NL8301824A - Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een antireflectieve bekleding voor het golflengtegebied in het nabije infrarood. - Google Patents
Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een antireflectieve bekleding voor het golflengtegebied in het nabije infrarood. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8301824A NL8301824A NL8301824A NL8301824A NL8301824A NL 8301824 A NL8301824 A NL 8301824A NL 8301824 A NL8301824 A NL 8301824A NL 8301824 A NL8301824 A NL 8301824A NL 8301824 A NL8301824 A NL 8301824A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- refractive index
- layer
- layers
- coating
- optical element
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 33
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 title description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 25
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 23
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 229910002703 Al K Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910017115 AlSb Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 81
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 N ^ O ^. Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
- C03C17/3429—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/11—Anti-reflection coatings
- G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
- G02B1/115—Multilayers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
PHN 10.694 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.
"Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een anti-reflectieve bekleding voor het golflengtegebied in het nabije infrarood".
De uitvinding heeft betrekking op een optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een daarop aangebrachte anti-reflectieve bekleding voor het golflengtegebied van ongeveer 700 nm. tot ongeveer 1700 nm., welke bekleding is samengesteld uit een topbekleding 5 bestaande uit een aantal uniforme lagen met naar buiten toe afnemende brekingsindex en een basisbekleding.
Het optische element kan een element van een f ibertelecommunicatiesysteem zijn, zoals een lens of het eindvlak van een fiber.
Fiber is daarbij bedoeld als korte aanduiding voor een lichtgeleidende 10 vezel met mantel. Het optische element kan ook een element van een infrarood aftaststelsel voor medische of militaire toepassingen zijn.
In het Britse octrooischrift no. 1.380.793 is een anti-reflectieve bekleding beschreven die geschikt is voor het zichtbare gebied van golflengten, dus voor het gebied van ongeveer 400 nm. tot 15 ongeveer 800 nm. Deze bekleding bestaat uit vijf gestapelde homogene lagen die verschillende brekingsindices hebben en elk een optische dikte gelijk aan Aq/4, waarbij Aq een referentie-golflengte is.
De eerste op het substraat aangebrachte laag heeft een brekingsindex die groter is dan die van het substraat. De op deze eerste laag aangebrachte 20 tweede laag heeft een brekingsindex die weer groter is dan die van de eerste laag. Deze twee lagen vormen de basisbekleding. De drie volgende lagen hebben een naar buiten toe afnemende brekingsindex en vormen de topbekleding.
Er leeft de behoefte, onder andere ten behoeve van telecommu-25 nicatie-systemen net lichtgeleidende vezels, om optische componenten te kunnen ontspiegelen over een breed golflengtegebied van ongeveer 800 nm. tot ongeveer 1650 nm. Er worden namelijk in optische telecoirmu-nicatie-systemen twee grondtypen van lichtbronnen gebruikt: diodelasers van het type GaAs die een golflengte in het gebied van ongeveer 800 nm. 30 tot ongeveer 900 nm. uitzenden en diodelasers van het InP type waarvan de golflengte gelegen is tussen ongeveer 1100 nm. en ongeveer 1650 nm. De reflectie-coëfficiënt van de elementen in de optische telecommunicatie-systemen moet liefst 0,5 % of lager zijn.
8301824
, I
PHN 10.694 2
De onderhavige uitvinding heeft ten doel een anti-reflectieve bekleding te verschaffen die geschikt is voor minstens het aangeduide gebied van golflengten en die de elementen de gewenste lage reflectie-coëfficiënt geeft. De anti-reflectieve bekleding is gebaseerd op het 5 idee dat een te ontspiegelen substraat, waarvan de brekingsindex een willekeurige waarde tussen bijvoorbeeld 1,45 en bijvoorbeeld 2,0 heeft, eerst bedekt kan worden met een basisbekleding zodanig dat de brekingsindex van het geheel één van enkele geschikte waarden krijgt, voor welke waarden gemakkelijk een anti-reflectieve topbekleding samengesteld 10 kan worden of zelfs reeds beschikbaar is.
Het optische element volgens de uitvinding vertoont als kenmerk, dat de effectieve brekingsindex aan de top van de basisbekleding minstens 2,5 is en dat deze basisbekleding een gegradeerde indexlaag bevat waarvan de brekingsindex ter plaatse van het substraat 15 gelijk is aan die van het substraat.
Onder de effectieve brekingsindex aan de top van de basisbekleding wordt verstaan de brekingsindex die het samenstel van substraat en basisbekleding vertoont.
Onder een gegradeerde indexlaag wordt verstaan een laag van 20 inhomogeen materiaal waarvan de brekingsindex geleidelijk verloopt van een bepaalde waarde, in dit geval de waarde van de suhstraat-brekingsindex, naar een hogere of lagere waarde. Een dergelijke laag kan bijvoorbeeld worden verkregen door gelijktijdig opdampen van twee materialen, die een hogere respectievelijk lagere brekingsindex hebben, 25 waarbij de mengverhouding van de twee materialen continue wordt veranderd.
