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コーティングについて

 

スパッタコーティング法

結晶コーティング

レーザタイプ別 オプティクスコーティング種類＆ダメージ閾値
　- F2 レーザ用
　- ArF レーザ用
　- KrF, XeCl, XeF レーザ用
　- Ruby, Alexandrite レーザ用
　- CW ＆ナノ秒 Yb:YAG, Yb ドープファイバレーザ用
　- Nd:YAG, Nd:YVO4 レーザ用
　- Er:YAG レーザ用
　- ピコ秒レーザ用
　- フェムト秒 Ti:Sapphire レーザ用
　- フェムト秒 Yb:YAG, Yb/KGW レーザ用
　- フェムト秒 Cr:foresterite, Er ファイバレーザ用

金属コーティング

保護レイヤ

■ スパッタコーティング法
通常 UV コーティングとして用いられる蒸気法は、低い吸収率、高いダメージ閾値を特長としていますが、一方原子のパッキング密度が低く、その結果コンポーネントは温度や湿度の変化に敏感で反射波長域のシフトが引き起こされることがあります。
これに対して、現在主に VIS, NIR 領域用に用いられているスパッタコーティング法は、パッキング密度が高く、温度や湿度の変化によるスペクトルシフトを起こしません。しかし UV 領域では光学ロスが大きくなります。
Layertec 社では、UV 領域用の多層コーティングが可能なマグネトロンスパッタリング法について研究開発を行い、DUV において低い光学ロスをもつ Al2O3（k = 4 x 10-3 @ 193 nm and k = 5 x 10-4 @ 248 nm）及び SiO2（k = 5 x 10-4 @ 193 nm）コーティングを実用化しました。Al2O3, SiO2 スパッタ HR コーティングミラーは、温度及び湿度変化に対して安定性が高く、高いダメージ閾値（6 J/cm2 @ 248 nm）をもちます。

