よりもさらに小さい。一般に低屈折率物質の５ｉ０
２は、発振波長が可視域のレーザに対して最もレーザダ
メージしきい値が高い物質として知られており、５ｉ０
２と高屈折率物質を交互に積層した高反射鏡では、レー
ザダメージに起因する物質は高屈折率物質である。特に
、レーザダメージしきい値が光吸収に起因すると言われ
ているパルス幅がｎｓ程度から連続発振埜でのレーザに
対しては上記の傾向は票著である。即ち、高屈折率物質
はＡｌ２Ｏ、を用いた誘電体多層膜の方がＨｆＯ２を用
いたものより、レーザダメージしきい値の高いことが予
想できるが高反射率の可視レーザ用高反射鏡を作成する
場合には膜層数が多くなってしまい、生産コストを増加
させる欠点を持つ。
したがって、本発明の目的は、低屈折率及び高屈折率の
誘電体膜を、使用レーザ波長に対する光学的膜厚λ／４
で複数層交互に積層する可視レーザ用高反射鏡において
、可視域において微少な光吸収がありレーザダメージし
きい値はわずかに低いが、屈折率の高い高屈折率物質（
ＨｆＯ２）と、可視域においてほとんど光吸収がなくレ
ーザダメージしきい値は高いが屈折率のわずかに低い高
屈折率物質（Ａ１２０３）を組わ合わせて用いる膜構成
により、膜層数が少なく、かつレーザダメージしきい値
の高い可視レーザ用高反射鏡を提供することにある。
誘電体膜を、使用レーザ波長に対する光学的膜厚λ／４
で複数層交互に積層する可視レーザ用高反射鏡において
、可視域において微少な光吸収がありレーザダメージし
きい値はわずかに低いが、屈折率の高い高屈折率物質（
ＨｆＯ２）と、可視域においてほとんど光吸収がなくレ
ーザダメージしきい値は高いが屈折率のわずかに低い高
屈折率物質（Ａ１２０３）を組わ合わせて用いる膜構成
により、膜層数が少なく、かつレーザダメージしきい値
の高い可視レーザ用高反射鏡を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
前述の目的を達成するために、本発明は、基板上に、低
屈折率および高屈折率の誘電体膜を、使用波長に対する
光学的膜厚λ／４で複数交互に積層する可視レーザ用高
反射鏡において、レーザの発振波長が可視域であり、誘
電体膜として、少なくとも１種類の低屈折率物質と少な
くとも２種類の高屈折率物質を用い、前記２種類の内の
１つの高屈折率物質の誘電体膜と低屈折率物質の誘電体
膜とを交互に積層した積層体をレーザ入射側に用い、前
記２種類の内の他の１つの高屈折率物質の誘電体膜と低
屈折率物質の誘電体膜とを交互に積層した積層体を基板
側に用い、レーザ入射側に用いる前記１つの高屈折率物
質が基板側に用いる前記他の１つの高屈折率物質よりも
光吸収によるダメージに対して強い物質であり、前記１
つの高屈折率物質がＡ１２０１であり、前記他の１つの
高屈折率物質がＨｆＯ２であり、前記低屈折率物質がＳ
ｉ ０２である、ことを特徴とするレーザ高反射鏡を
採用するものである。
屈折率および高屈折率の誘電体膜を、使用波長に対する
光学的膜厚λ／４で複数交互に積層する可視レーザ用高
反射鏡において、レーザの発振波長が可視域であり、誘
電体膜として、少なくとも１種類の低屈折率物質と少な
くとも２種類の高屈折率物質を用い、前記２種類の内の
１つの高屈折率物質の誘電体膜と低屈折率物質の誘電体
膜とを交互に積層した積層体をレーザ入射側に用い、前
記２種類の内の他の１つの高屈折率物質の誘電体膜と低
屈折率物質の誘電体膜とを交互に積層した積層体を基板
側に用い、レーザ入射側に用いる前記１つの高屈折率物
質が基板側に用いる前記他の１つの高屈折率物質よりも
光吸収によるダメージに対して強い物質であり、前記１
つの高屈折率物質がＡ１２０１であり、前記他の１つの
高屈折率物質がＨｆＯ２であり、前記低屈折率物質がＳ
ｉ ０２である、ことを特徴とするレーザ高反射鏡を
採用するものである。
（実施例）
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の可視レーザ用高反射鏡の実施例の概
略断面図であり、第２図は、従来の可視レーザ用高反射
鏡の概略断面図である。
略断面図であり、第２図は、従来の可視レーザ用高反射
鏡の概略断面図である。
