JPH0520721B2 - - Google Patents
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- JPH0520721B2 JPH0520721B2 JP58011768A JP1176883A JPH0520721B2 JP H0520721 B2 JPH0520721 B2 JP H0520721B2 JP 58011768 A JP58011768 A JP 58011768A JP 1176883 A JP1176883 A JP 1176883A JP H0520721 B2 JPH0520721 B2 JP H0520721B2
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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
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/11—Anti-reflection coatings
- G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
- G02B1/115—Multilayers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
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- Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
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- Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は赤外用光学機器の光学部品（ウインド
ウ、レンズ、オプテイカルフアイバー）の素材で
あるKRS−５（沃化タリウム（TlI）と臭化タリ
ウム（TlBr）との混晶）に用いて好適な反射防
止膜に関する。 従来例の構成とその問題点 KRS−５は、屈折率が2.37（波長10.6μｍにおい
て）と大きいために反射損失が入出力端を合せて
約28％もある。これを減らすには端面に反射防止
膜をコーテイングすることが望ましい。しかし
KRS−５に無反射コートする技術は未だ確立さ
れていない。 このような状況において最近KRS−５が炭酸
ガスレーザメス用の導光路（オプテイカルフアイ
バー）として実用化されるに至り、その透過率向
上を目的とした反射防止膜の要望が高まつて来
た。 この導光路端面に使用される反射防止膜は炭酸
ガスレーザ光が反射されるという点でまず通常の
赤外用の窓、レンズ等のそれにくらべ高い耐光力
が要求される。さらに導光路の場合には一般にレ
ーザ光を集光して端面に入射させるため表面での
パワー密度は通常のレーザ用光学部品の場合より
２桁程度大きなものとなる。たとえば50W出力時
には、導光路入力端でのパワー密度は20KW／cm2
にも達する。従つて導光路端面上の反射防止膜は
耐環境性、耐はく離性のみならず、極度に大きな
耐光力が要求される。 耐光力を向上させるには、まずいかに吸収の少
ない反射防止膜を実現するかにかかつている。 従来、炭酸ガスレーザ用透明光学部品の素材で
あるセレン化亜鉛（ZuSe）、ヒ素化ガリウム
（GaAs）や塩化カリウム（KCl）等の反射防止膜
は、単層膜構造、二層膜構造、三層膜構造等が試
みられている。それ以上の多層でも反射防止膜は
構成出来るが蒸着膜形成時の作業容易性に難点が
生じたり、レーザ光に対する膜厚増加に伴う吸収
増大を招いたりするという問題が生ずるので特殊
な場合を除き反射防止膜の層数は三層が限度とさ
れている。 単層膜構造が最も製作上容易である。光学の理
論によれば、屈折率ｎが光学部品素材の屈折率ns
の平方根√sに等しいという条件を満足すれば光
学的厚みnd＝λ／４（λ＝10.6μｍの場合、nd＝
2.65μｍ）で基板上に蒸着した場合の反射率は零
になり単層反射防止膜となる。 自然界にはこの様な条件を満足してくれるもの
は非常に限られる。KRS−５素材の屈折率nsの
平方根√s＝√2.37≒1.54に近い屈折率の材料を
さがすと第１表のようになる。
ウ、レンズ、オプテイカルフアイバー）の素材で
あるKRS−５（沃化タリウム（TlI）と臭化タリ
ウム（TlBr）との混晶）に用いて好適な反射防
止膜に関する。 従来例の構成とその問題点 KRS−５は、屈折率が2.37（波長10.6μｍにおい
て）と大きいために反射損失が入出力端を合せて
約28％もある。これを減らすには端面に反射防止
膜をコーテイングすることが望ましい。しかし
KRS−５に無反射コートする技術は未だ確立さ
れていない。 このような状況において最近KRS−５が炭酸
ガスレーザメス用の導光路（オプテイカルフアイ
バー）として実用化されるに至り、その透過率向
上を目的とした反射防止膜の要望が高まつて来
た。 この導光路端面に使用される反射防止膜は炭酸
ガスレーザ光が反射されるという点でまず通常の
赤外用の窓、レンズ等のそれにくらべ高い耐光力
が要求される。さらに導光路の場合には一般にレ
ーザ光を集光して端面に入射させるため表面での
パワー密度は通常のレーザ用光学部品の場合より
２桁程度大きなものとなる。たとえば50W出力時
には、導光路入力端でのパワー密度は20KW／cm2
