DE4100831A1 - Breitband-entspiegelungsschichtbelag - Google Patents
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Description
4
Die Erfindung betrifft einen Breitband-Entspiegelungsschichtbelag
insbesondere zur Minderung der Reflexion von Licht an
Glas-Grenzflächen im visuellen und nahen infraroten Spektralbereich.
Die Erfindung ist in allen Bereichen der Technik anwendbar,
wo es um die breitbandige Entspiegelung optischer Elemente
geht, die im visuellen und nahen infraroten Spektralbereich
transparent sind. Die Erfindung ist speziell zur Entspiegelung
von optischen Elementen aus Gläsern, Plasten oder Kristallen
für transmittierende Anwendungen in optischen Anordnungen und
Geräten geeignet, deren Funktion auf der Verwendung verschiedener
optischer Kanäle beruht.
In der Optik werden traditionell Beschichtungen aus ein oder
zwei Einzelschichten zur Entspiegelung optischer Elemente aus
Gläsern, Plasten, Kristallen u. dgl., insbesondere dann technisch
genutzt, wenn sich der spektrale Anwendungsbereich auf
eine Lichtwellenlänge oder auf ein sehr schmales Spektralband
beschränkt. Ursache dafür ist die Entspiegelungsbedingung, die
bei einer optischen Dicke nidi der Einzelschichten von einem
Viertel der Lichtwellenlänge λ₀ definierte Beziehungen zwischen
den Schichtbrechzahlen ni und den Substrat- ns bzw.
Superstratbrechzahlen na erfordern(n₁²=nsna für eine Einfachschicht,
n₂²ns=n₁²na bzw. n₁n₂=nsna für eine Zweifachschicht
mit Zählung der ni beginnend beim Substrat), die
aufgrund der geringen Zahl der frei wählbaren Parameter lediglich
bei einer (V-Entspiegelung) oder zwei (W-Entspiegelung)
Wellenlängen zur Null-Reflexion führen können. Beispielsweise
ist bei Anwendung eines Zweifachschichtsystems mit gleichen
optischen Dicken der Einzelschichten und entsprechenden Brechzahlen
möglich, nahezu perfekte Entspiegelungen bei einer Wellenlänge
zu Lasten einer reduzierten Bandbreite zu erreichen.
Im allgemeinen ist jedoch aufgrund der verfügbaren Brechzahlen
schichtbildender Materialien die Sicherung der geforderten Beziehung
zwischen Substrat- und Schichtbrechzahlen besonders bei
Gläsern mit Brechzahlen im Bereich von 1,45 . . . 1,9 problematisch.
Für die häufig erforderliche breitbandige Entspiegelung optischer
Elemente über den gesamten sichtbaren Spektralbereich
von 400 . . . 700 nm sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt, die
auf Vielschicht-Antireflexbelägen beruhen. Da keine allgemeingültigen,
systematischen Methoden zur Ermittlung der Designs
von Vielschicht-Entspiegelungsbelägen existieren, sind gegenwärtig
intuitive trial-and-error-Methoden die vorherrschenden
Verfahren zur Bestimmung der Startsysteme für Designs, die dann
durch bekannte Näherungs- und Optimierungstechniken (graphische
Methoden, Rechneroptimierung) häufig unter Berücksichtigung des
dispersiven Verhaltens und der optischen Verluste der eingesetzten
Medien weiter verbessert werden.
Ein Spezialfall der Ermittlung der Designs von Vielschicht-Entspiegelungsbelägen
beruht auf der klassischen Lösung von JUPNIK
(z. B. in "Physics of Thin Film", Vol. 2, p. 272, editors: G.
Hass and R. E. Thun, Academic Press) auf der Basis von Viertelwellenlängen-
Systemen, die zu definierten Proportionalitätsbeziehungen
zwischen den Schichtbrechzahlen und den angrenzenden
Medien führen:
mit
i = 1 . . . k und
na<nk< . . . <ni+2<ni+1<ni<ni-1< . . . <n₁<ns
Speziell zur Lösung der Problematik einer für die Massenproduktion
geeigneten breitbandigen Entspiegelung von niedrigbrechenden
optischen Elementen wurden z. B. in den Schriften
U.S. Pat. No. 31 85 020 und U.S. Pat. No. 36 04 784 3-Schicht-
Entspiegelungsbeläge vorgeschlagen, die auf dem klassischen
λ/4-λ/2-λ/4-Design (W.F. Geffken, D-RP 7 58 767) beruhen.