はじめに、本発明の詳細な説明すると、従来の可視レー
ザ用高反射鏡は１種類の低屈折率物質と１種類の高屈折
率物質を用いる膜構成であったが、本発明の可視レーザ
用高反射鏡は少なくとも１種類の低屈折率物質と少なく
とも２種類の高屈折率物質を用いる膜構成である。この
ように、２種類の高屈折率を用いる理由は、可視域にお
いて微少な光吸収がありレーザダメージしきい値はわず
かに低いが、屈折率の高い高屈折率物質（ＨｆＯ２）だ
けを用いれば高反射率を得るための膜層数は比較的少な
くできるとしても、レーザダメージしきい値が低いので
、可視域においてほとんど光吸収なくレーザダメージし
きい値は高いが、屈折率のわずかに低い高屈折率物質（
Ａｌ□○、）と組わ合わせて用いることにより、レーザ
ダメージしきい値を改善することができるからである。
ザ用高反射鏡は１種類の低屈折率物質と１種類の高屈折
率物質を用いる膜構成であったが、本発明の可視レーザ
用高反射鏡は少なくとも１種類の低屈折率物質と少なく
とも２種類の高屈折率物質を用いる膜構成である。この
ように、２種類の高屈折率を用いる理由は、可視域にお
いて微少な光吸収がありレーザダメージしきい値はわず
かに低いが、屈折率の高い高屈折率物質（ＨｆＯ２）だ
けを用いれば高反射率を得るための膜層数は比較的少な
くできるとしても、レーザダメージしきい値が低いので
、可視域においてほとんど光吸収なくレーザダメージし
きい値は高いが、屈折率のわずかに低い高屈折率物質（
Ａｌ□○、）と組わ合わせて用いることにより、レーザ
ダメージしきい値を改善することができるからである。
ここで、高屈折率層をレーザダメージしきい値が高いが
、屈折率のわずかに低い高屈折率物質（Ａ１２０３）１
種類のみで構成しようとすると、高反射率を得るための
膜層数は非常に多くなる欠点がある。
、屈折率のわずかに低い高屈折率物質（Ａ１２０３）１
種類のみで構成しようとすると、高反射率を得るための
膜層数は非常に多くなる欠点がある。
そこで、可視域において、可視域においてほとんど光吸
収がなくレーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわ
ずかに低い高屈折率物質（Ａ１２０３ ）と低屈折率物
質（ＳｉＯ２）を複数層交互に積層した反射鏡をレーザ
入射側の数層に用いて、レーザのエネルギーの大部分を
反射させて、それ以降の透過してきた減衰したレーザの
エネルギーを、基板側に用いた、可視域において微少な
光吸収がありレーザダメージしきい値はわずかに低いが
、屈折率の高い高屈折率物質（ＨｆＯ２）と低屈折率物
質（ＳｉＯ２）を複数交互に積層した反射鏡により反射
率を高める膜構成にすることで、レーザダメージしきい
値の高い高屈折率物質（Ａ１２０３）のみと低屈折率物
質（ＳｉＯ２）で構成した反射鏡と同じレーザダメージ
しきい値を持ちながら、かつ比較的膜層数が少ない可視
し−ザ用高反射鏡が作成可能になる。
収がなくレーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわ
ずかに低い高屈折率物質（Ａ１２０３ ）と低屈折率物
質（ＳｉＯ２）を複数層交互に積層した反射鏡をレーザ
入射側の数層に用いて、レーザのエネルギーの大部分を
反射させて、それ以降の透過してきた減衰したレーザの
エネルギーを、基板側に用いた、可視域において微少な
光吸収がありレーザダメージしきい値はわずかに低いが
、屈折率の高い高屈折率物質（ＨｆＯ２）と低屈折率物
質（ＳｉＯ２）を複数交互に積層した反射鏡により反射
率を高める膜構成にすることで、レーザダメージしきい
値の高い高屈折率物質（Ａ１２０３）のみと低屈折率物
質（ＳｉＯ２）で構成した反射鏡と同じレーザダメージ
しきい値を持ちながら、かつ比較的膜層数が少ない可視
し−ザ用高反射鏡が作成可能になる。
ここで、可視レーザ用高反射鏡のレーザ入射側に用いる
レーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわずかに低
い高屈折率物質（Ａ１２０３）と低屈折率物質（ＳｉＯ
□）の膜層数を選択する目安は、次式により求めること
ができる。
レーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわずかに低
い高屈折率物質（Ａ１２０３）と低屈折率物質（ＳｉＯ
□）の膜層数を選択する目安は、次式により求めること
ができる。
１−Ｒ表面＜（Ｄ、Ｔ、基板） ／ （Ｄ、Ｔ、表面）
・・・（２）ただし、Ｒ表面はレーザ入射側層の反射率
（レーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわずかに
低い高屈折率物質と低屈折率物質の膜層数から、（１）
式により求めることができる反射率）であり、Ｄ、Ｔ、
基板は、レーザダメージしきい値はわずかに低いが、屈
折率の高い高屈折率のみと低屈折率で構成した可視レー
ザ用高反射鏡のレーザダメージしきい値であり、Ｄ、Ｔ
、表面は、レーザダメージしきい値は高いが、屈折率の
わずかに低い高屈折率物質で構成した可視レーザ用高反
射鏡のレーザダメージしきい値である。
・・・（２）ただし、Ｒ表面はレーザ入射側層の反射率
（レーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわずかに
低い高屈折率物質と低屈折率物質の膜層数から、（１）
式により求めることができる反射率）であり、Ｄ、Ｔ、
基板は、レーザダメージしきい値はわずかに低いが、屈
折率の高い高屈折率のみと低屈折率で構成した可視レー
ザ用高反射鏡のレーザダメージしきい値であり、Ｄ、Ｔ
、表面は、レーザダメージしきい値は高いが、屈折率の
わずかに低い高屈折率物質で構成した可視レーザ用高反
射鏡のレーザダメージしきい値である。
次に、第１図を参照して、本発明の具体的な実施例につ
いて説明する。第１図に示す本発明の可視レーザ用高反
射鏡は、ＹＡＧ基板上に電子ビーム真空蒸着法により２
９層の積層をしたものであり、低屈折率層のＳｉ○２膜
２、高屈折率層のＡｌ２Ｏ３膜３及びＨｆＯ２膜、４は
、光学的膜厚λ／４（λは使用レーザ波長）である。５
ｉ０２膜５及び５ｉｎ２膜６は、それぞれ光学的膜厚＾
／２のオーバーコート、アンダーコートである。
いて説明する。第１図に示す本発明の可視レーザ用高反
射鏡は、ＹＡＧ基板上に電子ビーム真空蒸着法により２
９層の積層をしたものであり、低屈折率層のＳｉ○２膜
２、高屈折率層のＡｌ２Ｏ３膜３及びＨｆＯ２膜、４は
、光学的膜厚λ／４（λは使用レーザ波長）である。５
ｉ０２膜５及び５ｉｎ２膜６は、それぞれ光学的膜厚＾
／２のオーバーコート、アンダーコートである。
実施例では、可視域のほぼ中間の波長であるＮｄ：ＹＡ
Ｇ（ＮｄドープＹ３ Ａ ｌ ５０１２）レーザの第２
次高調波であるレーザ波長５３２ｎｍ用の可視レーザ用
高反射鏡を作成した。波長５３２ｎｍにおけるＹＡＧ、
Ｓｉｏ２、Ａｌ２Ｏ，及びＨｆＯ２の屈折率は、それぞ
れ１．８４５．１．４４．１．６５．１．９０である６
図面から明らかなように、レーザ入射側の１０層は低屈
折率物質に５ｉ０２、高屈折率物質にＡｌ２Ｏ３を用い
た膜構成であり、基板側の１７層は低屈折率物質に５ｉ
０２、高屈折率物質にＨｆＯ２を用いた膜構成である。
Ｇ（ＮｄドープＹ３ Ａ ｌ ５０１２）レーザの第２
次高調波であるレーザ波長５３２ｎｍ用の可視レーザ用
高反射鏡を作成した。波長５３２ｎｍにおけるＹＡＧ、
Ｓｉｏ２、Ａｌ２Ｏ，及びＨｆＯ２の屈折率は、それぞ
れ１．８４５．１．４４．１．６５．１．９０である６
図面から明らかなように、レーザ入射側の１０層は低屈
折率物質に５ｉ０２、高屈折率物質にＡｌ２Ｏ３を用い
た膜構成であり、基板側の１７層は低屈折率物質に５ｉ
０２、高屈折率物質にＨｆＯ２を用いた膜構成である。
ここで、実際の作成手順について説明する。基板のＹＡ
Ｇは、直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍに研削加工し、超精密
光学研磨を施して表面粗さＲＭ３３Å以下の鏡面に仕上
げたものを用いた。この基板をクリーンルーム内で、エ
ツチング後、洗剤、超純水、アルコールにより超音波洗
浄を行った。
Ｇは、直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍに研削加工し、超精密
光学研磨を施して表面粗さＲＭ３３Å以下の鏡面に仕上
