JPS5918901A - レ−ザ光学部品 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、炭酸ガスレーザ光（波長１０．６μｍ）に対
して低吸収であって猶且つ０．６３２８　ｌｉｍ波長の
Ｈａ　−Ｎｅ　　レーザ光に対しても良好なる透過性を
有し、基板に対する高密着性、更には耐水性をも兼ね備
えたレーザ光学部品に関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般に、レーザ発振装置内部及びその周辺にて使用され
る光学部品用誘電体膜は、発振波長に対して光吸収が微
少である事、光軸調整作業時に採用されるＨｅ−Ｎｅｖ
−ザ光（波長Ｑ、６３２８μｍ　）にても良好なる透過
性で代表される高品位光学特性を有し、更には光学部品
基板との高密着性、誘電体膜表面の耐摩耗性等で表現さ
れるところの物理的安定性、耐薬品性（耐水性を含む）
であると”ころの化学的安定性に富む総合的特性を具備
していなければならない。特に加工用炭酸ガスレーザの
出力レベルが増加するにつれて光学部品用誘電体膜での
熱発性、基板からの剥離の問題が耐光力という点で重要
視される。光軸調整作業で広く採用されているＨｅ−Ｎ
ｅレーザ光追跡法を容易ならしめるＱ、６３２８βｍ　
波長光透明性は被加工物の最終仕上り寸法精度に、耐水
性は光学部品の寿命に直接的影響を与える因子であるた
め、現場作業担当者から強く要望されている誘電体膜特
性である。

以下に反躬防市膜を例に従来例について説明する。

従来、炭酸ガスレーザ用のＺｎ５ａ用反射防止膜には、
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
す乞膜厚増加に供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則防止膜の層数は三層
が限度である。

単層膜構造がもっとも製作上容易である。光学の理論に
よれば、屈折率ｎが基板の屈折率ｎｓの平方根Ｊ而　に
等しい条件を満足すれば、光学的厚みｎｄ−λ／４（λ
＝　１０．６　μｍ（７）場合、ｎｄ−２，６５μｍ　
）で基板上に蒸着した場合の反則率は零になり単層反射
防止膜となる。自然界にはなかなか上記の条件を満足す
るものが存在しないが、幸なことに弗化鉛（ＰｂＦ２）
なる物質は屈折率ｎが１．５６でＺｎ５ｅ基板の屈折率
ｎｓの平方根（Ｆｎ　−組［必：　１．ｅｓｅｓに等し
く上記条件を満足する。さらにＰｂＦ２蒸着膜の吸収係
数βは約２４ｍ　　の程度と低く充分、大出力Ｃｏ２レ
ーザ光にも使用出来、さらにＨａ−Ｎｅ光にも透過性が
良いという利点があるが、残念ながら水に対して弱く、
あやまって表面に水をかけたりするとＰｂＦ２膜にひび
割れが生じたり、散乱が増加し使用出来なくなるという
欠点を有した。

上記の欠点を改良するために二層膜構造の反射防止膜が
考えられた。二層膜構造に関する５ｃｈｕｓｔｅｒの関
係式を満足する様に二種石の誘電体物質とそれぞれの光
学的膜厚が求められた。すなわち（イ）ＺｎＳｅ基板上
にまず弗化バリウム（ＢａＦ２　）をｎｄ　＝　１．６
４５６　μｎ−さらにその上にＺｎ５ｅをｎｄ＝　０．
４９６１μｍ付ける事により、膜の吸収が無いとすれば
反射率を零にすることが出来る。現実には、１ ＢａＦ２膜の吸収係数がβ＝１５ｃｒｎ　と犬きく大出
力Ｃ０２レーザ用としては不適当であることが結論され
た。（ロ）他の組合せとしてＢａＦ　２の替りに四弗化
トリウムを使用した二層反射防止膜としてＺｎ５ｅ基板
上にＴｈＦ　４をｎｄ−１，３９９２μｍ付けさらにＺ
ｎ５ｅをｎｄ　＝０．６５６５μｍ付ける事が考えられ
る。この方法の欠点はＴｈＦ４が放射性物質であるため
に作業上の安全性におとり、さらに我が国においては放
身］性規制物資の指定を受けており法律的にも使用が難
かしぐ、かつ高純度のＴｈＦ４−（Ｈ入手することが困
難な状況にある。現在状々が入手出来る純度のＴｈＦ　
４の蒸着膜の吸収係数はβ＝１６〜３０ｃｍ−１と大き
く大出力Ｃｏ２レーザ用としては不適当であることが結
論された。