にも達する。従つて導光路端面上の反射防止膜は
耐環境性、耐はく離性のみならず、極度に大きな
耐光力が要求される。 耐光力を向上させるには、まずいかに吸収の少
ない反射防止膜を実現するかにかかつている。 従来、炭酸ガスレーザ用透明光学部品の素材で
あるセレン化亜鉛（ZuSe）、ヒ素化ガリウム
（GaAs）や塩化カリウム（KCl）等の反射防止膜
は、単層膜構造、二層膜構造、三層膜構造等が試
みられている。それ以上の多層でも反射防止膜は
構成出来るが蒸着膜形成時の作業容易性に難点が
生じたり、レーザ光に対する膜厚増加に伴う吸収
増大を招いたりするという問題が生ずるので特殊
な場合を除き反射防止膜の層数は三層が限度とさ
れている。 単層膜構造が最も製作上容易である。光学の理
論によれば、屈折率ｎが光学部品素材の屈折率ns
の平方根√sに等しいという条件を満足すれば光
学的厚みnd＝λ／４（λ＝10.6μｍの場合、nd＝
2.65μｍ）で基板上に蒸着した場合の反射率は零
になり単層反射防止膜となる。 自然界にはこの様な条件を満足してくれるもの
は非常に限られる。KRS−５素材の屈折率nsの
平方根√s＝√2.37≒1.54に近い屈折率の材料を
さがすと第１表のようになる。
【表】
第１表より判る様に単層反射防止膜では反射率
を零にすることは出来ず、１％程度の反射が残
る。ThF4の場合には耐環境性には優れているが、
吸収が大きいという欠点が有る。PbF2の場合吸
収は少ないが耐環境性に欠点がある。すなわち、
PbF2蒸着膜は水に対して弱く、あやまつて表面
に水をかけたりすると膜にひび割れが生じたり、
散乱が増加する。 Schusterの二層膜構造の条件式を満足する２種
類の誘電体物質の組合せを考えると理論的に反射
率を零にすることが出来る。その様な組合せをさ
がすと第二表のようになる。
を零にすることは出来ず、１％程度の反射が残
る。ThF4の場合には耐環境性には優れているが、
吸収が大きいという欠点が有る。PbF2の場合吸
収は少ないが耐環境性に欠点がある。すなわち、
PbF2蒸着膜は水に対して弱く、あやまつて表面
に水をかけたりすると膜にひび割れが生じたり、
散乱が増加する。 Schusterの二層膜構造の条件式を満足する２種
類の誘電体物質の組合せを考えると理論的に反射
率を零にすることが出来る。その様な組合せをさ
がすと第二表のようになる。
【表】
第２表からわかるように二層構造の場合、理論
的に反射率を零にすることは出来るが吸収が大き
いという欠点を有す。 発明の目的 本発明はKRS−５に対して耐環境性にすぐれ
かつ吸収の少ない従つて耐光力の高い炭酸ガスレ
ーザ用にも使用出来る反射防止膜を提供するもの
である。 発明の構成 本発明は上記目的を達成するものでKRS−５
面にまず吸収が少なくかつ密着性の良いアモルフ
アス状態を示す三セレン化ヒ素（As2Se3）ガラ
スである高屈折率物質（ｎ＝2.8）を蒸着し、次
に吸収の少ない低屈折率物質である弗化鉛
（PbF2）（ｍ＝1.67）を蒸着し、さらにこのPbF2
の耐水性の弱さを保護する効果をもつたピンホー
ルの出来にくいAs2Se3を蒸着してなる三層膜構
造の、吸収の少ない従つて耐光力のある、かつま
た耐環境性のすぐれた反射防止膜を提供するもの
である。 実施例の説明 第１図は本発明の一実施例である三層反射防止
膜の構造図である。図中１は表面が超精密に光学
研磨された屈折率nsが2.37のKRS−５基板であ
る。２は屈折率n3が2.8なるAs2Se3であり、光学
的厚みn3d3＝2.65μｍである。３は屈折率n2が1.67
なるPbF2で光学的厚みn2d2＝1.691μｍである。４
は屈折率n1が2.8なるAs2Se3であり光学的厚み
n1d1＝0.4883μｍである。上記のそれぞれの光学
的膜厚は三層反射防止膜に関するMouchratの関
係式（Applied Optics／vol.16No.10p2722）を満
足する様に決定した。 以上の様にそれぞれの物質をKRS−５基板１
上に順次抵抗加熱真空蒸着法を用いて蒸着する。
本実施例の三層構造による反射防止膜の計算分光
特性は第２図に示す様になり波長10.6μｍにおい
て反射率が零になることが示される。 各蒸着膜の吸収係数を考慮し反射防止膜の全吸
収を推定すると以下のようになる。三層反射防止
膜の場合、反射防止膜内の電界強度を考慮すると
全吸収（βd）Tptalは各膜の吸収（βidi）の総和の約
２分の１と近似出来る。ここでβiは各膜の吸収係
数、diは各膜の厚みである。本実施例の場合第一
層２の吸収β1d1は２cm-1×0.17×10-4cm≒0.34×
10-4、すなわち約0.0034％、第二層３の吸収β2d2
は２cm-1×1.0×10-4cm≒２×10-4、すなわち0.02
％である。第三層４の吸収β3d3は２cm-1×0.95×
10-4cm≒1.9×10-4、すなわち0.019％である。従
つて三層膜の全吸収（βd）Tptalは約0.02％となる。
この三層反射防止膜の吸収率は単層、二層構造の
うちで一番吸収率の少ないPbF2単層の0.05％よ
り少なく、耐環境性についてもカルコゲナイドガ
ラスである水に溶けないAs2Se3膜でPbF2を保護
しているためPbF2単層反射防止膜よりもすぐれ
ている。 発明の効果 本発明はKRS−５基板上に、三セレン化砒素
膜、弗化鉛膜、三セレン化砒素膜をこの順に形成
したもので本発明によるKRS−５用（As2Se3／
PbF2／As2Se3）三層膜構造反射防止膜の効果を
列挙すると以下の通りである。 (1) 反射防止膜の波長10.6μｍ炭酸ガスレーザ光
