高出力紫外レーザ用光学平面の超精密加工と表面の評価

本研究は、紫外の高出力レーザに使用できる高精度、高透過率もしくは高反射率、高レーザ耐力、高信頼性を有する平面光学素子を提供し、高出力エキシマ・レーザおよびレーザ核融合の開発を側面より強力に支援することを目的とする。高出力レーザの現状での最大の問題点は、レーザ照射による光学素子の損傷である。レーザ損傷のしきい値が高くなれば、高出力レーザの開発が容易になると共に、装置全体を小型化し、高信頼化できる。本研究の研究実績および結果を要約すると以下のようである。1)紫外用光学ガラスとして常用されている合成石英、新しく紫外用に開発されたULTRA30並びに従来硝種であるFK5を選び、その紫外域での透過率の測定を行なうと共に、それらの光学ガラスを各種方法で超精密加工を行ない、サブnm rmsの表面粗さを得た。2)小型空冷のアルゴンイオンレーザを購入することにより内部全反射顕微鏡システムを完成させ、その検出限界を検討した。検出感度は強い異方性を有し、レーザの光路と垂直方向の欠陥に対しては感度が高く、重力波検出用の超高精度光学部品の表面欠陥をも検出した。3)光学ガラスの超精密研削で研磨面よりも滑かな面を創成することが出来る。しかし材料の透過率は研磨面に比べ0.3%低下することを明らかにした。4)フロートポリシングにより合成石英を0.1nm rms以下の表面粗さに仕上げることができ、その面は内部全反射顕微鏡で観察しても欠陥が検出できないことが明らかとなった。5)各種加工を施した3硝種の面にYAGレーザの3倍高調波である波長355nmのレーザを照射してレーザ耐力を測定した結果、材料としては表面のレーザ耐力は合成石英、ULTRA30、FK5の順に高く、FK5のフロートポリシング面のレーザ耐力は17.2J/〓であり、従来法である合成石英光学研磨面に比べ1.7倍レーザ耐力が高いことが明らかとなった。

本研究は、紫外の高出力レーザに使用できる高精度、高透過率もしくは高反射率、高レーザ耐力、高信頼性を有する平面光学素子を提供し、高出力エキシマ・レーザおよびレーザ核融合の開発を側面より強力に支援することを目的とする。高出力レーザの現状での最大の問題点は、レーザ照射による光学素子の損傷である。レーザ損傷のしきい値が高くなれば、高出力レーザの開発が容易になると共に、装置全体を小型化し、高信頼化できる。本研究の研究実績および結果を要約すると以下のようである。1)紫外用光学ガラスとして常用されている合成石英、新しく紫外用に開発されたULTRA30並びに従来硝種であるFK5を選び、その紫外域での透過率の測定を行なうと共に、それらの光学ガラスを各種方法で超精密加工を行ない、サブnm rmsの表面粗さを得た。2)小型空冷のアルゴンイオンレーザを購入することにより内部全反射顕微鏡システムを完成させ、その検出限界を検討した。検出感度は強い異方性を有し、レーザの光路と垂直方向の欠陥に対しては感度が高く、重力波検出用の超高精度光学部品の表面欠陥をも検出した。3)光学ガラスの超精密研削で研磨面よりも滑かな面を創成することが出来る。しかし材料の透過率は研磨面に比べ0.3%低下することを明らかにした。4)フロートポリシングにより合成石英を0.1nm rms以下の表面粗さに仕上げることができ、その面は内部全反射顕微鏡で観察しても欠陥が検出できないことが明らかとなった。5)各種加工を施した3硝種の面にYAGレーザの3倍高調波である波長355nmのレーザを照射してレーザ耐力を測定した結果、材料としては表面のレーザ耐力は合成石英、ULTRA30、FK5の順に高く、FK5のフロートポリシング面のレーザ耐力は17.2J/〓であり、従来法である合成石英光学研磨面に比べ1.7倍レーザ耐力が高いことが明らかとなった。