低屈折率物質としてＢａＦ２　、　ＴｈＦ４が使用１＋
′Ｊ来ないとすると吸収係数の小さｉ　ＰｂＦ２２使っ
てその水に弱い点をピンホールが出来にくいカルコゲナ
イドガラスではさみこみ保護する構造とした二層膜反射
防止膜が考えられる三層膜構造に関するＭｏｕｃｈａｒ
ｔの関係式を満足する様に三種類の誘電体物質とそれぞ
れの光学的膜厚が求められた。すなわち、Ｚｎ５ｅ基板
の一ヒに屈折率２．８なるカルコゲナイドガラスである
三硫化セレンＡｓ　２　Ｓｅ５をｎｄ＝２．６５μｍ、
次にＰｂＦ　２をｎｄ−１，４１６４μｍ、サラにその
上にＡＳ２Ｓ８３をｎｄ−０，６１２８μｍ付けること
により吸収が少なくかつ０　、６３２８μｍのＨ８−Ｎ
８レーザ光に対して透明で耐水性にも優れた反射防止膜
が得られる。本方法の欠点はＡＳ２Ｓ８３が基板である
Ｚｎ５ｅ　と密着性が良くない事、又かりに密着したと
してもＣ０２レーザ光の繰り返し照射による加熱冷却の
繰り返しにより線膨張係数の差が大きいために（Ｚｎ５
ａの線膨張係数８．６Ｘ１０　／゛Ｃ１ＡＳ２Ｓ８３の
線膨張係数１９×１Ｑ　／゛Ｃ）、剥離の生ずる危険性
を有している。さらにＡｓ２５ｃ、５は表面がやわらか
いためにきすつきやすいという欠点があった。

発明の目的 本発明の目的はＡＳ２Ｓ６５の持つアモルファス状態の
利点を有しかつ一ヒ記欠点である低密着性とやわらかい
という欠点を改良し、化学的安定性が高く、機械的強度
にも優れ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光に対しても良好な透過特
性を有するレーザ光学部品を提供するものである。

発明の構成 本発明のレーザ光学部品は、ヒ素（Ａｓ　）　、セレン
（Ｓｓ）、亜鉛（Ｚｎ）よりなる ＺｎｘＡＳ２Ｓｅ贋ｘ（０，１く１く１〕で：ｊ−７ら
れされる三元系力ｆ−コゲナイドガラス層を、十しン化
亜鉛（Ｚｎ５ｅ　）基板とその−）Ｊて形成さｉｚる１
層以上の誘電体層との間に形成し、さら（て最タト誘電
体層−ヒ：て、　ＺｎｘＡＳ２Ｓｅ３＋ｘ　〔０，１＜
ｘ　　く１）であられさ；ｈる三元系カルコゲナイドガ
ラス設：するよう、てしたものである。

実施例 不発明で使用さ九るＺｎｘＡＳ２Ｓｅ５＋ｘ〔０．１〈
ｘて１′：　て表；（つされるカルコゲナイドの様（て
して製作した。第１図は製作（で使用した装置の促１包
図である。前もって所定のモル上比で秤量さ凡た、ｚｎ
　、　Ａｓ　、　Ｓｅの三元素の混合物１を石英管２・
：て充填し、真空度５Ｘ１０’ｍｍＨｇ　贅で真空排安
几封じ切り部３（でて溶融材じを行ない、ン欠（・てこ
の混合物入り石英封じ切り管を電気・）戸４（てよって
８６０″Ｃ丑で徐々に昇温し６時間以上該温度（て保持
しその後電気炉４から速やかＣて取り出し、室温せで急
冷した。

得られた三元系カルコゲナイドは以下の性質を有する。

（１）Ｘ線分析によりχが０．１から１の範囲においテ
結晶構造はアモルファス状態のガラスである事が確認さ
れた。従ってＡｓ２Ｓｅ３と同様にピンホールが出来に
くく水に弱いＰｂＦ　２用の保護膜として有効に作用す
る。

（２）構成元素の中に基板の構成元素であるＺｎとＳｅ
　の両方を含むためＳｅシか含まないＡｓ２Ｓｅ２より
も基板との密着性が本質的に良い。

（３）Ｉ−〇．１の場合の蒸着膜の吸収係数βは１．０
４ｃｍ　　でありｘ＝１の場合の蒸着膜の吸収係数β（
は２、３Ｃｒｎ　　であり、ＡＳ　２　Ｓｓ　３単体の
場合と同程度の吸収係数である。これはＺｎＳｅの吸収
係数がβ−２ｃｍ　の程度であることからも妥当な数値
である。

この程度の吸収係数であれは充分数ＫＷ出力レベルのＧ
Ｏ２レーサ用に使用出来る。

（４）　　波長０．６３２８μｎのＨｅ．　−　Ｎｅ　
Ｌ／−ザ光に対しても膜厚２．５μｍの膜で透過率約３
０％であるので充分ビームアライメントが可能な膜であ
る。

（５）　　Ａｓ２Ｓｅ３膜の鉛筆硬度が２〜３Ｈであっ
たものが４〜６Ｈに上昇し誘電体膜表面のキズ付きを低
減させる事が出来る。

（６）　　この新規物質はＺｎの成分量をＸが０．１か
ら１壕で大きく変化させた場合でも、それらの屈折率変
化は微少であり第２図に示した如く、屈折率は波長３μ
ｍから１１μｍの領域において約２．８２の値を持つ。