De uitvinding berust op het inzicht dat hoe hoger de effectieve brekingsindex aan de top van de basisbekleding is des te lager de reflectiecoëfficiënt van de gehele bekleding gemaakt kan worden 30 en des te breder het gebied van golflengten kan zijn waarvoor de reflectie-coëfficiënt laag is, en verder dat in het infrarood gebied van 700 nm. tot 1700 nm. opdairpnaterialen beschikbaar zijn met een aanzienlijk hogere brekingsindex dan die van de materialen die beschikbaar zijn in het gebied van het zichtbare licht.
35 De uitvinding kan worden geconcretiseerd in twee hoofd uitvoeringsvormen. De eerste hoofd-uitvoeringsvorm heeft als verder kenmerk, dat de basisbekleding bestaat uit één laag, welke laag een continue veranderende brekingsindex heeft die aan de top van de laag 8301824 PHN 10.694 3 minstens 2,5 is, en dat de topbekleding bestaat uit drie homogene lagen die elk een optische dikte gelijk aan Xq/4 hebben, waarbij λ een referentie-golflengte is.
De referentie-golflengte is een representatieve golflengte 5 voor het beschouwde gebied. Voor de hier beschreven bekledingen is de referentie-golflengte 1000 nm.
Opgemerkt wordt dat in het Amerikaanse octrooischrift no. 3.804.491 een anti-reflectieve bekleding beschreven is die een op het substraat aangebrachte laag bevat waarvan de brekingsindex vanaf 10 een waarde gelijk aan die van de substraat brekingsindex naar buiten toe geleidelijk groter wordt. Deze bekleding is echter bedoeld voor het zichtbare gebied van golflengten en niet voor het nabije infrarood gebied. In dit octrooischrift wordt bovendien gesteld dat de brekingsindex van de lagen liefst kleiner dan 2 moet zijn. Op de laag met 15 oplopende brekingsindex zijn twee lagen aangebracht waarvan er een een optische dikte van Xq/4 heeft en de andere een optische dikte van Xq/2, terwijl in de eerde hoofd-uitvoeringsvorm van de anti-reflectieve bekleding volgens de uitvinding op de gegradeerde-indexlaag drie lagen met verschillende brekingsindices aangebracht zijn die elk een optische 20 dikte gelijk aan λ Jk hebben.
Een voorkeursuitvoeringsvorm van de eerste hoofduitvoeringsvorm heeft als verder kenmerk, dat de effectieve brekingsindex aan de top van de gegradeerde indexlaag minstens 3,5 is, dat deze laag bestaat uit een van de volgende mengsels: 25 Si en Si^
Si, Si3N4 en SiC>2 GaP en GaNi GaP, GaNi en Ga^O^
PbS en ZnS
30 PbS, ZnS en een B-Na-Al-K glas
De tweede hoofduitvoeringsvorm van de anti-reflectieve bekleding volgens de uitvinding vertoont als kenmerk, dat de basis-bekleding bestaat uit een eerste, inhomogene, laag waarvan de brekingsindex naar buiten toe afneemt tot een waarde lager dan die van de 35 substraat-brekingsindex, en minstens twee homogene lagen met naar buiten toe groter wordende brekingsindex en dat de topbekleding bestaat uit drie lagen die elk een optische dikte gelijk aan Λ^4 hebben, waarbij X de referentie-golflengte is.
8301824 PHN 10.694 4
De tweede en derde laag hebben tot effect dat de effectieve brekingsindex aan de top van de basisbekleding minstens 2,5 is.
Opgemerkt wordt dat in de ter inzage gelegde Duitse octrooiaanvrage no. 2.341.359 een anti-reflectieve bekleding beschreven is 5 die opgebouwd is uit drie groepen van lagen, waarvan, gerekend vanaf het substraat, de lagen van de eerste groep een afnemende brekingsindex hebben, de lagen van de tweede groep een toenemende brekingsindex en de lagen van de derde groep weer een afnemende brekingsindex. Deze anti-reflectieve bekleding is echter bedoeld voor het zichtbare gebied 10 van golflengten, en van geen van de lagen is de brekingsindex hoger dan 2. Deze bekleding bevat bovendien geen gegradeerde indexlaag.
