JPH0715522B2 - レーザ用非球面鏡 - Google Patents

レーザ用非球面鏡

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JPH0715522B2
JPH0715522B2 JP63130973A JP13097388A JPH0715522B2 JP H0715522 B2 JPH0715522 B2 JP H0715522B2 JP 63130973 A JP63130973 A JP 63130973A JP 13097388 A JP13097388 A JP 13097388A JP H0715522 B2 JPH0715522 B2 JP H0715522B2
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JP
Japan
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laser
reflecting mirror
mirror
substrate
thin film
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JP63130973A
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Inventor
文章 樋口
達也 京谷
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、CO2レーザ、COレーザなどの赤外レーザに
用いられるレーザ反射鏡に関するものである。
[従来の技術] 従来の赤外レーザ用反射鏡としては、大きく分けて2つ
のタイプがある。1つのタイプは、鏡面加工されたCuま
たはMoの反射鏡基板を用いるものである。Cuは、被加工
性および熱伝導性等の性質に優れ、かつ赤外レーザの理
論反射率も99%以上と高く、また素材価格も安いため、
最も多く用いられている材質である。Cuは鏡面加工した
ままの状態で、レーザ反射鏡として使用されることもあ
るが、銅表面が酸化しやすいため、第1図に示すよう
に、Au薄膜2をめっきやイオンプレーティングなどの方
法で、Cu基板1上に形成して使用している。また、硬度
を増加させるため、第2図に示すように、Ni薄膜3をCu
基板1上に形成し、このNi薄膜3上にAu薄膜2を形成す
ることも行なわれている。
MoもCuと同様に鏡面加工して用いられるが、他の材質に
比べ硬度が高いので、反射鏡として使用している際にス
パッタなどの汚れが付いても、ブラシ等で汚れを擦り落
とすことができるという特徴がある。Moの場合には、そ
の硬度を維持するため、通常Auなどの薄膜を形成しな
い。
もう1つのタイプのものは鏡面加工されたSiやGeの反射
鏡基板を用いるものである。このタイプのレーザ反射鏡
では、金属基板の反射率をさらに向上させる目的で、第
3図に示すように、SiまたはGe基板4の上に、Auまたは
Ag薄膜5を形成し、この薄膜の上にThF4やZnSeの誘電体
薄膜を多数層積層した誘電体多層膜6を形成して使用し
ている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来のレーザ反射鏡には、以
下に述べるような種々の欠点があった。
まず、Cuを基板とするレーザ反射鏡では、Cuの硬度が低
いため、使用中表面が汚れた場合にガーゼ等で拭き取ろ
うとすると、表面に傷がついたり、あるいは表面のAu薄
膜が剥がれてしまい、反射性能が劣化してしまうという
欠点があった。
また、Moを基板とするレーザ反射鏡は、Cuに比べると硬
度がはるかに高く、使用の際汚れが付いても傷をつける
ことなくガーゼ等で拭き取ることが可能であるが、材料
は高価であり、また研磨仕上げによらなければ鏡面加工
することができず、非球面を形成する際に、超精密切削
加工ができないという欠点があった。
CuやMoはそれぞれ比重が8.76、10.22と重いため、これ
らを基板とするレーザ反射鏡は取付けにくく、作業性が
悪いという欠点もあった。
また、SiまたはGe基板上にAuまたはAg薄膜を形成しその
上に誘電体多層膜を形成したレーザ反射鏡の場合には、
誘電体多層膜が、銅基板上に金薄膜を形成したものよ
り、さらに剥がれやすく、使用の際表面が汚れてこれを
除去しようとすると、誘電体多層膜が容易に剥がれてし
まうという欠点があった。
この発明の目的は、かかる従来のレーザ反射鏡の欠点を
解消し、安価かつ軽量で、しかも表面の汚れを落しても
表面を傷つけることのないレーザ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および作用] この発明のレーザ反射鏡は、レーザ用非球面鏡であって
非球面に加工された、アルミニウムまたはアルミニウム
を主成分とする合金からなる反射鏡基板の上に、モリブ
デンの薄膜を形成したことを特徴としている。
この発明では、反射鏡基板にアルミニウムまたはその合
金を使用しているので、被加工性が良く、研磨による鏡
面加工はもちろんのことながら、超精密旋盤による放物
面などの非鏡面の球面加工仕上げも可能である。また、
アルミニウムまたはその合金を反射鏡基板に用いている
ので、安価に製造することができる。さらに、アルミニ
ウムまたはその合金を基板に用いているので、熱伝導性
に優れており、レーザ反射鏡として使用する際に水冷に
よる反射鏡の冷却効果を最大限に発揮させることができ
る。すなわち、レーザによる反射鏡の温度上昇を小さく
抑えることができ、熱膨張による形状変化を非常に小さ
くすることができるので、レーザビームのモードを極め
て安定化させることができる。
さらに、アルミニウムの比重は、モリブデンに比べ約4
分の1、銅に比べ約3分の1であるので、従来のレーザ
反射鏡に比べ軽量化させることができる。このため、レ