Ｘの値いが犬きく変化しても屈折率の変化が少ないとい
う意味で製作上屈折率に関して町現件の良い物質である
。

以下に該新規物質を使った応用例としてＺｎＳｅ用反則
防止膜を実施例１に、部分反射膜を実施例２に示す。

〈実施例１〉 第３図はＺｎＳｅ基板上の三層反身］防止膜の膜構造図
である。図中、６は両面が超精密に研磨されたＺｎＳｅ
基板である。６は屈折率約２．８２なる新規−Ｊ）　／
Ｌ．　コゲナイドガラ／（　ｚｎｘ＊ｓ２ｓｅ３−＋Ｘ
（ｏ，１＜γ〈１）であり光学的厚みｎｄ　＝　２．６
６μｍである。

７は屈折率１．５５なるＰｂＦ　、、で光学的厚みｎｄ
＝１、３９５７μｍである。８は６と同じ新規カルコゲ
ナイドガラスで、光学的厚みｎｄ−０．６２４８μｍで
ある。以上の様にそれぞれの物質をＺｎＳｅ基板上に順
次抵抗加熱真空蒸着法を用い蒸着する。このような三層
構造による反射防止膜の分光特性は各膜の吸収を零とし
た近似において第４図に示す様になり波長１０．６μｍ
において反射率が零になる事が示される。各蒸着膜の吸
収係数を考慮ｌ−反射防止膜の全吸収を推定すると以下
の様になる。全吸収（ｎｄ　）　Ｔｏ　ｔａｌは各膜の
吸収（β１ｄｌ）の総和である。ここでβｉは各膜の吸
収係数、ｄｌは各膜の厚みである。本三層構造の場合、
第一層の吸収β＋ａ＋は２ｃ７ｎＸ０．９３９７Ｘ１　
０　７ｍ＝＝１．９Ｘ１０ー’すなわち約０．０１９％
である。第二層の吸収β２ｄ２は２ＣＴｎ×０．９０Ｘ
１　０　Ｃｒｎ−１；　１．８Ｘ１　０　　−　　すな
わち約０．０１８％である。第三層の吸収β３ｄ３は２
（ｌｎ　　Ｘｏ，２２１６Ｘ１　０　ｃｍ；○＋４Ｘ１
０　　、すなわち約０．００４％である。従って三層膜
の全吸収は約０、０４％となる。この反射防止膜に１０
ＫＷという大パワーの炭酸ガスレーザ光が入射した場合
には１　０ＫＷのパワーの０．０４％が熱として発生す
；、）３、すなわち、４Ｗの熱発生源とＩ〜で作用する
がこの程度の熱発生は実用の冷却方法で十分対処出来、
光学部品の破壊の原因とはならない。

／てお核反躬射防市膜でのＨｅ−Ｎｅレーザ光に対する
透過率は約５０％でありビームアライメントも容易であ
るＯ又水に弱いＰｂＦ２ｒ該新規三元系カルコクーナイ
ドガラスで保護しているので耐水性も優れ、さらに表面
の鉛筆硬度も４〜６Ｈとなっておりクリーニング時にお
いてもきすつきにくくなっている。さらに該新規三元系
カルコゲナイドガラス膜はＺｎ　Ｓｅ基板への密着度も
優れている。

以上丑とめると、本三層反射防止膜は１０．６μｍ波長
に対する吸収が０．０４％と少なく、光軸調整作業時に
採用されるＨｅ−Ｎｅレーザ光にも良好なる透過性で代
表される高品位光学特性を有し、史にはＺｎ３８基板と
の高密着性、膜表面の耐摩耗性等で表現されるところの
物理的安定性、耐薬品性（耐水性を含む）であるところ
の化学安定性に富む総合的特性を具備しているので、大
パワーの炭酸ガスレーザ用の反射防止膜として実用土十
分な効果を発揮する。

〈実施例２〉 第５図はＺｎ５ｅ基板上の三層部分反射膜（反射率７０
％）の膜構造図である。図中６は両面が超精密に研磨さ
れたＺｎ５ｅ基板である。６は屈折率約２．８２なる新
規カルコクーナイドガラスｚｎｚＡｓ２ｓｅ５＋ｚ　（
ｏ、１＜ｘ　り１）であり光学的厚みｎｄ　””　２．
６５　μｍである。９け屈折率１．５５なるＰｂＦ　２
で光学的厚みｎｄ　＝　２．６５μｍである。図の様に
それぞれの物質をＺｎ５ｅ基板−ヒに順次抵抗加熱真空
蒸着法を用い蒸着する。本三層構造にＪ：る部分反射膜
の分光特性は各膜の吸収を零とした近似において第６図
に示す様になり波長１０．６μｍにおいて反射率が約７
０％となる事が示めされる。

部分反射膜の全吸収を実施例１において推定した様に求
めてみると約０．０５７％となり、１０Ｋｗという大パ
ワー炭酸ガスレーザ光による熱発生パワーは５．７Ｗと
でありこの程度の熱発生は実用の冷却方法で十分対処出
来、光学部品の破壊の原因とはならない。本三層部分透
過膜は実施例１の場合と同様に１０．６ｇｍ　　波長に
対する吸収が少なく、胃、軸調整作業時に採用されるＨ
ｅ−Ｎａレーザ光にも良好な透過性で代表される高品位
光学特性を万［７、史にばＺｎ５ｅ基板との高密着性、
膜表面の耐：￥　ｔ−Ｔ−性等で表現されるところの物
理的安定性、耐薬品性（耐水性を含む）であるところの
化学安定性に富む総合的特性を具備しているので、大パ
ワーの炭酸ガスレーザ用の部分反射膜として実用上十分
な効果を発揮する。