De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin tonen: figuur 1 een substraat voor een optisch element met een bekleding uit 15 drie lagen, figuur 2 het verloop van de reflectie-coëfficiënt als functie van de golflengte bij verschillende waarden van de substraat-brekings index ng en een vaste waarde voor de brekingsindex n^ van de toplaag, 20 figuur 3 het verloop van de reflectie-coëfficiënt als functie van de golflengte bij verschillende waarden van de brekingsindex n^ van de toplaag en een vaste waarde van de substraat-brekings-index n , figuur 4 de relatie tussen de brekingsindex ng van het substraat en 25 de brekingsindices n^ en n^ van de tussenlagen voor een optimale anti-reflectieve bekleding bij een vaste waarde n^ =1,38 van de toplaag, figuur 5 een eerste uitvoeringsvorm van een anti-reflectieve bekleding volgens de uitvinding, en 30 figuur 6 een tweede uitvoeringsvorm van een anti-reflectieve laag volgens de uitvinding en de daarbij behorende reflectiecurve. De uitvinding kan het best worden begrepen aan de hand van een aanduiding van de belangrijkste punten van een nieuw ontwikkelde theorie voor anti-reflectieve bekledingen. Deze theorie maakt gebruik 35 van het inzicht dat de omvangrijke opgave om voor elk type glas een geschikte anti-reflectieve bekleding te vinden aanzienlijk vereenvoudigd kan worden door, uitgaande van een bepaald substraat, de brekingsindex te brengen op één van een aantal waarden voor welke al anti-reflectieve 8301824 PHN 10.694 5 bekledingen beschikbaar zijn.
Er kan worden uitgegaan van een drie-lagen anti-reflectieve bekleding, waarvan de lagen allen een optische dikte van een kwart van de referentiegolflengte hebben. Uit het artikel: "Infrared Filters 5 of Antireflected Si, Ge, InAs and InSb" in "Journal of the Optical Society of America" 51, July 1961, pp 714-8, is bekend dat voor een dergelijke bekleding voor een bepaalde golflengte de reflectie nul wordt als n1 X n3 = "22 ’> 10 en 2 η = n x n 2) 2 o s '
Daarin zijn, zoals in figuur 1 is aangegeven, n^, n2, n^, ng en nQ de brekingsindices van respectievelijk de lagen 1, 2, 3, het substraat en het omgevende medium, dat meestal lucht zal zijn met n = 1.
15 Uit de vergelijkingen 1) en 2) volgt: n. x n0 = n0 x Vx n 3) 1 3 2 v o s '
Bij voorgeschreven waarden van ng en n^ kan n^ stapsgewijs worden gevarieerd waarbij bij elke waarde van n^ een bepaalde waarde van n^ behoort.
20 Zoals bekend is wordt het reflectie-rimiimum geflankeerd door secundaire minima. Door variatie van de absolute waarde van n^ en de overeenkomstige waarde van kunnen de secundaire minima naar het centrale nul·-minimum worden verschoven en kunnen de waarden van deze minima worden verlaagd zodat een lage reflectie over een relatief 25 groot golflengtegebied wordt verkregen. De daarbij behorende waarden van n„ en n_ kunnen worden aangegeven met n~ en n_ , zodat geldt:
6 ó \ — b/ïïl ó jIU
n* x ru = ru x \/n x n 4) 1 3,m 2,m V o s '
De hierboven aangegeven randvoorwaarde is niet de enig mogelijke en voor het nagestreefde doel zelfs niet de beste. Immers, 30 er is veelal meer behoefte aan een breedbandige anti-reflectieve bekleding die een zo laag mogelijke reflectie over het hele golflengtegebied heeft dan aan een anti-reflectieve bekleding met een reflectie nul bij één bepaalde golflengte. Om dit te bereiken moet afgeweken worden van de voorwaarde 4).
35 Om de reflectiecurve R = f()\), die het verloop van de reflectiecoëfficiënt R als functie van de golflengte geeft, zo vlak mogelijk te maken moet ηΊ veranderd worden, terwijl n , n„ en n.
J/Iïi S Δ f ΓΕΙ I
constant gehouden worden. Dat leidt tot een waarde n_ Na deze aan- J /Γ 8301824 PHN 10.694 6 passing zijn de voorwaarden 3) en 1) overgegaan in: V"3,f'0'\.x^ 5> n1 Xn3,f =d-(n2,m>2 6> 5 waarin c en d constanten zijn.
Tot nu toe is aangenomen dat ng en n^ constanten zijn, hetgeen echter niet betekent dat de feitelijke waarden van deze brekingsindices geen invloed zouden hebben op de uiteindelijke waarde van de reflectiecoëfficiënt R. Indien, bij toepassing van de hierboven 10 aangeduide methode voor het zo laag en vlak mogelijk maken van de reflectiecurve R = f(X), de brekingsindex ng gevarieerd wordt terwijl n^ constant gehouden wordt op bijvoorbeeld n^ = 1,38, blijkt de breedte van het vlakke gedeelte van de reflectiecurve in sterke mate van ng af te hangen. Figuur 2 toont een schaar van reflectiecurves voor n - 15 waarden van respectievelijk 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 en 3.5. Daaruit blijkt verrassenderwijs dat hoe hoger n is des te lager de reflectiecoëffi- s ciënt R is en des te breder het golf lengte-gebied is waarbinnen de reflectiecoëfficiënt laag blijft. Heel duidelijk komt uit figuur 2 naar voren dat voor ns = 3,5 het beste resultaat verkregen wordt.
