JPS6128962B2 - - Google Patents
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- JPS6128962B2 JPS6128962B2 JP57104694A JP10469482A JPS6128962B2 JP S6128962 B2 JPS6128962 B2 JP S6128962B2 JP 57104694 A JP57104694 A JP 57104694A JP 10469482 A JP10469482 A JP 10469482A JP S6128962 B2 JPS6128962 B2 JP S6128962B2
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- thf
- znse
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、炭酸ガスレーザー光（10.6μｍ波
長）に対して低吸収であつて猶且つ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、耐水性にも優れたセレン化亜鉛用反射防
止膜に関するものである。
長）に対して低吸収であつて猶且つ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、耐水性にも優れたセレン化亜鉛用反射防
止膜に関するものである。
従来、ZnSe用反射防止膜にはPbF2単層膜が使
用されていた。PbF2膜は波長10.6μｍにおける
光吸収係数が小さく、かつ屈折率（1.55）が
ZnSe基板の屈折率の平方根（√2.40＝1.549）に
ほぼ等しいために単層膜の反射防止膜の条件を満
たすので、ZnSe基板上に光学的厚みnd＝λ／４
（λ＝10.6μｍ）蒸着すれば反射率が零になる。
すなわち非常に製作も簡単である。さらに波長
0.6328μｍHe−Neレーザー光をも透過するので
ビームアライメントも容易であるという利点を有
しているが、残念な事にPbF2は水に弱く、あや
まつて反射防止膜上に水をかけると表面にひび割
れや、表面の粗さが増加し散乱光の増加をもたら
すという欠点を有する。さらにPbF2蒸着膜表面
は機械的に弱くクリーニング時に表面がきづつき
やすいという欠点を有する。
用されていた。PbF2膜は波長10.6μｍにおける
光吸収係数が小さく、かつ屈折率（1.55）が
ZnSe基板の屈折率の平方根（√2.40＝1.549）に
ほぼ等しいために単層膜の反射防止膜の条件を満
たすので、ZnSe基板上に光学的厚みnd＝λ／４
（λ＝10.6μｍ）蒸着すれば反射率が零になる。
すなわち非常に製作も簡単である。さらに波長
0.6328μｍHe−Neレーザー光をも透過するので
ビームアライメントも容易であるという利点を有
しているが、残念な事にPbF2は水に弱く、あや
まつて反射防止膜上に水をかけると表面にひび割
れや、表面の粗さが増加し散乱光の増加をもたら
すという欠点を有する。さらにPbF2蒸着膜表面
は機械的に弱くクリーニング時に表面がきづつき
やすいという欠点を有する。
本発明は、PbF2単層反射防止膜の化学的、機
械的欠点を防去しかつ大パワー炭酸ガスレーザー
にも使用出来るZnSe用反射防止膜を提供するこ
とを目的とする。
械的欠点を防去しかつ大パワー炭酸ガスレーザー
にも使用出来るZnSe用反射防止膜を提供するこ
とを目的とする。
水に溶けずアモルフアス状態でピンホールが出
来にくくかつ非常に硬くさらに屈折率がPbF2の
1.55より小さい物質は現在のところThF4以外に
はない。現在我国で入手出来る純度のThF4試薬
による蒸着膜の波長10.6μｍにおける吸収係数は
30〜50cm-1のオーダーでとても通常の多層膜構造
の時に要求される１〜２μｍ膜厚にした場合には
吸収率が大きくなり大パワーには使用出来ない。
そこで本発明ではThF4の膜厚を一桁薄くし吸収
を一桁少なくし、上述のThF4の利点を生かす方
策をとつた。すなわち本発明の骨子は0.1μｍ程
度の膜厚のThF4を化学的、機械的保護として
PbF2膜の上に蒸着することによる二層反射防止
膜である。以下実施例で本発明を説明する。
来にくくかつ非常に硬くさらに屈折率がPbF2の
1.55より小さい物質は現在のところThF4以外に
はない。現在我国で入手出来る純度のThF4試薬
による蒸着膜の波長10.6μｍにおける吸収係数は
30〜50cm-1のオーダーでとても通常の多層膜構造
の時に要求される１〜２μｍ膜厚にした場合には
吸収率が大きくなり大パワーには使用出来ない。
そこで本発明ではThF4の膜厚を一桁薄くし吸収
を一桁少なくし、上述のThF4の利点を生かす方
策をとつた。すなわち本発明の骨子は0.1μｍ程
度の膜厚のThF4を化学的、機械的保護として
PbF2膜の上に蒸着することによる二層反射防止
膜である。以下実施例で本発明を説明する。
第１図はZnSe基板上の本発明による二層反射
防止膜の構造図である。図中３は両面が超精密に
光学研磨された屈折率ｎsが2.40なるZnSe基板で
ある。１は屈折率n1が1.35なるThF4であり光学
