気相合成ダイヤモンドの高出力炭酸ガスレーザ用レンズへの適用に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750133
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 平田 敦 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50242277)
• Keywords: ダイヤモンド / 光透過性 / 気相合成 / 炭酸ガスレーザ / プラズマ / 光学窓

Research Abstract

本研究は,マイクロ波プラズマCVD法により得られる気相合成ダイヤモンド板の炭酸ガスレーザ用レンズへの適用の可能性について検討するものである.ダイヤモンド板の合成条件および表面研磨法が高エネルギ密度の炭酸ガスレーザビームに対するダイヤモンド板の光透過性に与える影響について調べ,気相合成ダイヤモンドレンズが透過できる炭酸ガスレーザビームのエネルギ密度について明らかにすることを目的とした.研究成果概要は以下のとおりである.
1. マイクロ波プラズマCVD法により高光透過性のダイヤモンド板を合成するための合成条件を検討し,最適な基板温度および原料ガス流量比(水素ガスの流量に対するメタンおよび酸素ガスの流量)を選定した.選定した合成条件でのダイヤモンド板の合成速度は約1〜2μm/hであった.そして,直径50mm,厚さ300μmのダイヤモンド板を合成した.
2. 合成したダイヤモンド板をYAGレーザ照射により約10mm×10mmに切断し,その表面をダイヤモンド砥石を用いた機械的研磨法で平滑化し,厚さ150〜200μmのダイヤモンド窓を作製した,赤外分光分析により,このダイヤモンドの赤外光(波長約10μm)透過率は約70%であった.これは,従来の炭酸ガスレーザ用窓材であるZnSeとほぼ同等の値であることを確認した.
3. 作製したダイヤモンド窓に最高2.0kW/cm^2の高エネルギ炭酸ガスレーザビームを30秒間照射した結果,損傷がなく光透過性に変化がないことを明らかにした.