JPS58221803A - 塩化カリウム用反射防止膜 - Google Patents

塩化カリウム用反射防止膜

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JPS58221803A
JPS58221803A JP57104693A JP10469382A JPS58221803A JP S58221803 A JPS58221803 A JP S58221803A JP 57104693 A JP57104693 A JP 57104693A JP 10469382 A JP10469382 A JP 10469382A JP S58221803 A JPS58221803 A JP S58221803A
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Japan
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film
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as2s3
potassium chloride
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JP57104693A
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JPS6235641B2 (ja
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Takeo Miyata
宮田 威男
Takuhiro Ono
小野 拓弘
Takashi Iwabuchi
岩淵 俊
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • G02B1/113Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115Multilayers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭酸ガスレーザー光(10。6波長)に対し
て抵吸収であって猫且つ0.6328um波長の有し、
さらに耐水性に優れた塩化カリウム用反射防止膜に関す
るものである。
従来、大パワーの炭酸ガスレーザー用の窓、しいて透明
であり耐水性に優れかつ大型の結晶が得られるという利
点の反面、欠点としては、高価であり、大パワー照射に
・よシ生ずる光学歪が大きく、又結晶育成時に有毒なH
2reガスを使ったシ、結晶表面研磨加工工程において
有毒なセレン系ガスを発生するなど安全対策上あつがい
にくいということが挙げられる。GaAsにあっては波
長10.6μmにおいて透明であシ、その熱伝導度がz
nSeの約3倍良いということ、さらには耐水性に優れ
ているという利点の反面直径約8crn以上の大きさの
ものが入手出来ない、可視光重畳用の波長0.6328
μmのHe −N eレーザー光を透過しないこと、高
価であること、光学歪が大きい事、さらにはヒ素(As
)という有害元素をその構成要素に含むため育成、加工
時の安全対策が必要であるという多〈の欠点を有してい
る。
一方、波長10.6μm 、 0.6328μm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KCIが実用透明光学部品(窓、
レンズ等)の基板として使用されない最大の理由は潮解
性があυ水に溶けるため、湿度の多い環境μmに対して
透明であるという光学的特性はもちろんのこと、耐水性
をもかねそなえることが出来るならば、上記の多くの利
点を有したKCIの窓、レンズが実現出来る事になる。
現在光学特性と耐水性を両方同時に有した反射防止膜が
存在しない状況にある。
本発明は光学特性と耐水性両方を満足させたKcl用反
射防止膜を提供することを目的とする。
現在、米国のレーサーパヮーオプテックス社カ市販して
いるKCl窓、レンズの反射防止膜はNaF単層膜よシ
構成されている。NaFの屈折率は123とKClの屈
折率の平方根(、/TT4−5 = 1.204 )に
非常に近いために光学的膜厚nd−λ/4 = 2.6
5μm を蒸着すれば反射率としては0.05%と理想
に近い値いが期待出来る。実際に上記メーカーよシ購入
した直径1インチ、厚み5箇のNaF両面反射防止膜付
KCI窓の反射率を10.6μm波長で測定したとこが
検討される。反射防止膜の材料として満足しなければな
らない条件としては、水に溶けに<<、、。
波長10.6μm 、 0.6328μmで透明で、基
板との密着   性が良く、さらに薄膜状になった時に
ピンホールの出来にくいアモルファス状態を示す物質が
選ばれなければならない。そこで有望な材料として三硫
化ヒ素(AS2S3)、三硫化セレ7 (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)が挙げられる。