的厚みn1d1＝0.135μｍである。２は屈折率n2が
1.55なるPbF2で光学的厚みn2d2＝2.550μｍであ
る。
防止膜の構造図である。図中３は両面が超精密に
光学研磨された屈折率ｎsが2.40なるZnSe基板で
ある。１は屈折率n1が1.35なるThF4であり光学
的厚みn1d1＝0.135μｍである。２は屈折率n2が
1.55なるPbF2で光学的厚みn2d2＝2.550μｍであ
る。
第２図はPbF2の光学的膜厚を2.550μｍとし、
ThF4の光学的膜厚を設定値より40％増減した場
合の反射率の波長依存性を示した。これによれば
ThF4の光学的膜厚が0.081μｍ〜0.189μｍの範
囲で波長10.6μｍにおいて高々0.01％になるだけ
で非常に膜厚制御に対する制約がゆるい事が判
る。第３図はThF4の光学的膜厚を0.135μｍとし
PbF2の光学的膜厚を設定値より４％増減した場
合の反射率波長依存性を示した。これによれば反
射率は波長10.6μｍで0.07％になるだけで非常に
製作しやすく実用上この程度の反射率は問題とな
らないためPbF2の光学的膜厚は2.448μｍ〜2.650
μｍの範囲において好適である。
ThF4の光学的膜厚を設定値より40％増減した場
合の反射率の波長依存性を示した。これによれば
ThF4の光学的膜厚が0.081μｍ〜0.189μｍの範
囲で波長10.6μｍにおいて高々0.01％になるだけ
で非常に膜厚制御に対する制約がゆるい事が判
る。第３図はThF4の光学的膜厚を0.135μｍとし
PbF2の光学的膜厚を設定値より４％増減した場
合の反射率波長依存性を示した。これによれば反
射率は波長10.6μｍで0.07％になるだけで非常に
製作しやすく実用上この程度の反射率は問題とな
らないためPbF2の光学的膜厚は2.448μｍ〜2.650
μｍの範囲において好適である。
試料作製用のZnSe基板は米国、−社、及
びCVD社の直径１インチ、厚み３mmの研磨済み
のものを使用した。PbF2は白金ボード（Pt）を
使用し基板温度118℃、作業圧力３×10-6Torr、
蒸着速度12Å／secで蒸着した。ThF4はMoボー
トを使用し基板温度118℃、作業圧力２×
10-6Torr、蒸着速度４Å／secで蒸着した。蒸着
中基板は自公転運動し、膜厚の均一化を計つた。
蒸着速度は水晶振動子を使つて制御し、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。
びCVD社の直径１インチ、厚み３mmの研磨済み
のものを使用した。PbF2は白金ボード（Pt）を
使用し基板温度118℃、作業圧力３×10-6Torr、
蒸着速度12Å／secで蒸着した。ThF4はMoボー
トを使用し基板温度118℃、作業圧力２×
10-6Torr、蒸着速度４Å／secで蒸着した。蒸着
中基板は自公転運動し、膜厚の均一化を計つた。
蒸着速度は水晶振動子を使つて制御し、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計算値（一点
鎖線）と本発明による測定値（実線）と比較のた
めに従来例の測定値（破線）を第４図に示した。
従来例としてはPbF2単層反射防止膜の場合につ
いて示した。
鎖線）と本発明による測定値（実線）と比較のた
めに従来例の測定値（破線）を第４図に示した。
従来例としてはPbF2単層反射防止膜の場合につ
いて示した。
試料３個の波長10.6μｍ炭酸ガスレーザー光で
の吸収率の測定値はそれぞれ0.51％、0.48％、
0.45％であり平均値として0.48％となり、基板の
吸収率0.14％を考慮すると両面反射防止膜の吸収
率は0.34％となる。5KWの大パワーレーザー光
照射下でも発生熱のパワーは17Wであるので周辺
を水冷すれば十分実用性のある反射防止膜であ
る。
の吸収率の測定値はそれぞれ0.51％、0.48％、
0.45％であり平均値として0.48％となり、基板の
吸収率0.14％を考慮すると両面反射防止膜の吸収
率は0.34％となる。5KWの大パワーレーザー光
照射下でも発生熱のパワーは17Wであるので周辺
を水冷すれば十分実用性のある反射防止膜であ
る。
次にレーザー光の照射損傷閾値の実験を行つ
た。レーザー光照射損傷閾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。
た。レーザー光照射損傷閾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つた。
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１mmである。
は約１mm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2.5
インチのZnSeメニスカスレンズにて直径約７
mm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/cm2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。
ーザーを使用し、直径１インチ、焦点距離2.5