Layertec 社は現在も、より高い反射率と 193 nm 以下の短波長用ミラーの研究開発を続けており、その一部は製造可能です。是非 （株）インデコの営業部 までお問合せください。
■ 結晶コーティング
結晶の光学コーティングは、現代のレーザ設計における不可欠な要素です。現在、レーザや非線形結晶用の単一波長 AR コーティングから、高反射率、高透過率な多層コーティングまで、広範なコーティングがあり、結晶に直接レーザミラーを付けることができるので、外部レーザミラーの必要がなくなっています。
Layertec 社は、結晶への光学コーティングの開発及び製造において、様々な結晶の機械的、温度的特性についての知識と光学設計において長年にわたる経験をもちます。Layertec 社で採用されている スパッタリング法 は、光学損失が低く、高いダメージ閾値、長時間にわたる高い安定性、温度や湿度変化に対する高い安定性が得られます。
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レーザロッドコーティング
Layertec 社のレーザロッド AR コーティングは、ダメージ閾値が高く、工業用高出力 Q スイッチ及びCWレーザに最適です。また残余反射が小さく、Nd:YAG ロッドへの AR コーティングの 808 nm における残余反射は <0.1 % です。
単一波長、広帯域、複数波長タイプをご用意しています。また HR 及び HR/HT コーティングは、ポンプ光と出力光の分離に用いることができ、コンパクトなレーザ設計に最適です。例えば、ダイオード励起 Nd:YVO4 レーザ及び二倍波グリーンレーザシステムで、HR（532 + 1064 nm） + HT（808 nm）コーティングを適用することができます。
コーティング可能な最大ロッド長は 180 mm です。
非線形結晶コーティング
Layertec 社では、非線形結晶用に種々のサイズ、形状の結晶に合わせたコーティングをご提供いたします。コーティングは全て マグネトロンスパッタリング法 で行われるため、逸脱損失が小さく、温度や湿度変化に対する高い安定性が得られます。
Layertec 社の非線形結晶 AR コーティングは、温度センシティブな非線形結晶（例： KNbO3）にもコーティング処理可能です。広帯域＆複数波長タイプをご用意しています。また HR 及び HR/HT コーティングは、コンパクトなレーザ設計に最適です。例えば Nd:YAG や Nd:YVO4 レーザの二倍波発生用 KTP 結晶には、HR（1064 nm） + HT（532 nm） コーティングが便利です。
■ レーザタイプ別 オプティクスコーティング種類＆ダメージ閾値
F2 レーザ用
Coating Spectral Performance Lifetime Tests
HR（0°, 157 nm） R = 92 ... 95 % 2 x 108 〜 1 x 109 pulses *1
HR（45°, 157 nm） R = 90 ... 94 %（random pol.）  
PR（0°, 157 nm） R = 50±3 % 2 x 108 〜 1 x 109 pulses *1
PR（0°, 157 nm） R = 25±3 % 2 x 108 〜 1 x 109 pulses *1
Attenuator T= 67±3 % 5 x 107 pulses *2, no damage
Attenuator T= 33±3 % 1 x 108 pulses *3, no damage
Beam Splitter T= 20±3 % 1 x 108 pulses *3, no damage
AR（0°, 157 nm） 0.3 ... 0.7 %  
*1 Energy density: 25 mJ/cm2, repetition rate: 800 Hz, pulse duration: 15 ns; tested at TUI Laser AG, Germering
*2 Energy density: 15 mJ/cm2, rep. rate: 200 Hz, pulse duration: 20 ns; tested at Institut fur Physikalische Hochtechnologie（IPHT）Jena
*3 Energy density: 20 mJ/cm2, rep. rate: 50 Hz, pulse duration: 20 ns; tested at Institut fur Physikalische Hochtechnologie（IPHT）Jena
ArF レーザ用
Coating Reflectance Substrate Damage
Threshold *1		 Lifetime Tests
● Fluoride Coatings
AR（0°, 193 nm） R < 0.25 % CaF2 4〜5 J/cm2 108 pulses, no damage *2
AR（0°, 193 nm） R < 0.25 % fused silica 2〜3 J/cm2  
AR（0°, 193 nm） R = 0.25 % CaF2 3〜4 J/cm2 1010 pulses, no damage *2
PR（0°, 193 nm） R = 50 % CaF2 2〜3 J/cm2 1010 pulses *2
HR（0°, 193 nm） R > 96 % CaF2 2〜3 J/cm2 1010 pulses, no damage *2,
4 x 109 pulses, no damage *3
HR（45°, 193 nm） R > 95 %（random polarized） CaF2 2〜3 J/cm2  
● Oxide Coatings
HR（0°, 193 nm） R > 92% fused silica < 1 J/cm2  
*1 1000 - on -1, 14 ns; measurements were performed at Laser Labor Gottingen and at Friedrich - Schiller - Universitat Jena
*2 Energy density: 55 mJ/cm2, repetition rate 1 kHz, pulse duration 15ns; tested at COHERENT AG, München.
*3 Energy density: 80 mJ/cm2, repetition rate: 1 kHz, pulse duration: 12 ns; tested at COHERENT AG, München.
KrF, XeCl, XeF レーザ用
Coating Materials Reflectance Damage Threshold *1 Lifetime Tests
HR（0°, 248 nm） oxides, standard R > 99 % 10 J/cm2, 1-on-1, 20 ns
5 J/cm2, 1000-on-1		  
HR（0°, 248 nm） oxides, sputtered R > 99.5 %    
HR（45°, 248 nm） oxides, standard R > 99 %
(random pol.) 		10 J/cm2, 1-on-1, 20 ns  
HR（0°, 248 nm） fluorides R > 98 %   2 x 108 pulses *2
PR（0°, 248 nm） fluorides R = 50±3 %   2 x 108 pulses *2
AR（0°, 248 nm） fluorides R < 0.25 %   2 x 108 pulses *2
HR（0°, 308 nm） fluorides R > 98 %   2 x 108 pulses *3
HR（0°, 351 nm） fluorides R > 96 %   2 x 108 pulses *3
