JPS60263902A - 塩化カリウム用反射防止膜 - 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】 朽ｊｉｋて低吸収であって且つ０．６３２８μｍ波長の
１（ｅ−８旬レーザ光に対しても良好なる透過性を有し
、−：ｍ’らに耐環境性に優れた塩化カリウム用反射防
止膜に関する。

従来例の構成とその問題点 従来、炭酸ガスレーザ用透明光学部品の素材にりセレン
化亜鉛（ＺｎＳｅ）　、砒化ガリウム（ＱａＡｓ）。

塩化カリウム（ＫＣＩ）等が挙げられる。

ＫＣＩにあっては、他の素材と比べ１０８６μｍ波長、
０．６３２８μｍ波長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反面、
潮解性という大きな欠点を有している。そのため湿度の
多い環境での長時間使用に酬えられないという欠点を持
つ。一方ＫＣＩ用反射防止膜として最も簡単な構造とし
てＮａＦ単層膜が考えられた。ＮａＦの屈折率は１．２
３とＫＣＩの屈折率の平方根（〆１．．’４’５’　＝
　１．．２０４　）に非常に近いために光学的膜厚ｎｄ
−λ／４　＝　２．６５μｍを蒸着すれば反射率として
は０．０５％と理想に近い光学特性が期待出来るが、こ
のＮａＦ膜自身潮解性を有しているため耐水性という点
では満足なものでなく実用性が無いと判断せざるを得な
い。

単層で反射防止膜の条件を満足する物質はＮａＦ以外に
は無く、このため二層、三層構造の反射防止膜が検討さ
れている。ＫＣＩ用反射防止膜材料と９ド満足しなけれ
ばならない条件は、水に溶けに」 くく、波長１０６μｍ　、　０．６３２８μｍにおいて
透明で、彫版との密着性が良く、さらに薄膜状態におい
て、）１：゛ Ｖ１ンホールの出来にくいアモルファス構造を示す籠、
・ 妬質が選ばれなければならない。そこで有望な材、１′ 料としては三硫化砒素（ＡＳ２Ｓ３）　＋三セレン化砒
素（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）等が挙げられる。これら
を利用した二層、三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。

イ）ＫＣ１ｚＧＡＴｓ／ＡｓｚＳ３ ０）　ＫＣｌ７Ａｓ２ｓ３／ＴｈＦ４ ハ）　ＫＣＩ／Ａ３２Ｓ３／ＰｂＦｚ ＝）　ＫＣ１７Ａ８ｚｓ３／ＰｂＦ２／／ＡＳｚＳ３イ
）の構造のものは、いずれもカルコゲナイドノ、ラスよ
り構成されているので耐湿性にすぐれかつ波長１０６μ
ｍでの吸収率が少ないという利点を有しティるが、ＧＡ
ＴＳ　（Ｇｅ２ｇＡｓ２＋Ｔｅ２９Ｓｅｚ２）は波長０
．６３２８μｍのＨｅ−１’Ｊｅ光を透過しないという
欠点を有す１３口）はいずれもアモルファス構造を示す
物質で耐湿性にすぐれ、最外層のＴ　ｈ　Ｆ４は機械的
強度が強いためりＩＪ−ユング時にきずがつきにくいフ
いう利点を有しているが、吸収の少ない蒸着膜１が得に
くいという欠点を有している。・・）の構造゛ｔ′は吸
収は少なくすることが出来るが、最外層のＰ　ｂ　Ｆ２
の結晶性が強く薄膜状態ではピンホールが妬じ易く、さ
らにそれ自身耐湿性に少々劣るため区射防止膜としては
満足な耐湿性を示さない。

！叫はＰｂＦ２の耐湿性に劣る欠点をピンホールの出来
にくいカルコゲナイドガラスであるＡ　Ｓ　２　Ｓ　３
で保護しているため耐湿性にすぐれ、吸収も少ないため
に以上述べたイ）から二）の例の中で一番すぐれている
。しかしながら、カルコゲナイドガラスは高温で一般に
酸化されやすく、特にＨ２０分子あるいはＯＨ−イオン
の存在はその作用に著しく影響を及ぼす。このカルコゲ
ナイドガラスの酸化現象は１０．６μｍ光での光吸収を
増加させるだめ、改良が望まれている。ところが、ＫＣ
ｌは吸湿性が高く、表面に吸着したＨ２０分子やＯＨイ
オンを完全に除却する事が困難である。このためＫＣＩ
の反射防止膜においてばＫＣＩ基板と接する第１層目の
カルコゲナイドガラスのＨ２０分子あるいはｏＨ−イオ
ンによる酸化による吸収増という劣化が問題となってい
る。