インチのZnSeメニスカスレンズにて直径約７
mm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/cm2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つ
た。
れも照射前後でその表面の変化が観察されなかつ
た。
次に耐湿、耐水実験について述べる。従来例の
PbF2単層膜の反射防止膜は、温度45℃、相対湿
度95％の環境下に90時間さらしても顕著な表面損
傷が観測されなかつたので、さらに厳しい試験と
して試料上に水滴をたらす実験を行つた。その結
果１分後に表面の観察を400倍の倍率で顕微鏡で
行つたところ明らかにPbF2膜表面がざらざらに
損傷を受けていることが判つた。参考のために
PbF2膜結晶の20℃の水100ｇに溶解する量は
0.064ｇである。
PbF2単層膜の反射防止膜は、温度45℃、相対湿
度95％の環境下に90時間さらしても顕著な表面損
傷が観測されなかつたので、さらに厳しい試験と
して試料上に水滴をたらす実験を行つた。その結
果１分後に表面の観察を400倍の倍率で顕微鏡で
行つたところ明らかにPbF2膜表面がざらざらに
損傷を受けていることが判つた。参考のために
PbF2膜結晶の20℃の水100ｇに溶解する量は
0.064ｇである。
以上の結果から判る様に従来例のPbF2単層反
射防止膜付窓、レンズ等を実際に使用している時
にあやまつて水をかけてしまう様な事があると非
常に短時間に表面膜が損傷されるので実用性にと
ぼしいといわざる得ない。一方本発明の反射防止
膜について耐湿試験の結果は上記と同じ条件下で
650時間後でも表面は損傷を受けず、水滴試験で
も15分経過後でも何んら表面は損傷されておら
ず、従来例にくらべ耐湿、耐水性に改良が見ら
れ、十分実用性の有する反射防止膜であることが
証明された。
射防止膜付窓、レンズ等を実際に使用している時
にあやまつて水をかけてしまう様な事があると非
常に短時間に表面膜が損傷されるので実用性にと
ぼしいといわざる得ない。一方本発明の反射防止
膜について耐湿試験の結果は上記と同じ条件下で
650時間後でも表面は損傷を受けず、水滴試験で
も15分経過後でも何んら表面は損傷されておら
ず、従来例にくらべ耐湿、耐水性に改良が見ら
れ、十分実用性の有する反射防止膜であることが
証明された。
以上の結果はあくまでも実験室において得られ
たものであるが、我々は本発明の反射防止膜を直
径75mm、厚み6.85mmのZnSe基板に両面蒸着し、
実用ZnSe窓を試作し、5KWCW炭酸ガスレーザ
ーに実装試験を行つた結果十分実用に耐える事が
証明された。以下に実験条件を記す。
たものであるが、我々は本発明の反射防止膜を直
径75mm、厚み6.85mmのZnSe基板に両面蒸着し、
実用ZnSe窓を試作し、5KWCW炭酸ガスレーザ
ーに実装試験を行つた結果十分実用に耐える事が
証明された。以下に実験条件を記す。
照射時間：１回当り約20秒
休止時間：0.5〜５分間
各出力レベルでの照射回数：
2KW（58回）、3KW（127回）
4KW（43回）、5KW（348回）
照射時間合計：約190分
次に、本発明によるZnSe用二層反射防止膜の
特性を列挙する。
特性を列挙する。
(1) 本発明によるZnSe用二層反射防止膜付ZnSe
窓は55KW級CW炭酸ガスレーザーにおける実
装試験で十分実用性の有ることが証明された。
窓は55KW級CW炭酸ガスレーザーにおける実
装試験で十分実用性の有ることが証明された。
(2) 温度45℃、相対湿度95％の環境試験でも650
時間経過後でも反射防止膜は何んら損傷を受け
ず又水滴試験でも15分間経過後でも損傷を受け
ず耐水性に関しても実用的な反射防止膜であ
る。
時間経過後でも反射防止膜は何んら損傷を受け
ず又水滴試験でも15分間経過後でも損傷を受け
ず耐水性に関しても実用的な反射防止膜であ
る。
(3) ThF4の光学的膜厚が設定値より40％増減し
ても波長10.6μｍにおいて反射率は高々0.01％
になるだけである。PbF2の光学的膜厚を設定
値より４％増減しても反射率は波長10.6μｍに
おいて0.07％になるだけで非常に膜厚制御に対
する制約がゆるい構造である。
ても波長10.6μｍにおいて反射率は高々0.01％
になるだけである。PbF2の光学的膜厚を設定
値より４％増減しても反射率は波長10.6μｍに
おいて0.07％になるだけで非常に膜厚制御に対
する制約がゆるい構造である。
(4) エネルギー密度70KW/cm2のレーザー光を２
分間照射しても反射防止膜は何んら損傷を受け
ない。
分間照射しても反射防止膜は何んら損傷を受け
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。
て透明であるのでビームアライメントが容易で
ある。
(6) ThF4という硬い膜が表面にあるのでクリー
ニング時に表面にきづがつきにくい。
ニング時に表面にきづがつきにくい。
以上要するに本発明はセレン化亜鉛（ZnSe）
基板の少なくとも一表面上に、弗化鉛（PbF2）膜
を介して四弗化トリウム（ThF4）膜を形成したも