げたものを用いた。この基板をクリーンルーム内で、エ
ツチング後、洗剤、超純水、アルコールにより超音波洗
浄を行った。
この基板を電子ビーム真空蒸着装置内に設置し、２Ｘ１
０−６ｔｏｒｒまで３００°Ｃに加熱しながら排気した
。蒸着時の酸素分圧は、Ｓ ｉ ０２、Ａ Ｉ ２０ｓ
、Ｈｆ ０２それぞれ２Ｘ１０−５ｔｏｒｒ、ｌＸｌ
０−’ｔｏｒｒ、ｌＸｌ０−’ｔｏｒｒである。光学的
膜厚の制御は、光学干渉式膜厚モニターによって行った
。作成した可視レーザ用高反射鏡は、２光束自記分光光
度計により反射率の測定を行った。
０−６ｔｏｒｒまで３００°Ｃに加熱しながら排気した
。蒸着時の酸素分圧は、Ｓ ｉ ０２、Ａ Ｉ ２０ｓ
、Ｈｆ ０２それぞれ２Ｘ１０−５ｔｏｒｒ、ｌＸｌ
０−’ｔｏｒｒ、ｌＸｌ０−’ｔｏｒｒである。光学的
膜厚の制御は、光学干渉式膜厚モニターによって行った
。作成した可視レーザ用高反射鏡は、２光束自記分光光
度計により反射率の測定を行った。
次に、後述する比較実験のために、第２図で示す従来の
可視レーザ用高反射鏡について概略する。
可視レーザ用高反射鏡について概略する。
第２図の可視レーザ用高反射鏡は、ＹＡＧ基板１上に電
子ビーム真空蒸着法により２３層の積層をしたものであ
り、低屈折率層のＳｉＯ２膜２、高屈折率層のＨｆＯ２
膜４は光学的膜厚λ／４（λは使用レーザ波長）である
。５ｉ０２膜５及び５ｉ０２膜６は、それぞれ光学的膜
厚λ／２のオーバーコート、アンダーコートである６本
発明の実施例と同様に、レーザ波長５３２ｎｍ用の高反
射鏡を作成した。
子ビーム真空蒸着法により２３層の積層をしたものであ
り、低屈折率層のＳｉＯ２膜２、高屈折率層のＨｆＯ２
膜４は光学的膜厚λ／４（λは使用レーザ波長）である
。５ｉ０２膜５及び５ｉ０２膜６は、それぞれ光学的膜
厚λ／２のオーバーコート、アンダーコートである６本
発明の実施例と同様に、レーザ波長５３２ｎｍ用の高反
射鏡を作成した。
比較実験は以下のように行った。第１図に示す本発明の
２９層可視レしザ用高反射鏡と第２図に示す従来の２３
層可視レしザ用高反射鏡を作成した。この２つの可視レ
ーザ用高反射鏡は、はぼ等しい反射率（計算値９９．５
％）である。ところて、５ｉ０２とＡｌ２Ｏ３の組合せ
で、これらと等しい反射率を得るためには何層の積層数
が必要か求めると、オーバーコート、アンダーコートを
含めて４７層になる。
２９層可視レしザ用高反射鏡と第２図に示す従来の２３
層可視レしザ用高反射鏡を作成した。この２つの可視レ
ーザ用高反射鏡は、はぼ等しい反射率（計算値９９．５
％）である。ところて、５ｉ０２とＡｌ２Ｏ３の組合せ
で、これらと等しい反射率を得るためには何層の積層数
が必要か求めると、オーバーコート、アンダーコートを
含めて４７層になる。
本発明の実施例の２９層可視レしザ用高反射鏡において
、レーザ入射側の１０層（低屈折率物質にＳｉＯ２、高
屈折率物質にＡ Ｉ ２０３を用いた膜構成）では、約
５０％のレーザエネルギーが反射され、基板側の最初の
高屈折率物質（ＨｆＯ２）には、約５０％減衰したレー
ザエネルギーのみしか伝達されず、たとえ可視域におい
て微少な光吸収がありレーザダメージしきい値のわずか
に低いＨｆＯ２膜をこの位置に用いたとしても、光吸収
によるレーザダメージをかなり抑えることができる。
、レーザ入射側の１０層（低屈折率物質にＳｉＯ２、高
屈折率物質にＡ Ｉ ２０３を用いた膜構成）では、約
５０％のレーザエネルギーが反射され、基板側の最初の
高屈折率物質（ＨｆＯ２）には、約５０％減衰したレー
ザエネルギーのみしか伝達されず、たとえ可視域におい
て微少な光吸収がありレーザダメージしきい値のわずか
に低いＨｆＯ２膜をこの位置に用いたとしても、光吸収
によるレーザダメージをかなり抑えることができる。
前述の本発明の２９層可視レしザ用高反射鏡と従来の２
３層可視レしザ用高反射鏡のレーザダメージしきい値の
測定を、レーザ波長５２７ｎｍ、パルス幅１．０ｎｓの
レーザを用いて行った。ここで、実施例の使用レーザ５
３２ｎｍ用のレーザ用高反射鏡を波長５２７ｎｍのレー
ザを用いてレーザダメージしきい値の測定を行っても、
５３２ｎｍ用のレーザ用高反射鏡の５２７ｎｍの反射率