による吸収率は0.02％のオーダーと低く単層
PbF2反射防止膜の0.05％よりすぐれているた
め耐光力も向上する。 (2) 耐環境性についても水に溶けず、かつピンホ
ールの本質的に出来にくいアモルフアス状態の
カルコゲナイドガラスである。As2Se3蒸着膜
でPbF2膜を保護しているため吸収の少ない
PbF2単層反射防止膜よりもすぐれている。
的に反射率を零にすることは出来るが吸収が大き
いという欠点を有す。 発明の目的 本発明はKRS−５に対して耐環境性にすぐれ
かつ吸収の少ない従つて耐光力の高い炭酸ガスレ
ーザ用にも使用出来る反射防止膜を提供するもの
である。 発明の構成 本発明は上記目的を達成するものでKRS−５
面にまず吸収が少なくかつ密着性の良いアモルフ
アス状態を示す三セレン化ヒ素（As2Se3）ガラ
スである高屈折率物質（ｎ＝2.8）を蒸着し、次
に吸収の少ない低屈折率物質である弗化鉛
（PbF2）（ｍ＝1.67）を蒸着し、さらにこのPbF2
の耐水性の弱さを保護する効果をもつたピンホー
ルの出来にくいAs2Se3を蒸着してなる三層膜構
造の、吸収の少ない従つて耐光力のある、かつま
た耐環境性のすぐれた反射防止膜を提供するもの
である。 実施例の説明 第１図は本発明の一実施例である三層反射防止
膜の構造図である。図中１は表面が超精密に光学
研磨された屈折率nsが2.37のKRS−５基板であ
る。２は屈折率n3が2.8なるAs2Se3であり、光学
的厚みn3d3＝2.65μｍである。３は屈折率n2が1.67
なるPbF2で光学的厚みn2d2＝1.691μｍである。４
は屈折率n1が2.8なるAs2Se3であり光学的厚み
n1d1＝0.4883μｍである。上記のそれぞれの光学
的膜厚は三層反射防止膜に関するMouchratの関
係式（Applied Optics／vol.16No.10p2722）を満
足する様に決定した。 以上の様にそれぞれの物質をKRS−５基板１
上に順次抵抗加熱真空蒸着法を用いて蒸着する。
本実施例の三層構造による反射防止膜の計算分光
特性は第２図に示す様になり波長10.6μｍにおい
て反射率が零になることが示される。 各蒸着膜の吸収係数を考慮し反射防止膜の全吸
収を推定すると以下のようになる。三層反射防止
膜の場合、反射防止膜内の電界強度を考慮すると
全吸収（βd）Tptalは各膜の吸収（βidi）の総和の約
２分の１と近似出来る。ここでβiは各膜の吸収係
数、diは各膜の厚みである。本実施例の場合第一
層２の吸収β1d1は２cm-1×0.17×10-4cm≒0.34×
10-4、すなわち約0.0034％、第二層３の吸収β2d2
は２cm-1×1.0×10-4cm≒２×10-4、すなわち0.02
％である。第三層４の吸収β3d3は２cm-1×0.95×
10-4cm≒1.9×10-4、すなわち0.019％である。従
つて三層膜の全吸収（βd）Tptalは約0.02％となる。
この三層反射防止膜の吸収率は単層、二層構造の
うちで一番吸収率の少ないPbF2単層の0.05％よ
り少なく、耐環境性についてもカルコゲナイドガ
ラスである水に溶けないAs2Se3膜でPbF2を保護
しているためPbF2単層反射防止膜よりもすぐれ
ている。 発明の効果 本発明はKRS−５基板上に、三セレン化砒素
膜、弗化鉛膜、三セレン化砒素膜をこの順に形成
したもので本発明によるKRS−５用（As2Se3／
PbF2／As2Se3）三層膜構造反射防止膜の効果を
列挙すると以下の通りである。 (1) 反射防止膜の波長10.6μｍ炭酸ガスレーザ光
による吸収率は0.02％のオーダーと低く単層
PbF2反射防止膜の0.05％よりすぐれているた
め耐光力も向上する。 (2) 耐環境性についても水に溶けず、かつピンホ
ールの本質的に出来にくいアモルフアス状態の
カルコゲナイドガラスである。As2Se3蒸着膜
でPbF2膜を保護しているため吸収の少ない
PbF2単層反射防止膜よりもすぐれている。
第１図は、本発明の一実施例であるKRS−５
用反射防止膜の断面図、第２図は前記反射防止膜
の反射率波長依存性を示す図である。 １……被蒸着面（KRS−５）、２……光学的膜
厚nd＝2.65μｍなるAs2Se3膜、３……光学的膜厚
nd＝1.691μｍなるPbF2膜、４……光学的膜厚nd
＝0.4883μｍなるAs2Se3膜。
用反射防止膜の断面図、第２図は前記反射防止膜
の反射率波長依存性を示す図である。 １……被蒸着面（KRS−５）、２……光学的膜
厚nd＝2.65μｍなるAs2Se3膜、３……光学的膜厚
nd＝1.691μｍなるPbF2膜、４……光学的膜厚nd
＝0.4883μｍなるAs2Se3膜。
Claims (1)
- １ 沃化タリウム（TlI）と臭化タリウム
（TlBr）との混合物質から成る赤外線透過基板上
に、光学的膜厚が2.65μｍである第１の三セレン
化砒素（As2Se3）膜、光学的膜厚が1.691μｍで
ある弗化鉛（PbF2）膜、光学的膜厚が0.4883μｍ
である第２の三セレン化砒素（As2Se3）膜を順
次形成し、３層構造としたことを特徴とする反射
防止膜。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011768A JPS59137901A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 反射防止膜 |