20 Figuur 3 toont een schaar van reflectiecurven voor een constante waarde van de substraatindex n^ = 3,5 en voor verschillende waarden van de brekingsindex n^ van de toplaag. Voor de verschillende-waarden van n^ kunnen de brekingsindices n2 en n^ van de tussenlagen de volgende waarden hebben: 25 ^ = 1,32 n2 = 2,12 n3 = 3,10 ^ = 1,38 n2 = 2,21 n3 = 3,15 n1 = 1,42 n2 = 2,27 n3 = 3,17 n1 - 1,46 n2 = 2,34 n3 = 3,20
Uit Fig. 3 blijkt verrassenderwijs dat de reflectiecurve lager en 30 breder wordt naarmate n^ kleiner wordt.
Er kan dus gesteld worden dat de reflectiecurven van de hier bedoelde anti-reflectieve bekledingen zo laag mogelijk zijn en deze lage waarden voor een zo breed mogelijk gebied van golflengten gelden als een zo hoog mogelijke ns wordt gecombineerd met een zo laag mogelijke
In de praktijk is gebleken dat het beste kan worden uitgegaan van een vaste n^, dus van een vaste brekingsindex voor de bovenste laag. Deze laag bestaat bij voorkeur uit MgF2 met een brekingsindex gelijk 35 nr 8301824 PHN 10.694 7 aan 1,38. Daarvan uitgaande kunnen de optimale waarden van n^ en als functie van ng berekend worden. Het resultaat van deze berekeningen is weergegeven in figuur 4. Daaruit blijkt dat een substraat met een brekingsindex n = 3,5 optimaal en voor een breed golflengtegebied w 5 ontspiegeld kan worden indien op het substraat een bekleding van drie lagen wordt aangebracht waarvan de brekingsindices respectievelijk zijn: n^ =3,1 n2 = 2,2 \ n^ = 1,38 en de optische dikten allen gelijk aan Λ^/4.
10 De laag met een brekingsindex n^ = 3,1 kan bestaan uit AlSb of amorf
Sb2S^ of een mengsel van Si en Si^N^,. De laag met de brekingsindex = 2,2 kan een van de volgende samenstellingen hebben: TiN,
Ta2Üg, Sb20^ · De laag met de brekingsindex n^ = 1,38 kan uit MgF2 bestaan.
15 In het algemeen kan gesteld worden dat voor een toplaag met een brekingsindex n^ = 1,38 er een lineair verband bestaat tussen de brekingsindices van de lagen 2 en 3 en de substraatindex ng welk lineair verband in figuur 4 getoond wordt.
Nu hebben glazen bestemd voor zichtbaar licht optiek een 20 brekingsindex die gelegen is in het gebied van ongeveer 1,45 tot ongeveer 2,0. Als de optische componenten een relatief grote numerieke apertuur moeten hebben, zoals de optische componenten in fiber-optische telecommunicatiesystemen, moeten de glazen die daarvoor gebruikt worden een relatief hoge brekingsindex hebben. Gn nu de hierboven 25 genoemde anti-reflectieve bekleding bestaande uit drie lagen te kunnen gebruiken bij optische elementen uit glas met een brekingsindex n
X
die een waarde kan hebben tussen 1,45 en 2,0, wordt volgens de uitvinding op deze elementen een basisbekleding aangebracht, zodanig dat de brekingsindex wordt verhoogd tot de gewenste waarde n , bijvoor- s 30 beeld n =3,5. Daarbij wordt gebruik gemaakt van het feit dat voor de s basisbekleding een hele reeks opdampbare polykristallijne stoffen beschikbaar zijn met zeer uiteenlopende brekingsindices, vanaf bijvoorbeeld 1,30 tot 3,00 en voor infrarood-optiek zelfs tot 4,0.
In figuur 5 is een uitvoeringsvorm van een anti-reflectieve 35 bekleding volgens de uitvinding weergegeven waarvan de basisbekleding wordt gevormd door één enkele laag v, en wel een niet-uniforme laag waarvan de brekingsindex n continue toeneemt van een waarde n aan de
v X
substraatz ij de tot een waarde ng aan de bovenzijde. De meest gebruike- 8301824 PHN 10.694 8
lijke waarde voor n is 1,85, terwijl n1 in de meeste gevallen 1,38 X I
is. Zoals reeds is opgemerkt wil men n zo groot mogelijk maken, s in ieder geval groter dan 2,5 en liefst ongeveer 3,5. De waarden van n2 en n^ kunnen dan uit figuur 4 worden afgeleid. In figuur 5 zijn 5 tussen de haakjes de waarden die de brekingsindices in een voorbeeld van deze uitvoeringsvorm hebben aangegeven. De lagen 1, 2 en 3 hebben allen een optische dikte n.t = A^4, waarin t de geometrische dikte is. De dikte van de inhamogene laag speelt geen essentiële rol. De verlopende brekingsindex in deze laag kan gerealiseerd worden door vanuit 10 twee afzonderlijke bronnen tegelijk op te dampen. De eerste bron moet dan een materiaal met een brekingsindex ηχ leveren en de tweede bron een materiaal met een brekingsindex ng.