一ヒ紀実施例ではカルコゲナイドガラスｔでサンドイッ
チされる誘電体層として、ＰｂＦ　２単層膜の場合（で
ついて述べたが、この誘電体層は多層膜であっても良い
ことはもちろんである。

発明の効果 以上の実施例で示した様（て本発明による新規三元系カ
ルコゲナイドガラス誘電体膜（ＺｎＸＡＳ　２Ｓ６５→
Ｘ（０，１’、　ｚ　＜１　）　”Ｊ　ｆ　Ｚｎ５ｅ基
板（Ｃ用いる各種博学特性を持つ誘電体多層膜、（例え
ば反射防止膜１部分透過膜等）を構成する要素膜のうち
基板と接子る第一層に使用すれば基板との密着性が向上
し、さら（チ一番外側の表面膜として使用することによ
り中間層の化学的不安定性や機械的弱ゎさを保護する保
護膜として効果をも発揮する。さらにＨｅ−Ｎｅレーザ
光に対しても良好な透過性を持つので出来あがった光学
部品はビームアライノノドが可能であり、さらに該新規
カルコゲナイドガラス誘電体膜の１０．６μｍ　炭酸ガ
スレーザ尤に対する吸収が少ないので１ｏＫＷレベルノ
大パワー炭酸ガスレーザ用のＺｎ５ｅ窓、レンズ、出力
結合鏡、ビームスプリッタ−等を実現可能にするもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図１は本発明に使用する新規カルコゲナイドガラス
を調整するたぬの装置の断面図、第２図は前記カルコゲ
ナイドガラスの屈折率の波長依存性を示す図、第３図は
、本発明の第１の実施例であるＺｎ５ｅ用反則防止膜の
断面図、第４図は前記反射防止膜の反射率波長依存性を
示す図、第５図は本発明の第２の実施例２であるＺｎ５
ｅ用部分反射膜の断面図、第６図は前記部分反則膜の反
射率波長依存）Ｉ４：を示す図である。 １　　・カルコゲナイド混合物、２・・・・・石英反応
管、３　・・・溶融封じ切り部、４・・・・電気炉、５
・・−Ｚｎ５ｅ基板、６・　・・光゛学的厚みｎｄ　＝
　２．６５　μｍ々るＺｎＸＡＳ７Ｓ８３４−Ｘ　（ｏ
、１＜ｚ　〈１　）膜、７−光学的厚みｎｄ　＝　１．
３９５７　μｍ　ｆＬるｐｂＦ２膜、８・・カニ学的厚
みｎｄ　＝０．６２４８　μｍなるＺｎｘＡＳ　２　Ｓ
ｅ５＋Ｘ。 （ｏ、１＜、ｚｆｆｉｌ）膜、９・・・・・光学的厚み
ｎｄ−２，６６μｍｆｌるＰｂＦ　２膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ２　４　１　　／／　　’ρ 液　五（メ割 第３図 第４図 ５　　　　　　　　　（ 漢　＋（Ｊｌ−帽 第５図 第６図 セニ″・ ニー　・−一一一≠ １．、・　、　　　・　　　ｊ　　　　＋、　　　１署
　・　　　□　　　　　　　）　　］−；Ｉｌ　　　長
　−Ｊフ 手続補正書 緊和　５８１．−８　月　／／− ド一゛ ４”ｆ　ｔ；’Ｉ’庁長官殿　　　　　　　　婁１事件
の表示 昭和６７年ｑ１−許願第　１２８７７８　、＠２発明の
名称 レーザ光学部品 ３補正をするｎ ゛・・・・二・リパ：、・　　　　　　！１１−　　許
　　出　　願　　人イ゛１−．　　　大阪府門真市大字
門真］、　００６番地′’、　　！、（５８２）松下電
器産業株式会社イ・　プ・ｉ゛・　　　　　　　　　　
　　ＩＩＩ　　　　　　下　　　　　　１℃石　　　　
　　彦４代理人　〒５７１ １；、　ｊ；　　大阪府門真市大字閂真１　（１０６番
地松下電器産業株式会社内 ＼“） ５　台ｌＩ　ＩＨの　２１　六Ｐ 明　　　　、紬　　　　書 １、発明の名称 レーザ光学部品 ２、特許請求の範囲 （１）セレン化亜鉛基板上に、Ｚｎ　ｘＡ　Ｓ　２　Ｓ
ｅ　３＋　ｘ　（Ｑｌくｘく１）で表わされる第１のカ
ルコゲナイドガラス層を介して少くとも１層の誘電体膜
を設け、＠記誘電体膜上をＺ　ｎ　ＸＡ　Ｓ　２　Ｓ　
ｅ　３＋Ｘ（０，１りＸ　り１）で表わされる第２のカ
ルコゲナイドガラス層で覆ったことを特徴とするレーザ
光学部品。 徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光学部品。 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、炭酸ガスレーザ光（波長１０．６μｍ）に対
して低吸収であって猶且っ０．６３２８μｍ波長のＨｅ
−Ｎｅレーザ光に対しても良好なる透過性を有し、基板