発明の目的 本発明は従来例のＡＳ２Ｓ３　／ＰｂＦ２／ＡＳ２Ｓ３
で代表憔１れる反射防止膜の持つ多くの利点、すなわち
ミＰ６μｍ波長の炭酸カスレーザ光に対して低吸収、耐
湿性に優れ、かっＨｅ−Ｎｅレーザ光に対して透襲であ
る等の第１」点をそこなうことなく、その欠点弗 壬あるＫＣＩ基板と接する第１層目のＡＳ２Ｓ３カルコ
ｉ・ 止膜を捉供することを目的とする。

発明の構成 本発明はＫＣＩ基板上に、弗化バリウム、三弗化イッテ
ルビウムまたは四弗化トリウムのいずれがの膜を形成し
、そ゛の上に三硫化ヒ素膜、フ、化鉛膜および三硫化ヒ
素膜を順次形成し７た四層構造よ機成るＫＣＩ用反射防
止膜である。

実施例の説明 以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明す
る。

第１図は本発明による反射防止膜の構造を示す断面図で
ある。図において、５は両面が超精密に光学何層された
屈折率ｎ８が１４５なるＫＣＩ基板である。このＫＣＩ
基板１上には、まず化学的に安定でかつＫＣＩ基板５の
屈折率ｎ＋　＝　１．．４５に近い屈折率を有する弗化
・・リウム（ＢａＦ２）　ｎｌ−１，４０、三弗化イッ
テルビウム（ＹｂＦ３）　ｎｌ　”＝　１．３８　ある
いは四弗田トリウム（ＴｈＦ４）　ｎｌ　＝　１．３５
　のうち一つからなβ物質膜を保護膜１として形成する
。形成する光学的膜厚ｎｌ　ｄ、は、ＢａＦｚ膜の場合
は０．１４０μｍ　。

ＹｂＦ３膜の場合は０．１３８　μｍ　、　Ｔ　ｈ　Ｆ
４膜の場合は０１３５μｍである。２は光吸収が少なく
水に不溶な屈折率ｎ２が２．３１なる高屈折率物質であ
る第１の三硫化ヒ素（ＡＳ２Ｓ３）膜で、光学的膜厚ｎ
２ｄ２−２４９４μｍである。３は光吸収が少なく屈折
率ｎ３妬１．６７なる低屈折率物質であるフッ化鉛（Ｐ
ｂＦ２）１Ｆ、光学的膜厚ｎ３ｄ３　＝　１．３３６　
ｐｍである。　４は屈折率ｎ４が２３１の第２のＡｓ２
Ｓ３膜で光学的膜厚＠：ｒｒ４　ｄ４　＝　０．９９４
１１ｍである。保護膜１はＫＣＩ基板と１カルコゲナイ
ドガラスであるＡＳ２Ｓ３膜２の耐環橢性の悪さを保護
するもので、屈折率がＫＣＩ基板の屈折率１．４５に近
いものが好ましい。

第２図は保護膜１として屈折率が１．４０のＢａＦ２膜
を使用した場合と、屈折率が１．３５のＴｈＦ４膜を使
用した場合の各膜の蒸着膜厚による波長　１０．６μｍ
での反射率の変化を示す特性図である。

ＡＳ２Ｓ３膜２　、　ＰｂＦｚ膜３およびＡＳ２Ｓ３膜
４の厚さはそれぞれ２．４９４μｍ　、　１．３３６μ
ｍおよび０．９９４．　ｌ１ｍである。図中６は保護膜
１がＢａＦ２膜の場合、７は保護膜１がＴ　ｈ　Ｆ４膜
の場合の曲線である。図かられかるように、いずれの保
護膜も膜厚を設定値ｄ、−〇、１μｍの２倍厚くしても
ＫＣＩの屈折率に近いため反射率は高々０．０２％に成
るだけで非常に膜厚制御に対する制約がゆ゛るいことが
判る。また、膜厚ｄ１をｄ１＝０．５μｍと設定値の５
倍厚くしても、ＢａＦ２では反射率が０．０２係であり
、ＴｈＦ４でも０．０８’％であるので、反射防止膜と
しての全反射率に対して小さい増加であり、実用的には
５倍厚くしても差徴主ない。

、車３図は保護膜１として光学的膜厚ｎ１ｄｌ−利４０
μｍのＢａＦ２を設け、ＡＳ２Ｓ３／ＰｂＦ２／ＡＳｚ
Ｓａの３層膜の膜厚を第２図の実施例と同一にした場合
８．各膜厚をそれぞれ３％増とした場合９およ汀：３％
減とした場合１００反射率の波長依存性を袖す。これに
よれば波長１０．６μｍでの反射率は膜′−を３係増減
した場合でも０．４％程度と成るので両面反射防止膜付
の場合でも全反射率は０．８　％と小さく実用上問題は
ない。