Een enkele laag met een hoge brekingsindex zoals de inhamo-gene laag v in figuur 5 kan voor bepaalde toepassingen een te hoge 15 dispersie vertonen. Een meer dispersie-vrije anti-reflectaeve bekleding wordt volgens de uitvinding verkregen indien op het substraat eerst een inhamogene laag aangebracht wordt waarvan de brekingsindex af neemt van een waarde n tot een lage waarde n, . De effectieve brekingsindex van substraat plus inhamogene laag wordt vervolgens verhoogd door op 20 de inhamogene laag bijvoorbeeld twee lagen 5 en 4 aan te brengen, zoals figuur 6 laat zien. De laag 4 heeft een hogere brekingsindex dan de laag 5. Op de laag 4 vrordt weer een drie lagen topbekleding aangebracht. In plaats van twee homogene lagen kunnen ook drie of meer homogene lagen met oplopende brekingsindex op de inhomogene 25 laag v aangebracht worden alvorens de drie lagen topbekleding aan te brengen.
In figuur 6 zijn de waarden die de brekingsindices in een voorbeeld van deze uitvoeringsvorm hebben tussen haakjes aangegeven.
De top van de inhomogene laag kan een brekingsindex n^ = 1,47 hebben, 30 welke brekingsindex gelijk is aan die van kwartsglas, of een brekingsindex van 1,52, die overeenkomt met die van het opdampglas "Schott nr. 8329". De inhomogene laag wordt weer aangebracht door gelijktijdig opdampen vanuit twee bronnen. Wanneer uitgegaan wordt van een koud substraat kan bron 1 Yb^ rnet ηχ = 1,83 tevatten en bron 2 CeF^, met 35 n-^ = 1,52, of SiC>2 met n-^ = 1,47. Indien op een warm substraat opgedampt wordt bevat bijvoorbeeld bron 1 Dy^, net n = 1,83 en bron 2 óf een BNaAlK opdampglas zoals "Schott nr. 8329", met n^ = 1,52 óf kwartsglas, met n^ = 1,47. De lagen 1 tot en met 5 van de bekleding kunnen bestaan 8301824 I * PHN 10.694 9 uit respectievelijk MgF2, N^O^., CdS, Nt^O,., en ·
Een warm substraat is een substraat dat qp een temperatuur van bijvoorbeeld 300°C is gebracht.
Door het aanbrengen van de lagen 5 en 4 met brekingsindices 5 1,65 en 2,08 wordt een "opspiegeling" tot 2,5 bereikt, dat wil zeggen dat het samenstel van substraat, inhomogene laag en lagen 5 en 4 zich gedraagt als een glassoort met een effectieve brekingsindex ng = 2,5, welke glassoort een reflectiecoëfficiënt van ongeveer 18% heeft. Dit samenstel wordt ontspiegeld door de topbekleding bestaande uit drie 10 homogene lagen.
In figuur 6 is tevens het verloop van de reflectiecoëfficiënt als functie van de golflengte voor het getoonde uitvoeringsvoorbeeld weergegeven. Daaruit blijkt dat in het golflengtegebied van 800 nm. tot 900 nm., waarin diodelasers van het type GaAs emitteren, en in het 15 golflengtegebied van 1100 nm. tot 1650 nm., waarin diodelasers van het type InP emitteren, de reflectiecoëfficiënt ruimschoots onder de waarde 0,5% blijft.
Opgemerkt wordt dat de laag 3 een optische dikte van 0,31 XQ heeft, terwijl de lagen 1, 2, 4 en 5 optische dikten gelijk aan Xq/4 20 hebben. De dikte van de inhomogene laag speelt geen essentiële rol.
Het is niet noodzakelijk dat de optische dikte van de lagen precies V4 is. Door af te wijken van deze dikte kan de reflectiecurve iets verschoven worden. Dit biedt de mogelijkheid van optimalisatie in het geval een speciaal reflectiegedrag gevraagd wordt voor specifieke 25 golflengten.
De uitvinding kan toegepast worden voor het ontspiegelen van optische elementen in fiber-optische telecommunicatiesystemen, zoals lenzen maar ook fiber handvlakken, is daar echter niet toe beperkt. De hier beschreven anti-reflectieve bekledingen kunnen bijvoor-30 beeld ook toegepast worden op elementen van infrarood-aftastsystemen.