ーザ反射鏡の取付けや取り外しの作業性が向上する。ま
た、NC装置等により、レーザ三次元;二次元加工機にこ
のレーザ反射鏡を装着した場合、レーザ反射鏡が軽量で
あるため従来に比べ慣性力を減らすことができ、従来よ
りも位置制御性を向上させ、また駆動系の小型化も図る
ことができる。
この発明のレーザ反射鏡では、反射鏡基板の上にモリブ
デンの薄膜を形成しているので、モリブデンを基板とし
たレーザ反射鏡と同様に、その表面の硬度が高くなる。
すなわち、ビッカース硬度で250程度になる。したがっ
て、反射鏡を使用中、スパッタやミストの焼き付き等が
生じても、トリクレンやアルコールなどの溶媒中で拭き
取り、表面を洗浄することができる。また、ナイロンブ
ラシ等でスパッタ等の汚れを除去することもできる。ま
た、モリブデンの融点は2610℃と高いので、使用時にス
パッタや異物等が付き、レーザの照射により焼き付きや
蒸発を起こしても、モリブデンが溶けることがなく、損
傷を生じるおそれがない。
この発明において、モリブデンの薄膜は、たとえばイオ
ンプレーティングにより形成することができる。また、
モリブデンの薄膜の厚みは、0.1〜20μmの範囲内であ
ることが好ましい。0.1μmより厚みが少ないと、モリ
ブデンを基板としたレーザ反射鏡のような硬度を期待す
ることができず、また20μmより厚くしても厚みに比例
した、より顕著な効果が得られなくなるからである。
[実施例] 純度99.98%のアルミニウムを用いて、直径40mm焦点距
離150mmの軸外し放射面鏡の基板をSPDT加工で切削し、R
a=0.07μm、面精度λ/20(λ=10.6μm)とした。
次に、この軸外し放射面鏡の基板の上に、純度99.99%
のモリブデンペレットを原料にして、イオンプレーティ
ング法により厚み5μmのモリブデン薄膜を形成した。
得られた放物面鏡のCO2レーザの反射率は98.2%であ
り、表面のビッカース硬度は245であった。
この放物面鏡を、出力5kwのCO2レーザ加工機の加工ヘッ
ドに取付け、鉄系材料の切断工程に使用した。使用につ
れて、放物面鏡の表面ではスパッタや工場雰囲気中のミ
ストの焼き付きを生じた。このような放物面鏡の表面に
付着したスパッタやミストを、水中でナイロンブラシに
より擦ったところ、ほぼ完全に除去することができた。
この後、放物面鏡の反射率および面精度を測定したとこ
ろ初期の値と同じλ/20および98.2%の値が得られた。
またこの実施例で用いた放物面鏡は、従来使用していた
Cuの放物面鏡に比べ、重量が約3分の1であり、取付け
取外しの作業性が大幅に向上することが確認された。
さらに、放物面鏡を取付けた加工ヘッドを移動させて加
工する、二次元NC制御CO2レーザ加工機に、上述の実施
例の放物面鏡を取付けた。加工ヘッドの移動速度に対す
るNC指令位置の追随性を測定したところ、従来のCuの放
物面鏡を取付けた場合には3m/秒で±0.3mmであったもの
が、3m/秒で±0.1mmとなり、従来よりもはるかに追随性
が向上することが明らかになった。
[発明な効果] 以上説明したように、この発明のレーザ反射鏡は、安価
で軽量なアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とす
る合金を反射鏡基板に使用するため、低価格でかつ軽量
化を図ることができる。また、この発明のレーザ反射鏡
では、モリブデンの薄膜が反射鏡基板の上に形成されて
いるため、表面の硬度が硬く、反射鏡使用の際に汚れが
付着しても、表面を損傷させることなくこの汚れを除去
することができる。
したがって、この発明のレーザ反射鏡は、CO2レーザやC
Oレーザなどの赤外レーザ用のレーザ反射鏡として使用
すると特に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のレーザ反射鏡の一例を示す断面図であ
る。第2図は、従来のレーザ反射鏡の他の例を示す断面
図である。第3図は、従来のレーザ反射鏡のさらに他の
例を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭56−52701(JP,U) Applied Optics Vo l.19 No.20(15 October 1980)P.3562〜3583

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非球面に加工された、アルミニウムまたは
    アルミニウムを主成分とする合金からなる反射鏡基板の
    上に、厚みが0.1μm〜20μmであるモリブデンの薄膜
    を形成したことを特徴とする、レーザ用非球面鏡。
JP63130973A 1988-05-27 1988-05-27 レーザ用非球面鏡 Expired - Lifetime JPH0715522B2 (ja)

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JP63130973A JPH0715522B2 (ja) 1988-05-27 1988-05-27 レーザ用非球面鏡

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JPH01300203A JPH01300203A (ja) 1989-12-04
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ID=15046931

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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AppliedOpticsVol.19No.20(15October1980)P.3562〜3583

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