Durch Einfügen einer hochbrechenden Halbwellenschicht zwischen
die beiden Viertelwellenschichten kann die für eine Zweifachschicht
charakteristische geringe Restreflexion über eine
größere Bandbreite erreicht werden. Derartige Beläge besitzen
bei Erfüllung der Brechzahlbedingung n₂²=n₁n₃=nsna für
drei Wellenlängen Nullstellen der Reflexion. Diese Nullstellen
liegen symmetrisch zur Schwerpunktwellenlänge λ₀, wenn
n₁²=nsn₂ und n₃²=n₂na sind. Diese 3-Schicht-Entspiegelungssysteme
wie auch die bzgl. ni und di optimierten 3-
Schichtsysteme, die dann keine Viertelwellenlängendesigns mehr
sind, (siehe z. B. H.A. Mcleod "Thin Film Optical Filters", 2nd
ed., Adam Hilger Ltd, Bristol, 1986) gewährleisten im Vergleich
zu 1- und 2-Schicht-Systemen eine effektive Minderung der Reflexion
über einen wesentlich breiteren Spektralbereich. Wie
die oben angegebenen Gleichungen jedoch zeigen, sind die Beziehungen
zwischen der Substratbrechzahl und den Brechzahlen der
1. und 3. Schicht (n₁, n₃) kritisch und aufgrund der in der
Natur nur beschränkt verfügbaren Schichtbrechzahlen für die
technisch wichtigen Substratbrechzahlen ns=1,45 . . . 1,9 nicht
immer realisierbar.
Zur Verbesserung der Design-Flexibilität von Entspiegelungsbelägen
sind z. B. in den Schriften U.S. Pat. No. 34 32 225 und
U.S. Pat. No. 35 65 509 Lösungen angegeben, bei denen in herkömmlichen
3- oder 4-Schicht-Systemen die λ/2-Schichten aus
hochbrechenden Substanzen und/oder die λ/4-Schichten aus mittelbrechenden
Substanzen durch 2 bis 3 dünnere, brechzahldifferente
Schichten mit einer summarisch äquivalenten optischen
Dicke ersetzt werden. Dadurch ist es möglich, die Anpassungsmöglichkeiten
an verschiedene Substratbrechzahlen zu verbessern,
ohne jedoch die Bandbreite der Entspiegelungswirkung wesentlich
zu beeinflussen. Ein für die kommerzielle Massenproduktion
besonderer Nachteil dieser Lösungen besteht in der Verwendung
extrem dünner Schichten zur Approximation der λ/4-
bzw. λ/2-Schichten, die im allgemeinen Toleranzprobleme verursachen,
die insbesondere auf Schwierigkeiten bei der Monitorierung
extrem dünner Schichten mit Inhomogenitäten und Instabilitäten
der Brechzahlen sowie optische Verluste zurückzuführen
sind.
Die Verwendung von 4-Schicht-Entspiegelungsbelägen ergibt im
allgemeinen eine gegenüber 3-Schicht-Designs verbesserte Bandbreite.
Beispiel dafür ist eine nach JUPNIK ermittelte Design-
Struktur mit der Schichtfolge:
Glas- λ/4- λ/2- λ/4- λ/4-Luft
in der die Brechzahlen der Gleichung:
n₁n₄=n₂ (nans)1/2
genügen müssen. Zur technischen Realisierung eines solchen Belages
sind vier verschiedene schichtbildende Materialien mit
entsprechenden Gebrauchswerteigenschaften erforderlich, die
häufig nur näherungsweise die theoretischen Bedingungen erfüllen
und in der Regel durch spezifische Probleme im Beschichtungsprozeß
(Monitorierung, Instabilität und Inhomogenität der
Brechzahlen, Kompatibilität, optische Verluste, Fraktionierung,
Dissoziation usw.) die kommerzielle Massenproduktion beeinträchtigen.
Ein Beispiel für einen 4-Schicht-Entspiegelungsbelag
mit vier Schichtsubstanzen ist in der Schrift U.S. Pat. No.
34 63 574 angegeben.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde in der Schrift U.S. Pat.