これらの図からも明らかな様に本発明によるＫＣＩ用反
射防止膜の第１層目を構成しているＢａＦ２膜　＋　Ｙ
ｂＦａあるいはＴｈＦ４保護膜の膜厚としてはｄ、＝０
．１μｍ〜０５μｍと膜厚制御に対する制約がゆるく、
製作が容易である。さらに第２層目からの光学的膜厚と
しては、第３図に示しだ±３チの範囲内、即ち第１のＡ
Ｓ２Ｓ３膜がｎ２　ｄ２　＝　２．４１９μｍ〜２．５
６９μｍ　、　ＰｂＦｚ膜がｎ３ｄ３　＝　１．２９６
〜１．３７６μｍ　。

第２のＡＳ２Ｓ３膜が＋１４ｄ４　＝、０．９６４μｍ
　−１，０２４μｍ　の範囲であることが好適である。

第４図に、本発明で得られた試料の透過率スペクトルを
示した。波長８μｍから１３μｍの波長領域での実測値
は計算値と良く一致している１、次に本発明によシ製作
した出力結合鏡を５００Ｗレ一ザ発振器に実装し、レー
ザ光の連続照射試験１土行った結果について述べる。出
力結合鏡は加速車験の意味もかねて、断熱性の良い治具
に装着し＼ｔ、ｏ　ｏ　ｏ時間経過後に出力結合鏡を取
り出しレーザ光照射前後での透過率スペクトを測定した
。

１］（１その結果、第５図１１　、１２に示す様にレー
ザ光鴇１射前１１と１，０００時間照射後１２の間で従
来の反ｈ＋１防止膜（Ａｓ２Ｓ３／ＰｂＦｚ／Ａｓ２５
３）を使用しレーザ光を８００時間照射したもの１３に
見られる酸化による吸収増加１４は見られず、保護膜を
附加することによシ従来のカルコゲナイドガラスを用い
た反射防止膜よシも゛耐環境性にすぐれ十分実用に耐え
ることが判明した。

発明の効果 以上のように、本発明は塩化カリウム基板の表面にＢａ
Ｆ２　、　ＹｂＦ３まだはＴ　ｈ　Ｆ４のいずれかの保
護膜を形成し、その上にＡＳ２Ｓ３　／　ＰｂＦ２／　
Ａ３２Ｓ３３層膜を形成した塩化カリウム用反射防止膜
で、以下のような効果を有するものである。

（１）　ＫＣＩとカルコゲナイドガラスを、化学的に安
定でかつ機械的にも強いＴｈＦ４．　ＹｂＦ３．あるい
はＢａＦｚを使用して直接触れない構成をとシカルコゲ
ナイドガラス膜を化学的に保護しているため耐環境性に
すぐれている。

（２）　波長０．６３２８／ｊｍのＨｅ　−Ｎ　ｅレー
ザ光に対して□透明であるのでビームアライメントが容
易である。

（３）　ＴｈＦ４．　ＹｂＦ３．あるいはＢａＦ２保護
膜は、光学的膜厚が設定値より２〜５倍増加しても波長
１０６μｍにおいて反射率は高々００２係〜０．０８　
’％増加するだけで非常に膜厚制御に対する制約がゆる
く製作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるＫＣＩ用反射防止膜の
断面図、第２図乃至第５図はそれぞれ本発明の実施例に
おけるＫＣＩ用反射防止膜の光学的特性図である。 １−・・・・・・　保護膜 ２　・・・・・・・・ＡＳ２Ｓ３膜 ３・・・・・・・・・・・・　ＰｂＦｚ膜４・・・・・
・・Ａ　Ｓ　２　Ｓ　３膜５　・・　ＫＣＩ基板 特許出願人　工業技術院長　川　１）裕　部第１　図 第２図 膜厚ｄ＋　（ｐｍ） 第３図 彼畏入（ｐｍ） 第４図 波長入（ｐｍ） 第５図 テ及長（アｍ） −波数（Ｃ靜）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）塩化カリウム基板の少なくとも一表面上に弗化バ
   リウム、三弗化イッテルビウムまたは四弗化トリウムの
   いずれかの膜を形成し、その上に三硫化ヒ素膜、フ、化
   鉛膜および三硫化ヒ素膜を順次形成したことを特徴とす
   る塩化な旦之。 １１ ム用反射防止膜。