8301824 35
Claims (6)
1. Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een daarop aangebrachte anti-reflectieve bekleding voor het golflengte-gebied van ongeveer 700 ran. tot ongeveer 1700 ran., welke bekleding is samengesteld uit een topbekleding bestaande uit een aantal uniforme 5 lagen net naar buiten toe af nemende brekingsindex en een basisbekleding, met het kenmerk, dat de effectieve brekingsindex aan de top van de basisbekleding minstens 2,5 is en dat deze basisbekleding een gegradeerde indexlaag bevat waarvan de brekingsindex ter plaatse van het substraat gelijk is aan die van het substraat.
2. Optisch element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de basisbekleding bestaat uit één laag, welke laag een continue veranderende brekingsindex heeft die aan de top van de laag minstens 2,5 is, en dat de topbekleding bestaat uit drie homogene lagen die elk een optische dikte gelijk aan Xq/4 hebben, waarbij /\Q een referentie-15 golflengte is.
3. Optisch element volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de effectieve brekingsindex aan de top van de gegradeerde indexlaag ongeveer 3,5 is, en dat deze laag bestaat uit een van de volgende mengsels:
20 Si en Si3N4 Si, Si_N. en SiCL ' 3 4 2 GaP en GaNi GaP, GaNi en Ga203 PbS en ZnS
25 PbS, ZnS en een B-Na-Al-K glas.
4. Optisch element volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de drie lagen van de topbekleding de volgende brekingsindices hebben en uit van de daaronder vermelde materialen bestaan: n1 = 1,38 n2 = 2,2 n3 = 3,1
30 MgF^ NI^Oj. AlSb TiN amorf Sb.^ Ta20(- mengsel van Si en Sb2°3 Si3N4
5. Optisch element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 35 de basisbekleding bestaat uit een eerste, inhomogene, laag waarvan de brekingsindex naar buiten toe afneemt tot een waarde lager dan die van de substraatbrekingsindex, en minstens twee homogene lagen met naar buiten toe groter wordende brekingsindex, en dat de topbekleding bestaat 8301824 PHN 10.694 11 uit drie lagen die elk een optische dikte gelijk aan Xq/4 hebben, waarbij X de referentie-golflengte is.
6. Optisch element volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de op de inhomogene laag aangebrachte vijf lagen, van buiten naar 5 binnen gezien, de volgende brekingsindices, samenstelling en optische diktes hebben: n1 = 1,39 MgF2 0,25 λQ n2 = 2,08 Nb205 0,25^q n3 = 2,52 CdS 0,31 XQ 10 n4 = 2,08 Nb20s 0,25 XQ n^ = 1,65 A1203 0,25 XQ. 15 20 25 30 35 8301824
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8301824A NL8301824A (nl) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een antireflectieve bekleding voor het golflengtegebied in het nabije infrarood. |
| US06/531,115 US4568140A (en) | 1983-05-24 | 1983-09-12 | Optical element comprising a transparent substrate and an antireflection coating for the near-infrared region of wavelengths |
| DE8484200697T DE3465631D1 (en) | 1983-05-24 | 1984-05-15 | Optical element comprising a transparent substrate and an anti-reflection coating for the near-infrared region of wavelengths |
| EP84200697A EP0127231B1 (en) | 1983-05-24 | 1984-05-15 | Optical element comprising a transparent substrate and an anti-reflection coating for the near-infrared region of wavelengths |
| CA000454608A CA1242603A (en) | 1983-05-24 | 1984-05-17 | Optical element comprising a transparent substrate and an anti-reflection coating for the near-infrared region of wavelengths |
| JP59103766A JPS59228201A (ja) | 1983-05-24 | 1984-05-24 | 光学素子 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8301824A NL8301824A (nl) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een antireflectieve bekleding voor het golflengtegebied in het nabije infrarood. |
| NL8301824 | 1983-05-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8301824A true NL8301824A (nl) | 1984-12-17 |
Family
ID=19841897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8301824A NL8301824A (nl) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een antireflectieve bekleding voor het golflengtegebied in het nabije infrarood. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4568140A (nl) |
| EP (1) | EP0127231B1 (nl) |
| JP (1) | JPS59228201A (nl) |
| CA (1) | CA1242603A (nl) |
| DE (1) | DE3465631D1 (nl) |
| NL (1) | NL8301824A (nl) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4595634A (en) * | 1983-08-01 | 1986-06-17 | Gordon Roy G | Coating process for making non-iridescent glass |
| JPS6135401A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-19 | Minolta Camera Co Ltd | 反射鏡 |
| EP0215371A3 (de) * | 1985-09-17 | 1989-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Kanten-Interferenzfilter für die optische Nachrichtenübertragung im Wellenlängenmultiplex |