No. 37 81 090 speziell für ein 4-Schicht-System ein alternatives
Design-Modell vorgeschlagen, das eine hohe Flexibilität
bei der Variation der optischen bzw. geometrischen Dicken der
Einzelschichten zur Kompensation von material- oder schichtstrukturbedingten
Brechzahlabweichungen gestattet, ohne jedoch
die Zahl der erforderlichen Schichtsubstanzen zu reduzieren.
Ein dickenoptimierter 4-Schichtbelag, der mit nur zwei Substanzen
auskommt, ist beispielsweise von C. J. Van der Laan und
H. I. Frankena in Proceedings of Spie, Vol. 401, "Thin Film
Technologies" (1983) p. 117 beschrieben. Die Bandbreite der Entspiegelungswirkung
dieses Belages bleibt jedoch auf den visuellen
Spektralbereich beschränkt.
Für Vielschicht-Entspiegelungsbeläge, die zu ihrer Realisierung
nur zwei schichtbildende Substanzen benötigen, wurden Lösungen
angegeben, die zur Approximation nicht verfügbarer Brechzahlen
entweder auf der Äquivalentschicht-Theorie oder auf der Synthese
theoretisch erforderlicher Brechzahlen durch Bildung von
Mischschichten beruhen.
Beispielsweise ist in der Schrift U.S. Pat. No. 35 65 509 eine
Lösung angegeben, in der symmetrische Anordnungen einer hoch-
und einer niedrigbrechenden Substanz im Sinne einer Äquivalentschicht
theoretische Lösungen für Einzelschichten in herkömmlichen
Schicht-Strukturen substituieren, wobei jedoch die
Äquivalenzbedingung (äquivalente Brechzahlen und Schichtdicken)
nur für eine Wellenlänge erfüllt ist. In derartigen Schicht-
Strukturen ist es zur Realisierung optimaler Entspiegelungs-
Bandbreiten erforderlich, daß die optische Dicke der vom Substrat
aus gezählten 3. Schicht kleiner sein muß als die Summe
aus der Dicke der unmittelbar am Substrat anliegenden Schicht
und λ₀/2.
Ein Beispiel für die Synthese von Brechzahlen durch Mischschichtbildung
für Entspiegelungsbeläge ist in der Schrift U.S.
Pat. No. 31 76 574 angegeben, in der vorgeschlagen wird, die
gewünschten Brechzahlen oder Brechzahlprofile durch Co-Verdampfen
von zwei brechzahldifferenten Materialien zu realisieren,
wobei die Brechzahlen über die entsprechenden Volumenanteile
beider Substanzen in der Schicht entsprechend bekannter
Mischungsformeln (z. B. R. Jacobsson in "Physics of Thin
Films", Vol. 8, p. 16, editors: G. Hass, M. H. Francombe and
R. W. Hoffman, Academic Press, 1975) eingestellt werden können.
Diese Methode erfordert jedoch technisch aufwendige Mittel zur
präzisen Steuerung der Verdampfung aus zwei Substanzquellen
oder ein Verdampfen von Substanzmischungen ohne Fraktionierungseffekte.
Für 5-Schicht-Entspiegelungsbeläge, die auf klassischen λ₀/4-
Designs beruhen, gelten bezüglich ihrer Anwendbarkeit und
Flexibilität die bereits bei Entspiegelungsbelägen mit geringeren
Schichtzahlen genannten Restriktionen hinsichtlich der
Brechzahlproportionalität. Diese Probleme sind besonders akut,
wenn die Lösungen eine hohe Sensibilität und Instabilität in
Bezug auf Brechzahlabweichungen aufweisen. Diese Sensibilität
kann durch Variation der optischen Dicken auch bei 5-Schicht-Belägen
in gewissen Grenzen ausgeglichen werden (U.S. Pat.
No. 38 58 965, U.S. Pat. No. 39 22 068).
Prinzipielle fertigungstechnische Probleme bestehen auch dann,
wenn Vielschicht-Entspiegelungssysteme aus 6 . . . 7 Einzelschichten
aufgebaut werden, die auf einem aus zwei Substanzen bestehenden
Pseudo-Äquivalentschichtdicken-Design beruhen, wie beispielsweise
in den Schriften U.S. Pat. No. 37 99 653 und U.S.
Pat. No. 39 60 441 vorgeschlagen wurde.