が５３２ｎｍの反射率とほとんど等しいために、５３２
ｎｍのレーザを用いて測定したレーザダメージしきい値
と等しいと考えても良い。
３層可視レしザ用高反射鏡のレーザダメージしきい値の
測定を、レーザ波長５２７ｎｍ、パルス幅１．０ｎｓの
レーザを用いて行った。ここで、実施例の使用レーザ５
３２ｎｍ用のレーザ用高反射鏡を波長５２７ｎｍのレー
ザを用いてレーザダメージしきい値の測定を行っても、
５３２ｎｍ用のレーザ用高反射鏡の５２７ｎｍの反射率
が５３２ｎｍの反射率とほとんど等しいために、５３２
ｎｍのレーザを用いて測定したレーザダメージしきい値
と等しいと考えても良い。
その結果、本発明の２９層可視レしザ用高反射鏡のレー
ザダメージしきい値は、２９ Ｊ ／ ｃ ｍ ２であ
り、従来の２３層可視レしザ用高反射鏡のレーザダメー
ジしきい値は１５Ｊ／ｃｍ２であった。
ザダメージしきい値は、２９ Ｊ ／ ｃ ｍ ２であ
り、従来の２３層可視レしザ用高反射鏡のレーザダメー
ジしきい値は１５Ｊ／ｃｍ２であった。
この結果から明らかなように、本発明の２９層可視レし
ザ用高反射鏡は、従来の２３層可視レしザ用高反射鏡よ
りもレーザダメージしきい値が約２倍向上している。
ザ用高反射鏡は、従来の２３層可視レしザ用高反射鏡よ
りもレーザダメージしきい値が約２倍向上している。
また、Ａ１□Ｏ８膜、ＨｆＯ２膜のアルゴンレーザ（レ
ーザ波長：５１４ｎｍ）における光吸収率を次のような
レーザカロリメータを用いて測定した。合成石英基板上
に光学的膜厚λ／２（λは使用レーザ波長）のＡｌ２Ｏ
３膜、ＨｆＯ２膜を作成し、このサンプルにアルゴンレ
ーザを照射し、膜の光吸収によりレーザのエネルギーが
熱に変換されたエネルギーをサーミスタ温度計で測定し
解析することから、このサンプルの光吸収率を求めた。
ーザ波長：５１４ｎｍ）における光吸収率を次のような
レーザカロリメータを用いて測定した。合成石英基板上
に光学的膜厚λ／２（λは使用レーザ波長）のＡｌ２Ｏ
３膜、ＨｆＯ２膜を作成し、このサンプルにアルゴンレ
ーザを照射し、膜の光吸収によりレーザのエネルギーが
熱に変換されたエネルギーをサーミスタ温度計で測定し
解析することから、このサンプルの光吸収率を求めた。
この結果、Ａｌ２Ｏ３膜、ＨｆＯ２膜の光吸収率は、そ
れぞれ５ｐｐｍ、１０ｐｐｍであった。
れぞれ５ｐｐｍ、１０ｐｐｍであった。
この測定では、レーザ波長５１４ｎｍのアルゴンレーザ
を用いたが、実施例の可視レーザ用高反射鏡のレーザダ
メージしきい値測定に用いたレーザ波長５２７ｎｍにお
けるＡｌ２Ｏ３膜、ＨｆＯ２膜の光吸収率の関係とほぼ
同じと考えて差し支えない。
を用いたが、実施例の可視レーザ用高反射鏡のレーザダ
メージしきい値測定に用いたレーザ波長５２７ｎｍにお
けるＡｌ２Ｏ３膜、ＨｆＯ２膜の光吸収率の関係とほぼ
同じと考えて差し支えない。
前述のことから、本発明の可視レーザ用高反射鏡は、従
来の可視レーザ用高反射鏡よりもわずかに６層増やすだ
けで、同一の高反射率を得ることができると共に、レー
ザダメージしきい値が約２倍も向上するものである。
来の可視レーザ用高反射鏡よりもわずかに６層増やすだ
けで、同一の高反射率を得ることができると共に、レー
ザダメージしきい値が約２倍も向上するものである。
以上、本発明は可視域のほぼ中間の波長に相当する５３
２ｎｍ用の可視レーザ用高反射鏡について説明したきた
が、レーザ波長が可視域にあるその他のレーザ及び第２
次高調波用の高反射鏡についても、可視レーザ用高反射
鏡作成時の各層の光学的膜厚を変えることで同様な効果
が期待できる。
２ｎｍ用の可視レーザ用高反射鏡について説明したきた
が、レーザ波長が可視域にあるその他のレーザ及び第２
次高調波用の高反射鏡についても、可視レーザ用高反射
鏡作成時の各層の光学的膜厚を変えることで同様な効果
が期待できる。
また、レーザの入射角は、レーザの入射表面に垂直以外
でも良い。ただし、この場合は各層の光学的膜厚を入射
角に応じて増加させる必要がある。
でも良い。ただし、この場合は各層の光学的膜厚を入射
角に応じて増加させる必要がある。
さらに、可視レーザ用高反射鏡の作成方法についても、
実施例では電子ビーム真空蒸着法を用いたが、このほか