に対する高密着性、更には耐水性をも兼ね備えたレーザ
光学部品に関するものである〇従来例の構成とその問題
点 一般に、レーザ発振装置内部及びその周辺にて使用され
る光学部品用誘電体膜は、発振波長に対して光吸収が微
少である事、光軸調整作業時に採用されるＨｅ−Ｎｅｖ
−ザ光（波長０．６３２８μｍ）にても良好なる透過性
で代表される高品位光学特性を有し、更には光学部品基
板との高密着性、誘電体膜表面の耐摩耗性等で表現され
るところの物理的安定性、耐薬品性（耐水性を含む）で
あるところの化学的安定性に富む総合的特性を具備して
いなければならない。特に加工用炭酸ガスレーザの出力
レベルが増加するにつれて光学部品用誘電体膜での熱発
生、基板からの剥離の問題が耐光力という点で重要視さ
れる。光軸調整作業で広く採用されているＨｅ−Ｎｅレ
ーザ光追跡法を容易ならしめる０、６３２８μｍ波長光
透明性は被加工物の最終仕上り寸法精度に、耐水性は光
学部品の寿命に直接的影響を与える因子であるため、現
場作業担蟲者から強く要望されている誘電体膜特性であ
る。 以下に反射防止膜を例に従来例について説明する。 従来、炭酸ガスレーザ用のＺｎ５ｅ用反射防止膜には、
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
する膜厚増加に供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
が限度である。 単層膜構造がもっとも製作土容易である。光学の理論に
よれば、屈折率ｎが基板の屈折率ｎｓの平方根ＦＴに等
しい条件を満足すれば、光学的厚みｎｄ−λ／４（λ−
１Ｑ、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ＩＦ膜とな
る。自然界にはなかなか上記の条件を満足するものが存
在しないが、幸なことに弗化鉛（ＰｂＦ２）なる物質は
屈折率ｎが約１．６５でＺｎ５ｅ基板の屈折率ｎｓの才
方根Ｆ＝　ＰＴｊ’６；　＝　１．５５に等しく上記条
件を満足する。さらにＰｂＦ２蒸着膜の吸収係数βは約
２ｎｎ＝の程度と低く充分、大出力ＣＯ２レーザ光にも
使用出来、さらにＨｅ　−Ｎ　ｅ光にも透過性が良いと
いう利点があるが、残念ながら水に対して弱く、あ−や
丑−〕で表向に水をかけたりするとＰｂＦ２膜に０・び
割ＪＬが生じたり、散乱が増加し使用出来なくなるとい
う欠点を有した。 上記の欠点を改良するために二層膜構造の反射防止膜が
考えられた。二層膜構造に関する５ｃｈｕｓｔｅｒの関
係式を満足する様に二種類の誘電体物質とそれぞれの光
学的膜厚が求められた。すなわち（イ）ＺｎＳｅ基板−
トにまず弗化バリウム（Ｂ　ａ　Ｆ　２　）をｎｄ＝１
．５４５５１＋ｎ、さらにその−ににＺｎ５ｅをｎｃｌ
−０，４９６１μｍ付ける事により、膜の吸収が無いと
すれば反射率を零にすることが出来−す る。現実には、Ｂ　ａ　Ｆ　２膜の吸収係数がβ−１５
０と大きく大出力Ｃ○２レーザ用としては不適当である
ことが結論された。（ロ）他の組合せとしてＢ　ａ　Ｆ
　２の替りに四弗化トリウムを使用した二層反射防止膜
としてＺｎ５ｅ基板上にＴｈＦ４をｎｄ＝＝１．３９９
２μｍ付けさらにＺｎ５ｅをｎ　ｄ＝　０．５６６５　
μｍ付ける事が考えられる。この方法の欠点はＴｈＦ４
が放射性物質であるために作業上の安全性におとり、さ
らに我が国においては放射性規制物資の指定を受けてお
り法律的にも使用が難かしく、かつ高純度のＴｈ　Ｆ４
を入手することが困難な状況にある。現在我々が入手出
来る純度のＴｈＦ４の蒸着膜の吸収係数はβ−１５〜３
０　ｃｖＴ　”と大きく大出力Ｃｏ２レーザ用としては
不適当であることが結論された。 低屈折率物質としてＢａＦ２．ＴｈＦ４が使用出来ない
とすると本出願人の提案になる吸収係数の小さなＰｂＦ
２を使ってその水に弱い点をピンホールが出来にくいカ
ルコゲナイドガラスではさみこみ保護する構造とした二
層膜反射防止膜が考えられる。この場合三層膜構造に関
するＭｏｕｃｈａｒｔの関係式を満足する様に三種類の
誘電体物質とそれぞれの光学的膜厚が求められた。すな
わち、Ｚｎ５ｅ基板の上に屈折率２．８なるカルコゲナ