二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。
’f)  KC1/GATS/A32S3”) KCl
/ A32S3/ ThF4ハ)  KCI/ A32
S3/ PbFzイ)の構造のものはいずれも カルコ
ゲナイドガあるが、ThF4は放射性物質で法律的に我
国では以上の考察によシ我々は三層構造の反射防止膜A
32S3ではさみ込み保護し、その三層膜でさらにKC
Iを保護することを本発明の基本方針とした。
効果としては、光吸収の少ないA 82 S 3がKC
Iに対して密着性が良く、かつ水に対する保護膜として
作用し、さらにその上に光吸収の少ないPbF2を附し
その欠点である水に弱い点をさらにA32S3で保護し
、かつ反射率零という反射防止膜の条件を満たすと同時
に波長0.6328μm光にも透明である大パワー用反
射防止膜を実現する。以下実施例で本発明を説明する。
第1図はKCI基板上の本発明による三層反射防止膜の
構造図である。図中4は両面が超精密に光1.029μ
mである。3は屈折率n1が2.38なる第2vo1.
16. No1Op2722)を満足する様に決定した
第2図、第3図、第4図にそれぞれ第一層1.第二層2
.第三層3の光学的膜厚n1dlの設定値を中1.02
9μmとし、PbF2膜上に形成される第2のA S 
2 S’3膜、の光学的厚みを変化した場合で、第2の
A 82 S 3膜の光学的厚みは1.08f1m 〜
1.154/jmの範囲において、波長10.6μmで
の反射率が0.1%程度と良好であった。
第3図はKCI基板上の第1のAS2S3膜の光学的厚
みを2.617μm、第2のA32S3膜の光学的厚み
を1.120μmとし、PbF2膜の光学的厚みを変化
させた場合で、PbF2膜の光学的厚みは0.998μ
m〜1.060μmの範囲において、波長10.6μm
での反射率が0.1 %程度と良好な結果をえた。
第4図はPbF2膜、第2のA S 2 S 3膜の光
学的厚みをそれぞれ1.029μm 、 1.120μ
−mとした時の、第1のA32S3膜の光学的厚みによ
る反射率の変化のようすを示したもので、第1のA32
S3膜の光学的厚みは2.538μm〜2.695μm
の範囲において、波長両面反射防止膜付の場合の全反射
率は約0.8% となり実用上杵される限界を示す。
この図からも明らかな様に本実施例によるKCI用反射
防止膜の光学的厚みとしては、第1のAS2S3膜が2
.5384’m〜2.695#m、、 PbF2膜が0
.998/Jm 〜1.060/’r11.第2のA3
2S3膜が1.086/Jm 〜1.154μmの範囲
にあることが好適である。           I試
料作製用のKCI基板は米国ジャノス社製の直径1イン
チ、厚み5fiの研磨済みのものを使用し。AS2S3
用蒸着ルツボはモリブデン(MO)製のとっぶつ防止用
の穴開のふたを使用し基板温度70℃、作業圧力1.5
 X 10’ Torr 、蒸着速度12A0/SeC
で蒸着した。PbFzは白金ボート(Pt)を使用し基
板温度118℃、作業圧力3XIQ’I’orr蒸着速
度12A0/seeで蒸着した。蒸着中基板は自公転運
動し、膜厚の均一化を計、た。蒸着速度は水晶振動子を
使って制御し、蒸着膜厚は波長2.17μmの赤外光を
使用した透過型光学膜厚制御装置にて制御した。
得られた試料の透過率スペクトルを第6図に示した。波
長8μmから13μmの波長領域での実測値0.12%
、0.23%、0.18係であり平均値として、0.1
7%が得られた。使用したKCI基板の平均吸収率が、
0.14%のオーダーであるので両者の差をとると両面
の反射防止膜の吸収率は0.03%程度となり非常に吸
収率の少ない反射防止膜が得られた。すなわち20 K
Wの大パワーレーザー光照射下でも発生熱のパワーは6
Wであるので十分20 KW 用の反射防止膜として使
用出来る。
次にレーザー光の照射損傷閾値の実験を行、だ。
レーザー光照射損傷闇値はレーザー光の照射条件、すな
わちレーザービーム径と試料の大きさとの相対的大小関
係、試料の冷却の方法、空気中か真空中か、又照射時間
等にも依存するために一義的に決めることは出来ない。
そこで次下の様な実験条件を設定した。
■ 照射実験は空気中で行った。
■ 試料の冷却は自然空冷とした。
■ 試料の直径は1インチで、レーザービーム径は約1
+Mnである。
■ レーザー光源としては500WCW炭酸ガスレーザ
ーを使用し、直径1インチ、焦点距離25インチのZn
5eメニスカスレンズにて直径約7閣のシングルモード
のレーザービームを集光し、エネルギー密度70KW/
c4のレーザー光下に試料を2分間さらした後の試料表
面を観察し評価する。
以上の条件下で本発明の試料の実験結果はいずれも照射
前後でその表面の変化が観察されなかった。
最後に耐湿試験結果について述べる。、研磨されたKC