PR（0°, 351 nm） fluorides R = 25±3 %   2 x 108 pulses *3
*1 Measurements were performed at Laser Labor Gottingen and at Friedrich-Schiller Universitat Jena
*2 Energy density: 100 mJ/cm2, rep. rate: 100 Hz, pulse duration: 15 ns; tested at COHERENT AG, München.
*3 Energy density: 55 mJ/cm2, rep. rate: 100 Hz, pulse duration: 15 ns; tested at COHERENT AG, München.
Ruby, Alexandrite レーザ用
Coating Reflectance Damage Threshold
Cavity Mirror > 99.8 〜 > 99.9 % 800 MW/cm2 @ 35 ns pulse
Turning Mirror > 99.5 % 800 MW/cm2 @ 35 ns pulse
Beam Combiner    
Output Coupler < 0.2 %  
CW ＆ナノ秒 Yb:YAG, Yb ドープファイバレーザ用
Coating Reflectance Damage Threshold
Mirror   10 kW CW
Short Pass Filter < 1 〜 < 0.1 % 100 MW/cm2 CW
Nd:YAG, Nd:YVO4 レーザ用
Coating Reflectance Damage Threshold
Mirror > 99.95 % 50 MW/cm2 CW, > 50 J/cm2 @ 10 ns pulse
Partial Reflector > 99.95 % 50 MW/cm2 CW, > 50 J/cm2 @ 10 ns pulse
Er:YAG レーザ用
Coating Reflectance Damage Threshold
Mirror > 99.8 〜 > 99.9 % 400 J/cm2 @ 400 μs pulse
ピコ秒レーザ用
Coating Reflectance Wavelength Damage Threshold *1
Standard Mirror > 99.9 % 800nm 0.55 J/cm2
High Power Mirror > 99.9 % 800nm 1.04 J/cm2
Single Wavelength AR Coating < 0.2% 800nm 1.2 J/cm2 *2
Broadband AR Coating < 0.5 % 700〜900 nm 1.2 J/cm2 *2
*1 Measurement conditions: 30000 pulses, repetition rate 1 kHz, performed at Laser Zentrum Hannover and at Friedrich - Schiller - Universitat Jena
*2 Self focussing effects may destroy the substrate while the AR coating is still stable
フェムト秒 Ti:Sapphire レーザ用
Coating Reflectance
@ 800 nm		 Damage Threshold *1（J/cm2）
50 fs 150 fs 1 ps
Bare Gold 97.5 % 0.33 0.33  
fs- Protected Silver 98.5 % 0.38 0.38  
Enhanced Silver, 800 nm 99.7 %   0.37  
Enhanced Silver, 600〜1200 nm 98.5 %   0.24  
partially transparent silver, T（800 nm） = 0.01 % 98.5 %   0.22  
NegativeDdispersion Mirrors > 99.9 %   ~0.1  
Broadband Low GVD Mirrors > 99.9 %   ~0.1  
Standard Low GVD > 99.9 %   0.3 0.55
High Power Mirror Type A > 99.9 % 0.35 0.44 0.65
High Power Mirror Type B > 99.8 %   0.75 1.04
Single Wavelength AR Coating < 0.2%     1.2 *2
Broadband AR Coating < 0.5 %     1.2 *2
*1 Measurement conditions: 30000 pulses, repetition rate 1 kHz, λ = 800 nm; measurements were performed at Laser Zentrum Hannover and Friedrich - Schiller - Universitat Jena according to ISO 11254
*2 Self focussing effects may destroy the substrate while the AR coating is still stable
フェムト秒 Yb:YAG, Yb/KGW レーザ用
Coating Reflectance Damage Threshold
GTI Mirror > 99.95 〜 > 99.98 % 0.1 J/cm2
フェムト秒 Cr:foresterite, Er ファイバレーザ用
Coating Reflectance Damage Threshold
GTI Mirror > 99.95 〜 > 99.98 % 0.1 J/cm2
■ 金属コーティング
各コーティングの特性
Ag ： VIS and NIR で最も高い反射率。化学的不安定。軟らかい。保護レイヤが必要。
Au ： NIR で Ag と同等の反射率。化学的安定。軟らかい。保護レイヤのない場合にはクリーニング不可。
Al ： VIS, NIR で高く一定の反射率。UV 領域では最も高い反射率。
表面酸化物レイヤは DUV で吸収あり。軟らかい。
Cr ： マスクブランクや Si ウェハに使用。ピンホール密度が低い。保護レイヤなしで使用可能
Zr ： EUV フィルタに使用。
Pt, Rh ： 保護レイヤなしで使用可能。
Cu, Mo ： ご指定仕様にて製造。
＊保護レイヤ詳細は、こちら をご覧下さい。
金属コーティングの反射スペクトル例
金属コーティングの反射スペクトル例
* taken from A. Mc Leod .Thin film optical filters", A. Hilger, London, 1985
■ 保護レイヤ
特長
・クリーニングを可能化。化学的安定性を保証
・原子密度の高い超薄型スパッタレイヤにより金属保護が可能
・金属コーティングの VIS, NIR における反射率への影響が少ない
・Ag も効果的に保護（表面反射ミラーの寿命： 二年以上）
・UV では必要波長のためのレイヤ厚さ最適化が必要。波長をご指定ください。
比較表
Coating Standard Coating Thin Layer Coating
Reflectance ≦2 % lower than that of the bare metal close to that of the bare metal
Cleanability o.k. tested according to
MIL-M-13508C § 4.4.5		 cleaning is possible, but coating is not
as resistant as standard coating
インデコロゴ
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