高出力ミラー
High Power Mirrors
高出力ミラーは、非常に高い放射線出力に耐え、長時間の照射下でも損傷を受けないことが求められます。損傷閾値LIDTは、光学系の耐性の指標となります。
LIDT
図1：
a) 異なるパルス長における主要な破壊メカニズム
b) LIDT測定後のミラー：目に見える点はコーティングにおけるレーザー誘起損傷である
LIDTは数多くのパラメータに依存します。層特性（例：熱特性、清浄度、バンドギャップ）と基板特性（例：材料、表面品質）は、アプリケーションパラメータ（例：波長、パルス幅、繰り返し周波数、ビーム径、真空と大気の組成）に適合させる必要があります。
レーザープロセスにおいて、光学部品は主に3つの破壊メカニズムの影響を受けます。
- cw – ns → コーティング材料内部の吸収による熱破壊。
- ns – 約20ps → 欠陥部での吸収による局所加熱。
- 約20ps – fs以下 → イオン化効果による破壊。
当LAYERTECは非常に高い破壊閾値を持つ光学素子を製造しています。
回転ミラー
偏向ミラーは、入射光の方向を特異的に変えます。コーティングを選択することにより、特定の波長範囲と入射角におけるミラーの反射率を調整できます。さらに、振動方向（偏光）や高い破壊閾値に合わせてミラーを最適化することもできます。
図2：
a) 多様な回転ミラー
b) 45°楕円回転ミラー（いわゆる「ソーセージスライス」）の製造工程（研磨工程）
LAYERTECは、ほぼあらゆる入射角および偏光タイプに対応する偏向ミラーを製造しています。単一波長に最適化されたブラッグミラー、または広帯域ミラーとしてご提供いたします。ご要望に応じて、例えば高出力レーザーや短パルスレーザーへの適応も可能です。さらに、最大反射率における損失を最小限に抑えるコーティングや、規定の残留透過率を実現するコーティングもご提供いたします。
共振器ミラー
レーザー共振器はレーザーの核心です。レーザービームはここで生成されます。共振器は、全反射ミラーと部分反射ミラーで構成されています。これらのミラーの間には、ポンプ機構によって励起される活性レーザー媒質が存在します。
エンドミラーは光をほぼ100%反射します。出力ミラーは、より低い反射率を持ち、共振器からレーザービームを出力します。エンドミラーが結合ミラーとしても機能する場合は、ポンプ光を透過させるための反射防止層も備えています。
図3：
a) 光共振器の模式図
b) 異なる共振器ミラーの範囲
LAYERTECは、130nm～7µmのスペクトル範囲におけるあらゆるレーザーに対応する共振器ミラーを製造しています。レーザーの種類に応じて、長年にわたり実績のある材料の組み合わせと設計構造を採用しています。オンラインショップで取り扱っている製品に加え、お客様のご要望に応じて個別の特殊ミラーも製造いたします。
例えば、スパッタリングミラーでは、共振器内の出力を偏光とは独立して制御することが可能です。この制御には、規定の残留透過率が使用されます。真空適合性や紫外線安定性を確保するために、特殊なカバー層が必要となる場合が多くあります。
極めて精密に研磨された基板とスパッタリングコーティングを組み合わせることで、非常に高い反射率（波長と表面品質に応じて最大99.999%）を実現し、微弱なレーザー光も励起できます。
走査ミラー
走査ミラーは、レーザー加工において、レーザービームをワークピース上で高速かつ柔軟に動かすために使用されます。通常、走査ミラーの裏面はシート状に削り出されています。この特殊な設計により、非常に薄く軽量で、高速な方向転換を実現しています。
図4：走査ミラーセット
走査ミラーは、LAYERTEC製品群の定番製品です。この用途のために開発された層構造は、高い性能安定性と反射率の必要な角度不変性を両立しています。特に、金属ベースミラーと誘電体層を組み合わせることで、高出力レーザーの反射率を高め、加工領域への直接的な画像投影を可能にします。
エキシマミラー
紫外線領域のレーザー（エキシマレーザー）を使用すると、光学部品は非常に高いエネルギーにさらされます。さらに、エキシマレーザーはパルスモードで動作し、高いピーク強度を持つ極めて短いパルスを生成します。そのため、エキシマ光学部品は高い損傷閾値と耐久性を備えていなければなりません。エキシマレーザーはガスレーザーであり、多くの場合フッ素を用いて動作します。光学部品がプロセスガスにさらされる場合、基板とコーティングもフッ素ベースでなければなりません。そうでなければ溶解してしまいます。
図5：
a) エキシマレーザーの概略構成
b) エキシマミラー（248nmおよび351nm用）
LAYERTECは、あらゆるエキシマレーザー（F2レーザー157nm、ArFレーザー193nm、KrFレーザー248nm、XeClレーザー308nm、XeFレーザー351nm）用の光学系を製造しています。フッ素系レーザー用の共振器ミラーと出力結合ミラーは、フッ化物コーティングを施したCaF2またはMgF2基板で構成されており、レーザーガスと直接接触させて使用することもできます。出力結合ミラーは、通常、最大反射率R = 50%で提供されます。指定された反射率は、±3%の精度で達成されます。
157 nmおよび193 nm用の偏向ミラーも、CaF2基板上のフッ化物層システムに基づいています。これにより、高い損傷閾値と長寿命が保証されます。248 nmからの波長用の偏向ミラーは、石英ガラス基板上のUV対応酸化物層システムで構成されています。ビーム伝送光学系は、あらゆる入射角に合わせて設計できます。入射角 45° の偏向ミラーが標準コンポーネントとして用意されています。
MIRミラー
MIRミラーは、中赤外線（1.5～8µm）領域のレーザー光に適しています。この光は炭化水素や水に特によく吸収されます。主に医療用途やプラスチック加工に使用されます。
一方、中赤外領域の波長は、約2 µm（Ho:YAGレーザー、Tm:YAGレーザー）および約3 µm（Er:YAGレーザー）の波長での直接レーザー励起によって生成されます。一方、直接レーザー遷移を伴わない光パラメトリック周波数変換（周期分極反転ニオブ酸リチウム）によっても生成可能です。このような光パラメトリック発振器の発振範囲は、波長約8 µmまで拡張されます。
図6：
a) パイロットレーザー付きEr:YAGシステム
b) MIRミラー
LAYERTECは、中赤外（MIR）領域向けの反射・透過光学部品を幅広く製造しています。溶融シリカなどの標準的な基板やコーティング材料は、この波長域において部分的に高い吸収を示します。より広い波長域をカバーするために、コーティング設計は特別に設計されています。