水とエキシマレーザーを用いた合成石英ガラスの研磨

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被加工物より硬い微粒粉などの研磨剤は一切使わず、水と紫外線レーザーの光化学的性質およびパルス性を用い、テフロンと水との光化学反応で生成した弗化水素水により、光学部品の被加工面をエッチングすると同時に、光学部品と接触してスライドしているテフロンにより研磨を行い、研磨の最適条件を特定した。本方法をPCP(Photo Chemical Polishing)加工と命名した。本年度特に特筆すべき点は、中古フライス盤を購入し、これを改造して研磨装置を試作した結果、従来の面接触研磨法を打破し、新たに点接触研磨法を打ち出したことが最大の成果である。1)研磨剤としてのフッ酸生成2mm間隔の金電極を蒸着した石英板とフッ素樹脂板との間隙に水を挟み、そこにArFエキシマレーザー光をパルス照射して、光化学反応によって生成されたフッ酸濃度をホイストンブリッジを用いて高精度測定を行った。その結果フッ素樹脂としてFEPを用いれば、レーザーエネルギー密度20〜50mJ/cm^2で効率よくフッ酸が生成し、レーザー光1パルスで0.1オングストロング深さのエッチングがなされることがわかった。この成果は2002年12月オーランドで開催された2nd Polymer Compositesに於いて招待講演を行った。2)研磨装置の試作中古縦型フライス盤を購入し、ドリル部分を改良し、ドリル軸受けからレーザー光線を入射し、ドリルチャックに取り付けたフッ素樹脂板を水を介して被研磨材料に密着させながら、フッ素樹脂板を回転させると同時に、被研磨板をX-Y走査する研磨装置を試作した。X-Y走査はコンピュータ制御によるため、制御プログラムを製作中である。このX-Y走査にフッ素樹脂板の回転軸(Z軸)を同時制御することによって、平面や球面は勿論のこと非球面も研磨できることが可能であると考える。このため平成15年度の科研費(基盤研究(B))に『水とエキシマレーザーを用いた非球面ミラーの研磨』と題して申請し、今後も本研究を実用化に向けて行っていく所存である。