ので、炭酸ガスレーザー光及びHe−Neレーザー
光に対して良好な透過性を有し、かつ耐水性に優
れた利点を有する。
基板の少なくとも一表面上に、弗化鉛（PbF2）膜
を介して四弗化トリウム（ThF4）膜を形成したも
ので、炭酸ガスレーザー光及びHe−Neレーザー
光に対して良好な透過性を有し、かつ耐水性に優
れた利点を有する。
第１図は本発明の実施例に記載のZnSe用反射
防止膜を説明するための断面図、第２図は第１層
のThF4の光学的膜厚ndを設定値より40％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PbF2膜の光学的膜厚ndを４％増減した
場合の反射率の波長依存性を示す図、第４図は本
発明の反射防止膜をZnSe基板に両面蒸着出来た
ZnSe窓の計算値（一点鎖線）と実測値（実線）
及び従来例（破線）との比較を示す透過率スペク
トル図である。 １……ThF4膜、２……PbF2膜、３……ZnSe基
板。
防止膜を説明するための断面図、第２図は第１層
のThF4の光学的膜厚ndを設定値より40％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PbF2膜の光学的膜厚ndを４％増減した
場合の反射率の波長依存性を示す図、第４図は本
発明の反射防止膜をZnSe基板に両面蒸着出来た
ZnSe窓の計算値（一点鎖線）と実測値（実線）
及び従来例（破線）との比較を示す透過率スペク
トル図である。 １……ThF4膜、２……PbF2膜、３……ZnSe基
板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セレン化亜鉛（ZnSe）基板の少なくとも一
表面上に、弗化鉛（PbF2）膜を介して四弗化トリ
ウム（ThF4）膜を形成したことを特徴とするセレ
ン化亜鉛用反射防止膜。 ２ 弗化鉛（PbF2）膜及び四弗化トリウム
（ThF4）膜の光学的膜厚を、それぞれ2.448μｍ〜
2.650μｍ、0.081μｍ〜0.189μｍに選定した特許
請求の範囲第１項記載のセレン化亜鉛用反射防止
膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104694A JPS58221804A (ja) | 1982-06-19 | 1982-06-19 | セレン化亜鉛用反射防止膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104694A JPS58221804A (ja) | 1982-06-19 | 1982-06-19 | セレン化亜鉛用反射防止膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58221804A JPS58221804A (ja) | 1983-12-23 |
| JPS6128962B2 true JPS6128962B2 (ja) | 1986-07-03 |
Family
ID=14387579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57104694A Granted JPS58221804A (ja) | 1982-06-19 | 1982-06-19 | セレン化亜鉛用反射防止膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58221804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9575216B2 (en) | 2011-05-24 | 2017-02-21 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Infrared-transmitting film, method for producing infrared-transmitting film, infrared optical component, and infrared device |
-
1982
- 1982-06-19 JP JP57104694A patent/JPS58221804A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9575216B2 (en) | 2011-05-24 | 2017-02-21 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Infrared-transmitting film, method for producing infrared-transmitting film, infrared optical component, and infrared device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58221804A (ja) | 1983-12-23 |
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