Alle bisher genannten Lösungen besitzen den grundsätzlichen
Nachteil, daß ihre Entspiegelungswirkung auf den visuellen
Spektralbereich mit Lichtwellenlängen von 400 . . . 700 nm beschränkt
ist. Dies trifft auch auf Lösungen zu, bei denen zur
Erhöhung der Designflexibilität Mehrfachhalbwellen-Schichten
Anwendung finden (G. W. DeBell, Proceedings of Spie, Vol. 401,
"Thin Film Technologies", p. 127). Für viele optische Gerätelösungen
ist jedoch eine Erweiterung der Entspiegelungswirkung
in den nahen infraroten Spektralbereich erforderlich.
Speziell für optische Geräte mit aktiven Autofokussiereinrichtungen
auf der Basis von Infrarotstrahlung (Fotoapparate) wurde
in der Schrift U.S. Pat. No. 47 26 654 ein 6- bzw. 7-Schicht-
Entspiegelungssystem vorgeschlagen, dessen Realisierung mindestens
drei Substanzen erfordert, von denen die hochbrechende
Substanz eine Mischsubstanz ist. Auf der Grundlage dieses
Design konnte mit speziellen Ausführungsformen, die nach der in
der Schrift U.S. Pat. No. 43 87 960 angegebenen Methode optimiert
wurden, eine breitbandige Entspiegelung von Glas realisiert
werden, die im Spektralbereich von 400 bis 700 nm eine
Restreflexion <0,6% oder im Bereich von 400 bis 800 nm eine
Restreflexion <1% gewährleistet. Diese Verschiebung der langwelligen
Kante des Entspiegelungsbereiches um ca. 100 nm genügt
den Forderungen von aktiven IR-Autofokussiersystemen auf der
Basis von herkömmlichen IR-Halbleiter-Bauelementen.
Im optischen Gerätebau besteht die Forderung nach Breitbandentspiegelungen,
die über den gesamten visuellen und nahen infraroten
Spektralbereich bis einschließlich der Laserwellenlänge
1,06 µm eine effektive Minderung der Reflexion von optischen
Elementen gewährleisten. Anwendungsbeispiele sind dabei
optische Geräte und Anordnungen z. B. im Vermessungswesen, der
Medizintechnik, der Militärtechnik usw., bei denen aus technischen
und/oder ökonomischen Gründen verschiedene optische Kanäle
durch die gleichen optischen Elemente geführt werden.
Typische Beispiele derartiger Kombinationen sind die visuelle
und Nachtsicht-Beobachtung, Techniken der aktiven IR-Autofokussierung
oder IR-Informationsübertragung sowie Meß- und Bearbeitungsaufgaben
mittels 1,06 µm-Laserlicht.
Technische Lösungen zur Realisierung einer effektiven Minderung
der Reflexion optischer Elemente über den gesamten visuellen
und nahen infraroten Spektralbereich einschließlich der Laserwellenlänge
1,06 µm sind in der Literatur nicht angegeben.
Ziel der Erfindung ist die effektive Minderung der Reflexion
insbesondere von niedrigbrechenden optischen Elementen im
visuellen bis infraroten Spektralbereich unter Einbeziehung der
Laserwellenlänge 1,06 µm. Diese breitbandige Entspiegelung soll
mit herkömmlichen Materialien und geringem technischen und
technologischen Aufwand realisierbar sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungsmöglichkeiten
für den Aufbau eines dielektrischen Breitband-Entspiegelungsschichtbelages
anzugeben, der bei Anwendung auf niedrigbrechenden
optischen Elementen im gesamten Spektralbereich von ca.
450 . . . 1100 nm eine Restreflexion <0,9% gewährleistet und
konstante optische Schichtdicken bezüglich einer Schwerpunktwellenlänge
λ₀ aufweist.