| US06/574,284 US4612234A (en) | 1983-01-27 | 1984-01-26 | Anti-reflection coating film suitable for application on optics made of mixed crystals of thallium iodide and thallium bromide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011768A JPS59137901A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 反射防止膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59137901A JPS59137901A (ja) | 1984-08-08 |
| JPH0520721B2 true JPH0520721B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=11787150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58011768A Granted JPS59137901A (ja) | 1983-01-27 | 1983-01-27 | 反射防止膜 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612234A (ja) |
| JP (1) | JPS59137901A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60245775A (ja) * | 1984-05-21 | 1985-12-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 反射防止膜 |
| WO2008156479A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | Lambda Research Optics, Inc. | Low absorption optical coating apparatus and related methods using thf4/baf2 combination |
| JP5854347B2 (ja) * | 2009-12-23 | 2016-02-09 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 光学部品 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3463574A (en) * | 1967-06-26 | 1969-08-26 | Perkin Elmer Corp | Multilayer antireflection coating for low index materials |
| US3421811A (en) * | 1967-10-31 | 1969-01-14 | Monsanto Co | Coated optical devices |
| US3934961A (en) * | 1970-10-29 | 1976-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Three layer anti-reflection film |
| US3883214A (en) * | 1972-06-14 | 1975-05-13 | Westinghouse Electric Corp | Protective anti-reflective coatings for alkali-metal halide optical components |
| US4075385A (en) * | 1977-04-01 | 1978-02-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Anti-reflective coating for high energy optical components |
| US4436363A (en) * | 1982-08-06 | 1984-03-13 | Westinghouse Electric Corp. | Broadband antireflection coating for infrared transmissive materials |
| US4533593A (en) * | 1983-09-16 | 1985-08-06 | Agency Of Industrial Science And Technology | Antireflection coating for potassium chloride |
-
1983
- 1983-01-27 JP JP58011768A patent/JPS59137901A/ja active Granted
-
1984
- 1984-01-26 US US06/574,284 patent/US4612234A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59137901A (ja) | 1984-08-08 |
| US4612234A (en) | 1986-09-16 |
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