にもスパッタリング、ＣＶＤ、イオンブレーティング等
の方法でも同様な可視レーザ用高反射鏡を作成できる。
実施例では電子ビーム真空蒸着法を用いたが、このほか
にもスパッタリング、ＣＶＤ、イオンブレーティング等
の方法でも同様な可視レーザ用高反射鏡を作成できる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明は、基板上に、低屈
折率及び高屈折率の誘電体層を、レーザ使用波長に対す
る光学的膜厚λ／４で複数交互に積層する可視レーザ用
高反射鏡において、可視域においてほとんど光吸収がな
くレーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわずかに
低い高屈折率物質（Ａ１２０３）と低屈折率物質（Ｓｉ
Ｏ２）を複数交互に積層した反射鏡をレーザ入射側に用
い、可視域において微少な光吸収がありレーザダメージ
しきい値はわずかに低いが、屈折率の高い高屈折率物質
（ＨｆＯ２）と低屈折率物質（ＳｉＯ□）を複数交互に
積層した反射鏡を基板側に用いる膜構成を採用すること
で、膜層数がずかに増加するだけで高反射鏡が得られる
と共に、レーザダメージしきい値が向上するものである
。
折率及び高屈折率の誘電体層を、レーザ使用波長に対す
る光学的膜厚λ／４で複数交互に積層する可視レーザ用
高反射鏡において、可視域においてほとんど光吸収がな
くレーザダメージしきい値は高いが、屈折率のわずかに
低い高屈折率物質（Ａ１２０３）と低屈折率物質（Ｓｉ
Ｏ２）を複数交互に積層した反射鏡をレーザ入射側に用
い、可視域において微少な光吸収がありレーザダメージ
しきい値はわずかに低いが、屈折率の高い高屈折率物質
（ＨｆＯ２）と低屈折率物質（ＳｉＯ□）を複数交互に
積層した反射鏡を基板側に用いる膜構成を採用すること
で、膜層数がずかに増加するだけで高反射鏡が得られる
と共に、レーザダメージしきい値が向上するものである
。
第１図は、本発明の可視レーザ用高反射鏡の好ましい実
施例の概略断面図である。 第２図は、従来の可視レーザ用高反射鏡の概略断面図で
ある。 １・・・ＹＡＧ基板、 ２・・・５ｉ０２膜、 ３・・・Ａ１□Ｏ５膜、 ４・・・ＨｆＯ２膜、 ５・・・オーバーコー）（ＳｉＯ２膜）６・・・アンダ
ーコート（ＳｉＯ２膜）熱 図
施例の概略断面図である。 第２図は、従来の可視レーザ用高反射鏡の概略断面図で
ある。 １・・・ＹＡＧ基板、 ２・・・５ｉ０２膜、 ３・・・Ａ１□Ｏ５膜、 ４・・・ＨｆＯ２膜、 ５・・・オーバーコー）（ＳｉＯ２膜）６・・・アンダ
ーコート（ＳｉＯ２膜）熱 図
Claims (2)
- （１）基板上に、低屈折率および高屈折率の誘電体膜を
、使用波長に対する光学的膜厚λ／４で複数交互に積層
する可視レーザ用高反射鏡において、レーザの発振波長
が可視域であり、誘電体膜として、少なくとも１種類の
低屈折率物質と少なくとも２種類の高屈折率物質を用い
、前記２種類の内の１つの高屈折率物質の誘電体膜と低
屈折率物質の誘電体膜とを交互に積層した積層体をレー
ザ入射側に用い、前記２種類の内の他の１つの高屈折率
物質の誘電体膜と低屈折率物質の誘電体膜とを交互に積
層した積層体を基板側に用い、レーザ入射側に用いる前
記１つの高屈折率物質が基板側に用いる前記他の１つの
高屈折率物質よりも光吸収によるダメージに対して強い
物質であり、前記１つの高屈折率物質がＡｌ＿２Ｏ＿３
であり、前記他の１つの高屈折率物質がＨｆＯ＿２であ
り、前記低屈折率物質がＳｉＯ＿２である、ことを特徴
とするレーザ高反射鏡。 - （２）請求項１記載の可視レーザ用高反射鏡において、
レーザ出力がパルス幅ｎｓ程度のパルスから連続発振ま
での高出力レーザに使用するものである、ことを特徴と
するレーザ高反射鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27004090A JPH04145677A (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 可視レーザ用高反射鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27004090A JPH04145677A (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 可視レーザ用高反射鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04145677A true JPH04145677A (ja) | 1992-05-19 |
Family
ID=17480696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27004090A Pending JPH04145677A (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 可視レーザ用高反射鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04145677A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009181994A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | 固体レーザ用光学素子 |
| CN103175886A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-26 | 同济大学 | 一种光学基板亚表面中纳米吸收中心深度分布的检测方法 |
| CN107783218A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 上海兆九光电技术有限公司 | 一种深紫外带通滤光片及其制备方法 |
| WO2019167123A1 (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | 株式会社島津製作所 | 誘電体多層膜ミラー |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192189A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-07-27 | Honeywell Inc | 耐紫外線性高反射率多層誘電体ミラー |
| JPH02204702A (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | レーザ高反射鏡 |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP27004090A patent/JPH04145677A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02192189A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-07-27 | Honeywell Inc | 耐紫外線性高反射率多層誘電体ミラー |
| JPH02204702A (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | レーザ高反射鏡 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009181994A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Shimadzu Corp | 固体レーザ用光学素子 |
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| WO2019167123A1 (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | 株式会社島津製作所 | 誘電体多層膜ミラー |
| JPWO2019167123A1 (ja) * | 2018-02-27 | 2020-08-27 | 株式会社島津製作所 | 誘電体多層膜ミラー |
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