Die Aufgabe wird bei einem Breitband-Entspiegelungsschichtbelag
zur Minderung der Reflexion von niedrigbrechenden Substraten im
visuellen und nahen infraroten Spektralbereich, bestehend aus
fünf Einzelschichten, die eine konstante optische Dicke aufweisen
und aus mindestens einer hochbrechenden schichtbildenden
Substanz H und aus mindestens einer mittelbrechenden schichtbildende
Substanz M und aus mindestens einer niedrigbrechenden
schichtbildenden Substanz N bestehen, dadurch gelöst, daß die
optischen Dicken der Einzelschichten gleich einem Viertel einer
Lichtwellenlänge im Spektralbereich von 620 Nanometer bis 660
Nanometer sind, wobei die Brechzahlen der Einzelschichten in
der folgenden Reihung in den angegebenen Bereichen liegen:
Mit diesem Design für ein Breitband-Entspiegelungsschichtsystem
ist es unter Verwendung von konstanten optischen Schichtdicken
der Einzelschichten und Brechzahlen aus dem Spektrum von herkömmlichen
schichtbildenden Substanzen möglich, niedrigbrechende
Substrate unter Berücksichtigung der Dispersion im Spektralbereich
von ca. 450 nm bis ca. 1100 nm mit einer Restreflexion
0,9% wirkungsvoll zu entspiegeln. Der Einsatz von technologisch
erprobten schichtbildenden Substanzen und das Vermeiden
von sehr dünnen Schichten bieten den Vorteil einer Massenfertigung
mittels konventioneller Aufdampf- und Monitorierungstechnik.
Bei entsprechender Wahl der Substanzkombinationen und Herstellungsparameter
können gute schichtoptische Gebrauchswerteigenschaften
des Breitband-Entspiegelungsschichtbelages erzielt
werden.
Zweckmäßigerweise besteht die hochbrechende schichtbildende
Substanz H in vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung
mindestens teilweise aus CeO₂ oder ZrO₂ oder TiO₂ oder Nd₂O₃
oder Ta₂O₅ oder Nb₂O₅ oder HfO₂ oder Y₂O₃ oder In₂O₃ oder La₂O₃
oder Sb₂O₅ oder Sc₂O₃ oder ThO₂ oder Gd₂O₃ oder BeO oder ZnS
oder PbF₂. Es ist günstig, wenn die mittelbrechende schichtbildende
Substanz M mindestens teilweise aus Al₂O₃ oder GeO₂
oder MgO oder SiOx oder Y₄Al₂O₄ oder MgAl₂O₄ oder Mg₂SiO₄ oder
CaSiO₃ oder BaSiO₃ oder LaF₃ oder NdF₃ oder CeF₃ besteht. Die
niedrigbrechende Substanz N besteht vorteilhaft mindestens
teilweise aus SiO₂ oder MgF₂ oder ThF₄ oder LaF₃ oder CeF₃ oder
NaF oder LiF oder CaF₂ oder AlF₃ oder Na₃(AlF₄). Der Einsatz
dieser Substanzen sichert bei einer guten Kompatibilität,
niedrigen optischen Verlusten und guten Resistenzeigenschaften
die für die spektralen Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Breitband-Entspiegelungsschichtbelages erforderlichen Brechzahlen.
Obwohl der Einsatz von Substanzmischungen denkbar und
in speziellen Anwendungsfällen von Vorteil ist, kann der erfindungsgemäße
Breitband-Entspiegelungsschichtbelag auf einfache
Art und Weise durch sequentielles Verdampfen ausgewählter
Kombinationen der angegebenen schichtbildenden Substanzen erzeugt
werden.
Eine erste, besonders vorteilhafte Ausführungsform ist in folgender
Tabelle in Form der den Einzelschichten zugeordneten
optischen Schichtdicken und Brechzahlen angegeben:
Es ergeben sich günstige Realisierungsmöglichkeiten der Erfindung,
wenn die erste, unmittelbar am Substrat anliegende
Schicht aus Al₂O₃ oder MgO besteht und die zweite Schicht aus
ZrO₂ oder Nd₂O₃ besteht und die dritte Schicht aus TiO₂ oder
ZnS besteht und die vierte Schicht aus La₂O₃ oder Y₂O₃ besteht
und die fünfte, unmittelbar an Luft grenzende Schicht aus MgF₂
oder SiO₂ besteht. Mit diesen Schichtenparametern lassen sich
besonders streulichtarme Breitband-Entspiegelungsschichtbeläge
herstellen.