Iは相対湿度が80チ以上に増加するにつれて急激に水
分を吸着し目方が増加する。そこで反射防止膜のKCl
に対す一′る耐湿能力を加速試験するその結果、本発明
Ω試料は650時間経過しても反射防止膜の損傷が見ら
れなかった。但し、反射防止膜に水滴をたらした場合に
は1分後ですでにピンホールを中心に水がしみ込み、膜
の剥離がかすかに観察される。以上の結果よシ通常の環
境下では特に表面に水を露結させない様に注意すれば、
挙する。
(1)  反射防止膜の波長10.6μm炭酸ガスレー
ザず実用的な反射防止膜である。
(3)三層それぞれの光学的膜厚をそれぞれ同時に3%
増減しても反射率は0.4チ以下におさえられる。
(4)  エネルギー密度70KW/iのレーザー光を
2分間照射しても反射防止膜は伺んら損傷を受けない。
(5)波長0.6328μmのHe=Ne レーザー光
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。
以上要するに本発明は塩化カリウム(KCI)基   
”板の少なくとも一表面上に、第1の三硫化砒素(A8
2S3)膜、弗化鉛(pbF2)膜、第2の三硫化砒素
(A82S3)膜をこの順に形成した塩化カリウム用反
射防止膜を提供するもので、20 KW  という大パ
ワー炭酸ガスレーザーにも使用でき、光学特性
【図面の簡単な説明】
のA!!283の光学的膜厚を設定値より3チ増減した
場合の反射率の波長依存性を示す図、第3図は第2層の
P b F2の光学的膜厚を設定値より3%増減した場
合の反射率の波長依存性を示す図、第4図す図、第6図
は本発明の反射防止膜をKCI基板に両面蒸着して出来
たKCl窓の透過率スペクトルについてで実測値と計算
値の比較を行、た図である。 1、・・・第1のA32S3膜  2.・・・PbF2
蒸着膜3、・・・第2のA32S3膜  4、・・・K
CI基板特許出願人 工業技術院長 石板誠− 第 1 図 第2図 之皮長入(pm ) 第3図 5皮蓑へ(、um) 第4図 i皮畏λ (Pm) 第5図 ブ4パi(ζ1 人 (〕1ml 第6図 i/!畏入(Prrl)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  塩化カリウム(KCI)  基板の少なくと
    も一表面上に、第10三硫化砒素(A82S3)膜、弗
    化鉛(pbFz)膜、第2の三硫化砒素(As2S3)
    膜をこの順に形成したことを特徴とする塩化カリウム用
    反射防止膜。 (2)第1の三硫化砒素素(A82S3)膜、弗化鉛(
    PbF2)、第2の三硫化砒素(As2S3)膜の光学
    的膜厚の値を、それぞれ2.538μm〜2.695μ
    m。 0.998μm〜1.060μm 、 1.086μm
    〜1.154μmに選定した特許請求の範囲第1項記載
    の塩化カリウム用反射防止膜。
JP57104693A 1982-06-19 1982-06-19 塩化カリウム用反射防止膜 Granted JPS58221803A (ja)

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JP57104693A JPS58221803A (ja) 1982-06-19 1982-06-19 塩化カリウム用反射防止膜

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JPS6235641B2 JPS6235641B2 (ja) 1987-08-03

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60263901A (ja) * 1984-06-13 1985-12-27 Agency Of Ind Science & Technol 塩化カリウム用反射防止膜
JPS6125103A (ja) * 1984-07-14 1986-02-04 Horiba Ltd Co2レ−ザ−用光学部品

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4075885A (en) * 1977-02-23 1978-02-28 Iowa State University Research Foundation, Inc. Rock borehole shear tester

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JPS6125103A (ja) * 1984-07-14 1986-02-04 Horiba Ltd Co2レ−ザ−用光学部品

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JPS6235641B2 (ja) 1987-08-03

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