| GB8610129D0 (en) * | 1986-04-25 | 1986-05-29 | Secr Defence | Electro-optical device |
| GB8612358D0 (en) * | 1986-05-21 | 1986-06-25 | Philips Nv | Cathode ray tube |
| GB8621468D0 (en) * | 1986-09-05 | 1986-10-15 | Philips Nv | Display device |
| US4896218A (en) * | 1987-09-04 | 1990-01-23 | Rockwell International Corporation | Circularly polarized multi-bandpass interference contrast enhancement filter |
| JPH07111484B2 (ja) * | 1989-06-26 | 1995-11-29 | 松下電器産業株式会社 | プラスチック製光学部品の反射防止膜とその形成方法 |
| JP3249992B2 (ja) * | 1990-12-25 | 2002-01-28 | ミノルタ株式会社 | シリコン基板またはゲルマニウム基板用反射防止膜 |
| US5307430A (en) * | 1992-11-30 | 1994-04-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Lensing duct |
| US5993898A (en) * | 1997-05-19 | 1999-11-30 | Nikon Corporation | Fabrication method and structure for multilayer optical anti-reflection coating, and optical component and optical system using multilayer optical anti-reflection coating |
| US6379014B1 (en) | 2000-04-27 | 2002-04-30 | N & K Technology, Inc. | Graded anti-reflective coatings for photolithography |
| JP2003195006A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-07-09 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光学部品 |
| WO2004053959A1 (ja) * | 2002-12-10 | 2004-06-24 | Nikon Corporation | 光学素子及びその光学素子を用いた投影露光装置 |
| US7087936B2 (en) * | 2003-04-30 | 2006-08-08 | Cree, Inc. | Methods of forming light-emitting devices having an antireflective layer that has a graded index of refraction |
| KR101171809B1 (ko) * | 2003-08-26 | 2012-08-13 | 가부시키가이샤 니콘 | 광학소자 및 노광장치 |
| US8149381B2 (en) | 2003-08-26 | 2012-04-03 | Nikon Corporation | Optical element and exposure apparatus |
| US6954256B2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-10-11 | Asml Netherlands B.V. | Gradient immersion lithography |
| US6842288B1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-01-11 | 3M Innovative Properties Company | Multilayer optical adhesives and articles |
| US7924397B2 (en) * | 2003-11-06 | 2011-04-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Anti-corrosion layer on objective lens for liquid immersion lithography applications |
| US7460206B2 (en) * | 2003-12-19 | 2008-12-02 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection objective for immersion lithography |
| US20080226924A1 (en) * | 2004-03-31 | 2008-09-18 | Yasushi Okubo | Transparent Conductive Film, Method For Producing Transparent Conductive Film and Organic Electroluminescent Device |
| JP4736373B2 (ja) * | 2004-08-03 | 2011-07-27 | 日油株式会社 | 近赤外線吸収材及びそれを用いた表示装置 |
| JP2006227568A (ja) * | 2005-01-19 | 2006-08-31 | Konica Minolta Opto Inc | 反射防止膜、光学素子及び光送受信モジュール |
| US20070030569A1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-08 | Guardian Industries Corp. | Broad band antireflection coating and method of making same |
| US8008676B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-08-30 | Cree, Inc. | Solid state light emitting device and method of making same |
| US20090208865A1 (en) | 2008-02-19 | 2009-08-20 | International Business Machines Corporation | Photolithography focus improvement by reduction of autofocus radiation transmission into substrate |
| US8293451B2 (en) * | 2009-08-18 | 2012-10-23 | International Business Machines Corporation | Near-infrared absorbing film compositions |
| US8772376B2 (en) | 2009-08-18 | 2014-07-08 | International Business Machines Corporation | Near-infrared absorbing film compositions |
| JP6016037B2 (ja) * | 2011-05-24 | 2016-10-26 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 赤外線透過膜、赤外線透過膜の製造方法、赤外線用光学部品および赤外線装置 |
| US20130057959A1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Theodore D. Fay | Highly dispersive optical element with binary transmissibility |
| US9359261B2 (en) | 2013-05-07 | 2016-06-07 | Corning Incorporated | Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film |
| US9703011B2 (en) | 2013-05-07 | 2017-07-11 | Corning Incorporated | Scratch-resistant articles with a gradient layer |
| US9366784B2 (en) | 2013-05-07 | 2016-06-14 | Corning Incorporated | Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film |
| US9684097B2 (en) | 2013-05-07 | 2017-06-20 | Corning Incorporated | Scratch-resistant articles with retained optical properties |
| US9110230B2 (en) | 2013-05-07 | 2015-08-18 | Corning Incorporated | Scratch-resistant articles with retained optical properties |
| US9335444B2 (en) | 2014-05-12 | 2016-05-10 | Corning Incorporated | Durable and scratch-resistant anti-reflective articles |
| US11267973B2 (en) | 2014-05-12 | 2022-03-08 | Corning Incorporated | Durable anti-reflective articles |