イドガラスである三硫化セレンＡＳ２Ｓｅ３をｎｄ＝２
．６１、次にＰｂＦ２をｎｄ　＝　１．４１６４μｍ、
さらにその土、Ａｓ２Ｓ０３をｎｄ−０，６１２８μｍ
　　付けることにより吸収が少なくかつ０．６３２８７
１ｍのＨｅ−Ｎｅ　　レーザ光に幼して透明で耐水性に
も優れた反射防止膜が得ら才する。本方法の欠点はＡ　
８２　Ｓ　ｅ　３が基板であるＺｎ５ｅと密着性が良く
ない事、又かりに密着したとしてもＣＯ２レーザ光の繰
り返し照射による加ｒＡ冷却の操り返しにより線膨張係
数の差が太きいために（Ｚｎ５ｅＯ線膨張係数８．５Ｘ
１０−６膜℃・Ａ　８２　Ｓ　ｅ　３の線膨張係数１９
　Ｘ　１　ｏ−６／ｃ　）、剥離の生ずる危険性を有し
ている。さらにＡｓ２Ｓ０３は表面がやわらかいため（
できずつきやすいという欠点があった。 発明の目的 本発明の目的はＡ　ｓ　２　Ｓ　ｅ　３の持つアモルフ
ァス状態の第１１点を有しかつ上記欠点である低密着性
とやわらかいという欠点を改良し、化学的安定性が高く
、機械的強度にも優れ、Ｈｅ　−Ｎ　ｅレーザ光に対し
ても良好な透過特性を有するレーザ光学部品を提供する
ものである。 発明の構成 本発明のレーザ光学部品（は、ヒ素（Ａｓ）ｔセレン（
Ｓｅ）　、亜鉛（Ｚｎ）よりなる ＺｎＸＡｓ２Ｓ０３．−８〔０，１くｘく１〕であられ
される三元系カルコゲナイドガラス層を、セレン化亜鉛
（Ｚｎ５ｅ）基板とその上に形成される１層以上の誘電
体層との間に形成し、さらに最外誘電体１脅上に、Ｚｎ
ＸＡｓ２Ｓｅ３＋１〔０，１（：、ｘ（−１〕であられ
される三元系カルコゲナイドガラス層を設けるようにし
たものである。 実施例の説明 本発明で使用されるＺ　ｎ　ｘ　Ａｓ２　Ｓ　ｅ３＋　
ｘ　ＩＩ：　０．１ぐｘく１〕で表わされるカルコゲナ
イドガラスは以下の様にして構成した。第１図は製作に
使用した装置の慨念図である。前もって所定のモル比で
秤量された、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅの三元素の混合物１を石
英管２に充填し、真空度５×１０−’　ｍｍＨｇ　ｔで
真空排気し封じ切り部３にて溶融封じを行ない、次にこ
の混合物入り石英封じ切り管を電気炉４によって８６０
℃まで徐々に昇温し６時間以上核部度に保持しその後電
気炉４から速やかに取り出し、室温まで急冷した。 ？４７らｔ′ｌを三元糸カルコゲナイドは以下の性質を
有する。 （１）Ｘ線分析によりＸが０．１から１の範囲において
結晶構造はアモルファス状態のガラスである事が確認さ
れた。従ってＡ　Ｓ　２　Ｓ　ｅ　３　　と同様にビン
ポールが出来にくく水に弱いＰｂＦ２用の保護膜として
有効に作用する。 （２）構成元素の中に基板の構成元素であるＺｎとＳｅ
の両方を含むためＳｅしか含まないＡ　Ｓ　２　Ｓ　ｅ
　３　　よりも基板との密着性が本質的に良い。 （３）　　Ｘ＝０．１の場合の蒸着膜の吸収係数βは１
．０４Ｉ−１でありＸ＝１の場合の蒸着膜の吸収係数β
は２．３ｃｍ　　であり、Ａ　Ｓ　２　Ｓ　ｅ　３単体
の場合と同程度の吸収係数である。これはＺｎ５ｅの吸
収係数がβ＝２ｃｒｔ＋　　の程度であることからも妥
当な数値である。この程度の吸収係数であれば充分数Ｋ
Ｗ出カレベルのＣＯ２レーサ用に使用出来る。 （４）波長０．６３２８μｍ　のＨｅ−Ｎｅレーザ光に
対しも膜厚２．６ノ＋ｍ　の膜で透過率約３０％である
ので充分ビームアライメントが可能な膜である。 （５）　　Ａ　Ｓ　２　Ｓ　ｅ　３膜の鉛筆硬度が２〜
３Ｈであったものが４〜５Ｈに上昇し誘電体膜表面のキ
ズ付きを低減させる事が出来る。 （６）　　この新規物質はＺｎの成分量を九が０．１か
ら１まで大きく変化させた場合でも、それらの屈折率変
化は微少であり第２図に示した如く、屈折率は波長３μ
ｍから１１μｍの領域において約２．８２の値を持つ。 Ｘの値　が大きく変化しても屈折率の変化が少ないとい
う意味で製作上屈折率に関して再現性の良い物質である
。 以下に該新規物質を使った応用例としてＺｎ５ｅ用反射
防止膜を実施例１に、部分反射膜を実施例２と３に示す
。 〈実施例１〉 第３図はＺｎ５ｅ基板上の三層反射防止膜の膜構造図で
ある。図中、５は両面が超精密に研磨されたＺｎ５ｅ基
板である。６は屈折率約２．８２なる新規カルコゲナイ
