[发明专利]抗紫外线石英玻璃及其制造方法

说明书

本发明提供包括对合成二氧化硅粉末进行熔融的抗紫外线石英玻璃的制造方法、以及包括对二氧化硅粉末进行电弧等离子体熔融的抗紫外线石英玻璃的制造方法。本发明提供一种抗紫外线石英玻璃，其抗紫外线性能在2500秒以上，该抗紫外线性能被定义为，将照射YAG激光(照射条件：YAG激光功率180mW、脉宽20nsec、频率80kHz)的四倍高次谐波(266nm)时的光程30mm下的初始透射率设为100％、直至透射率降低3％为止的照射时间作为对紫外线的抗性即抗紫外线性能。本发明提供一种由本发明的石英玻璃构成的YAG激光的高次谐波光学元件。

本申请要求申请日为2017年4月26日、申请号为2017-86764的日本专利申请以及申请日为2018年1月24日、申请号为2018-009919的日本专利申请的优先权，其全部内容以公开的方式进行引用。

技术领域

本发明涉及一种抗紫外线石英玻璃及其制造方法。本发明尤其涉及YAG激光的高次谐波光学元件。

背景技术

以往，在使用高功率激光对金属、陶瓷和玻璃进行切割、开孔的激光加工中，主要使用二氧化碳激光。随着加工精细化，开始使用波长更短的激光，作为用于紫外线激光加工机器的光源，YAG激光高次谐波备受瞩目。YAG激光起振的基础波长为1064nm，波长变换为第二高次谐波(532nm)、第三高次谐波(355nm)、以及第四高次谐波(266nm)等而用于加工。现在第二高次谐波、第三高次谐波是主流。然而，从加工效率以及加工变质较少的角度，第四高次谐波也逐渐实用化，将来，短波长化会向第五高次谐波发展。

通常，使用YAG激光的高于第二高次谐波的高次谐波的加工机器中，在光处理、以及光束整形(Beam Shaping)中使用的光学元件使用了合成石英玻璃。这是因为合成石英玻璃抵抗损伤的耐久性以及透射率都很优异。然而，如果变为更高次的高次谐波波长，则即使是合成石英玻璃，耐久性也不足。已经明确如果在比YAG第三高次谐波激光更高次的高次谐波激光用的光学系统中直接沿用合成石英玻璃，则会出现问题。

作为制造抗紫外线石英玻璃的方法，例如提出了在制造杂质浓度较低的合成石英玻璃后除去玻璃内的氧分子的方法(专利文献1)、掺杂氢分子后照射紫外线的方法(专利文献2)、以及掺杂氟元素的方法(专利文献3)等。

专利文献1：日本特开平04-097922号公报

专利文献2：日本特开平09-124337号公报

专利文献3：日本特开2004-217506号公报

专利文献1-3的全部内容以公开的方式进行引用。

发明内容

无论哪个方法都必须在通常的原料制造方法中加入新的工序，不仅工序变得繁杂，而且增加成本。而且，石英玻璃所需的抗紫外线性能也不充分。

本发明的目的在于提供一种抗紫外线石英玻璃及其制造方法，该抗紫外线石英玻璃对高次谐波激光的耐久性比专利文献3记载的合成石英玻璃光学材料更优秀。此外，本发明的目的还在于提供YAG激光的高次谐波光学元件。

发明人发现，将合成二氧化硅粉末作为原料并对其进行熔融而得到的石英玻璃是抗紫外线性能优秀的石英玻璃，尤其对YAG激光的四倍高次谐波(266nm)具有高耐久性，由此完成本发明的第一方式。

进而，发明人发现，将二氧化硅粉末作为原料并对其进行电弧等离子体熔融而得到的石英玻璃是抗紫外线性能优秀的石英玻璃，尤其对YAG激光的四倍高次谐波(266nm)具有高耐久性，由此完成本发明的第二方式。

本发明如下所述。

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