| US9790593B2 (en) | 2014-08-01 | 2017-10-17 | Corning Incorporated | Scratch-resistant materials and articles including the same |
| DE102015101135B4 (de) | 2015-01-27 | 2018-12-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung eines reflexionsmindernden Schichtsystems und reflexionsminderndes Schichtsystem |
| EP3770649A1 (en) | 2015-09-14 | 2021-01-27 | Corning Incorporated | High light transmission and scratch-resistant anti-reflective articles |
| WO2020037042A1 (en) | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Corning Incorporated | Inorganic oxide articles with thin, durable anti-reflective structures |
| US20220009824A1 (en) | 2020-07-09 | 2022-01-13 | Corning Incorporated | Anti-glare substrate for a display article including a textured region with primary surface features and secondary surface features imparting a surface roughness that increases surface scattering |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE523874A (nl) * | 1952-10-29 | 1900-01-01 | ||
| US3176574A (en) * | 1960-12-19 | 1965-04-06 | Bell & Howell Co | Low reflectance coatings for optical elements including graduated high index layer |
| GB1136218A (en) * | 1965-12-14 | 1968-12-11 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to the manufacture of semiconductor optical devices |
| GB1292717A (en) * | 1970-02-04 | 1972-10-11 | Rank Organisation Ltd | Improvements relating to anti-reflection coatings |
| JPS526094B2 (nl) * | 1971-08-16 | 1977-02-18 | ||
| US3804491A (en) * | 1971-08-16 | 1974-04-16 | Olympus Optical Co | Multilayer reflection proof film |
| GB1380793A (en) * | 1972-07-29 | 1975-01-15 | Barr & Stroud Ltd | Multilayer anti-reflection coating |
| CH557546A (de) * | 1972-10-19 | 1974-12-31 | Balzers Patent Beteilig Ag | Aus einer mehrzahl von einfachen oder zusammengesetzen (lambda)/4-schichten bestehender reflexionsvermindernder belag. |
| JPS5313408B2 (nl) * | 1974-09-17 | 1978-05-10 | ||
| JPS526173A (en) * | 1975-07-02 | 1977-01-18 | Yoshiko Arai | Filter device |
-
1983
- 1983-05-24 NL NL8301824A patent/NL8301824A/nl not_active Application Discontinuation
- 1983-09-12 US US06/531,115 patent/US4568140A/en not_active Expired - Fee Related
-
1984
- 1984-05-15 DE DE8484200697T patent/DE3465631D1/de not_active Expired
- 1984-05-15 EP EP84200697A patent/EP0127231B1/en not_active Expired
- 1984-05-17 CA CA000454608A patent/CA1242603A/en not_active Expired
- 1984-05-24 JP JP59103766A patent/JPS59228201A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0127231B1 (en) | 1987-08-26 |
| US4568140A (en) | 1986-02-04 |
| JPS59228201A (ja) | 1984-12-21 |
| CA1242603A (en) | 1988-10-04 |
| DE3465631D1 (en) | 1987-10-01 |
| JPS6256481B2 (nl) | 1987-11-26 |
| EP0127231A1 (en) | 1984-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8301824A (nl) | Optisch element bestaande uit een doorzichtig substraat en een antireflectieve bekleding voor het golflengtegebied in het nabije infrarood. | |
| Baumeister | Optical coating technology | |
| US5332618A (en) | Antireflection layer system with integral UV blocking properties | |
| US3565509A (en) | Four layered antireflection coatings | |
| US3829197A (en) | Antireflective multilayer coating on a highly refractive substrate | |
| US4309075A (en) | Multilayer mirror with maximum reflectance | |
| US20050179996A1 (en) | Attenuating filter for ultraviolet light | |
| US3463574A (en) | Multilayer antireflection coating for low index materials | |
| EP0565703A1 (en) | OPTICAL INTERFERENCE COATING WITH NESTED THIN FILM CELLS. | |
| US4649462A (en) | Viewing angle color sensitive lighting accessory | |
| CA2122929C (en) | Broadband rugate filter | |
| US3578848A (en) | Method of making an interference filter | |
| KR100609794B1 (ko) | 큐브 및 그 제조 방법 | |
| KR0124493B1 (ko) | 공간적으로 파장이 변하는 루게이트 광학 필터 및 그 운용 방법 | |
| US5928713A (en) | Method for fabricating a gradient refractive index optical filter | |
| KR102584462B1 (ko) | 발수성 코팅 렌즈의 제조 방법 | |
| CN109597150B (zh) | 窄带反射膜 | |
| KR101573016B1 (ko) | 고농도 착색효과와 저반사효과를 갖는 다층박막 플라스틱 안경렌즈 및 이의 제조방법 | |
| Hong | Designing multilayer dielectric filter based on TiO2/SiO2 for fluorescence microscopy applications | |
| Ahmed et al. | Multilayer dielectric narrow band mangin mirror | |
| RU218707U1 (ru) | Многослойное просветляющее покрытие | |
| RU2079861C1 (ru) | Полосовой светофильтр | |
| US20070165310A1 (en) | Variable reflectivity coatings with constant optical thickness and phase | |
| Zukic et al. | Optical coatings with graded index layers for high power laser applications: design | |
| JP2815949B2 (ja) | 反射防止膜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BV | The patent application has lapsed |