ドガラスＺｎｘＡＳ２Ｓｅ３＋Ｘ（０，１（：　ｚ　＜
１　）であり光学的厚みｎｄ＝２．６５μｍである。７
は屈折率１．６６なるＰｂＦ２で光学的厚みｎｄ＝１．
３９５７７１ｍである。８ば６と同じ新規カルコゲナイ
ドガラスで、光学的厚みｎｄ＝０．６２４８１１ｍであ
る。以上の様にそれぞれの物質をＺｎ５ｅ基板上に順次
抵抗加熱真空蒸着法を用い蒸着する。 このような三層構造による反射防止膜の分光特性は各膜
の吸収を零とした近似において第４図に示す様になり波
長１０．６μｍ　において反射率が零になる事が示され
る。各蒸着膜の吸収係数を考慮し反射防止膜の全吸収を
推定すると以下の様になる。 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）Ｔｏｔａｔは各膜の吸収（βｉｄ
ｉ　）の徳利の約２分の１と近似出来る。 ここでβ１は各膜の吸収係数、ｄｉは各膜の厚みである
。本三層構造の場合、第一層の吸収β１ｄ１は２　ｃｍ
−’　Ｘ　０．９３９７Ｘ　１０−’　ｏｎ’＝　１．
９Ｘ　１６人すなわち約０．０１９％である。第二層の
吸収β２ｄ２は２　Ｃｎ１”−’　Ｘｏ、９０Ｘｉ○−
４Ｏｎ；１．８　Ｘ　１０−４、すなわち約０．０１８
％である。第三層の吸収β３ｄ３は２ｃｍ−’Ｘ０．２
２１６　Ｘ　１０−’　ｍ共Ｃ，４Ｘ１０−４、すなわ
ち約０．００４％である。従って三層膜の全吸収は約０
．０２％となる。この反射防止膜に１０ＫＷという大パ
ワーの炭酸ガスレーザ光が入射した場合には１０に’Ｗ
のパワーの０．０２％が熱として発生する。すなわち、
２Ｗの熱発生源として作用するがこの程度の熱発生は実
用の冷却方法で十分対処出来、光学部品の破壊の原因と
はならない。 なお該反射防止膜でのｆ（ｅ　−Ｎ　ｅレーザ光に対す
る透過率は約５０％でありビームアライメントも容易で
ある。又水に弱いＰｂＦ２を該新規三元系カルコゲナイ
ドガラスで昧護しているので耐水性も優れ、さらに表面
の鉛筆硬度も４〜６Ｈとなっておりクリーニング時にお
いてもきすつきにくくなっている。さらに該新規三元系
カルコゲナイドガラス膜はＺｎ５ｅ基板への密着度も優
れている。 以上丑とめると、本三層反射防止膜は１０．６μｍ波長
に対する吸収が０．０２係と少なく、光軸調整作業時に
採用されるｔ（ｅ−Ｎｅレーザ光にも良好なる透過性で
代表される高品位光学特性を有し、更にはＺｎ５ｅ基板
との高密着性、膜表面の耐摩耗性等で表現されるところ
の物理的安定性、耐薬品性（ｌ？ｌｌＩ水性を含む）で
あるところの化学安定性に富む総合的特性を具備してい
るので、大パワーの炭酸ガスレーザ用の反射膜１１１膜
として実用上十分な効果を発揮する。 〈実施例２〉 第５図ばＺｎ５ｅ基板上の三層部分反射膜（反射率７ｏ
％）の膜構造図である。図中５は両面が超精密に研磨さ
れたＺｎ５ｅ基板である０６は屈折率約２．８２なる新
規カルコゲナイドガラスＺｎＸＡＳ２Ｓｅ３＋ｘ（０，
１くｘく１）であり光学的厚みｎｄ＝２，６５７１ｍで
ある。９は屈折率約１．５５なるＰｂＦ２で光学的厚み
ｎｄ＝　２．６５　ｌｔｍ　　である０図の様にそれぞ
れの物質をＺｎ５ｅ基板上に順次抵抗加熱真空蒸着法等
を用い蒸着する。本三層構造による部分反射膜の分光特
性は各膜の吸収を零とした近似にお・いて第６図に示す
様になり波長１０．６／１ｍにおいて反射率が約７ｏ％
となる事が示めされる。部分反射膜の全吸収を実施例１
において推定した様に求めてみると約０．０６７　％と
なり、１０ＫＷという大パワー炭酸ガスレーザ用による
熱発生パワーは５．７Ｗ　でありこの程度の熱発生は実
用の冷却方法で十分対処出来、光学部品の破壊の原因と
はならない。本三層部分透過膜は実施例１の場合と同様
に１０．６μｍ波長に対する吸収が少なく、光軸調整作
業時に採用されるＨｅ　−Ｎｅレーザ光にも良好な透過
性で代表される高品位光学特性を有し、更にはＺｎ５ｅ
基板との高密着性。 膜表面の耐摩耗性等で表現されるところの物理的安定性
、耐薬品性（耐水性を含む）であるところの化学安定性
に富む総合的特性を具備しているので、大パワーの炭酸
ガスレーザ用の部分反射膜として実用」二十分な効果を
発揮する。 〈実施例３〉 第７図はＺｎＳθｎＳ上の三層部分反射膜（反射率７０
％）の膜構造図である。図中５は両面オニＨ精密に研磨
されたＺｎ５ｅ基板である。６は屈折率約２．８２なる
新規カルコゲナイドガラス２ｎｘＡｓ２Ｓｅ３＋ｘ（０
，１りｘり１）であシ光学的厚みｎｄ＝２．６５μｍで
ある。９は屈折率約１．５５なるＰｂＦ２で光学的厚み
ｎｄ＝２．６５μｍである。 図の様にそれぞれの物質をＺｎ５ｅ基板」二に順次抵抗
加熱真空蒸着法等を用い形成する。本五層構造に」＝る
部分反射膜の分光特性は各膜の吸収を零とした近似にお
いて第８図に示す様になり波長１０．６μｍ　において
反射率が約９０％となる事が示めされている０部分反射
膜の全吸収を推定してみると約０．１２％となり、１０
ＫＷという犬・切−炭酸ガスレーザ尤による熱発生ノく
ワ〜は１２Ｗとでありこの程度の熱発生は実用の冷却法
で十分対処出来、光学部品の破壊の原因とはならない。 本五層部分透過膜は実施例１，２の場合と同様に１０．
６μｍ波長に対する吸収が少なく、光軸調整作業時に採
用されるＨｅ−Ｎｅレーザ光にも良好な透過性で代表さ
れる高品位光学特性を有し、さらにはＺｎ５ｅ基板との
高密着性、膜表面の耐摩耗性等で表現されるところの物
理的安定性、耐薬品性（耐水性を含む）であるところの
化学安定性に富む総合的特性を具備しているので、大ノ
々ワーの炭酸ガスレーザ用の部分反射膜として実用土十
分な効果を発揮する。 発明の効果 以上の実施例で示した様に本発明による新規三元系カル
コゲナイドガラス誘電体膜 〔ＺｎｘＡｓ２Ｓｅ３□ｘ（０，１りｘ＜１）〕をＺｎ
５ｅ基板に用いる各種光学特性を持つ誘電体多層膜、（
例えば反射防止膜２部分透過膜等）を構成する要素膜の
うち基板と接する第一層に使用すれば基板との密着性が
向上し、さらに一番外側の表面膜として使用することに
より中間層の化学的不安定性や機械的弱わさを保護する
保護膜として効果をも発揮する。さらにＨｅ　−Ｎ　ｅ
レーザ光に対しても良好な透過性を持つので出来あがっ
た光学部品はビームアライメントが可能であり、さらに
該新規カルコゲナイドガラス誘電体膜の１０．６μｍ　
炭酸ガスレーザ光に対する吸収が少ないので１０ＫＷレ
ベルの大パワー炭酸ガスレーザ用のＺｎ５ｅ窓、レンズ
、出力結合鏡、ビームスプリッタ−等を実現可能にする
ものである。 ４、図面の簡単な説明 第１図Ｕ１本発明に使用する新規カルコゲナイドガラス
ラスを調整するための装置の断面図、第２図は前記カル
コゲナイドガラスの屈折率の波長依存性金示す図、第３
図は、本発明の第１の実施例であるＺｎ５ｅ用反射防止
膜の断面図、第４図は前記反射防止膜の反射率波長依存
性を示す図、第５図は本発明の第２の実施例　であるＺ
ｎ５ｅ用部分反射膜の断面図、第６図は前記部分反射膜
の反射率波長依存性を示す図、第７図は第３の実症例　
であるＺｎ５ｅ用部分反射膜の断面図、第８図は前記部
分反射膜の反射率波長依存性を示す図である。 １・・・・・カルコゲナイド混合物、２・・　・石英反
応管、３・・・溶融封じ切り部、４・・・・・電気炉、
５・・＝−ＺｎＳｅ基板、６−−・光学的厚みｎｄ＝　
２．　（：６）ｔｍなるＺｎｘＡｓ２Ｓｓ３．ｘ（０，
１りｘ　＜１　）膜、７・・・・・光学的厚みｎｄ＝１
．３９５７７＋ｍなるＰｂＦ２膜、８光学的厚みｎｄ＝
０．６２４８μｍなるＺｎｘＡｓ２ｓｅ＋＋ｘ（０，１
＜ｘ　く１）膜、９−−光学的厚みｎ　ｄ＝　２．６５
　ｐｍ　　なるＰｂＦ２膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｑ　
　　　　　　１０　　　　　　１／　　　　　　　／２
渡長（ｋｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セレン化即鉛基板上に、Ｚｎｚｈｓ２Ｓｅｓ＋ｘ
   （０，１＜、＜１）で表わされる第１のカルコゲナイド
   ガラス層を介して少くとも１層の誘電体膜を設け、前記
   誘電体膜上をｚｎｘＡＳ２Ｓｅ３＋Ｘ　（ｏ、１〈ｘ〈
   １）で表わされる第２のカルコケナイドカラス層で覆っ
   たことを特徴とするレーザ光学部品。
2. （２）誘電体膜が弗化鉛である特許請求の範囲第１頂記
   載のレーザ光学部品。