Eine zweite, besonders günstige Ausführungsform ist in folgender
Tabelle in Form der den Einzelschichten zugeordneten optischen
Schichtdicken und Brechzahlen angegeben:
Für die Herstellung und Gewährleistung der Leistungseigenschaften
ist es zweckmäßig, wenn die erste, unmittelbar am Substrat
anliegende Schicht aus Al₂O₃ oder NdF₃ besteht und die zweite
Schicht aus Y₂O₃ oder Sc₂O₃ besteht und die dritte Schicht aus
ZrO₂ oder HfO₂ besteht und die vierte Schicht aus Gd₂O₃ oder
PbF₂ besteht und die fünfte, unmittelbar an Luft grenzende
Schicht aus MgF₂ oder SiO₂ besteht. Mit dieser Parametrierung
und Substanzwahl können besonders laserfeste Breitband-Entspiegelungsschichtbeläge
realisiert werden.
Alle angegebenen Substanzkombinationen besitzen eine ausgezeichnete
Kompatibilität, lassen sich mit herkömmlichen Verdampfungsverfahren,
aber auch durch andere Beschichtungstechniken
in zufriedenstellender schichtoptischer Qualität mit hervorragenden
Resistenzeigenschaften gegenüber mechanischen,
chemischen, klimatischen o. ä. Einflüssen darstellen.
Mit dem erfindungsgemäßen Schichtsystem für einen Breitband-
Entspiegelungsschichtbelag ist es bei komplexer Gewährleistung
guter Applikationseigenschaften und einfacher Herstellung möglich,
insbesondere niedrigbrechende optische Elemente vom visuellen
bis nahen infraroten Spektralbereich einschließlich
der Laserwellenlänge 1,06 µm mit einer Restreflexion 0,9% zu
entspiegeln.
Mit dem erfindungsgemäßen Breitband-Entspiegelungsschichtbelag
ausgerüstete optische Geräte und Anordnungen besitzen für optische
Kanäle im Bereich vom visuellen bis zum nahen infraroten
Spektralbereich bei geringen optischen Verlusten eine hohe
Transmission und Laserfestigkeit.
Die Erfindung soll anhand von zwei Beispielen näher erläutert
werden.
Als erstes Beispiel soll das dielektrische Schichtsystem für
einen erfindungsgemäßen Breitband-Entspiegelungsschichtbelag
angegeben werden, der im Spektralbereich von 450 nm bis 1100 nm
eine Restreflexion R0,60% aufweist und geringe Streulichtverluste
besitzt. Dazu wird ein Substrat aus BK-7, Kieselglas
o. dgl. mit fünf Einzelschichten mit einer konstanten optischen
Schichtdicke von 160 nm belegt, wobei die Brechzahlen der Einzelschichten
die in Tabelle 1 angegebenen Werte annehmen müssen.
Zur Realisierung dieser Parameter werden beginnend mit der
ersten, unmittelbar am Substrat anliegenden Schicht folgende
Substanzen in der Reihung:
Al₂O₃-ZrO₂-TiO₂-La₂O₃-MgF₂
auf das Substrat abgeschieden. Diese schichtbildenden Substanzen
liefern bei entsprechender Wahl der Schichtherstellungsparameter
die zur Realisierung der optischen Eigenschaften des
erfindungsgemäßen Breitband-Entspiegelungsschichtbelages erforderlichen
Brechzahlen bzw. Brechzahldispersionen.
Als zweites Beispiel soll das dielektrische Schichtsystem für
einen erfindungsgemäßen Breitband-Entspiegelungsschichtbelag
angegeben werden, der im Spektralbereich von 450 nm bis 1100 nm
eine Restreflexion R0,85% aufweist und eine hohe Laserfestigkeit
besitzt. Dazu wird eines der oben bereits genannten
Substrate mit fünf Einzelschichten belegt, deren optische
Schichtdicken jeweils 160 nm betragen. Dabei müssen für die
Einzelschichten die in Tabelle 2 angegebenen Werte für die
Brechzahlen realisiert sein, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel
beginnend mit der ersten, unmittelbar am Substrat anliegenden
Schicht durch die Reihung folgender schichtbildender
Substanzen approximiert werden:
Al₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂-Gd₂O₃-MgF₂.
Diese Substanzen liefern bei entsprechender Wahl der
Schichtherstellungsparameter die zur Realisierung der optischen
Eigenschaften des erfindungsgemäßen Breitband-Entspiegelungsschichtbelages
erforderlichen Brechzahlen bzw. Brechzahldispersionen.
Die Herstellung der in beiden Beispielen angegebenen Breitband-
Entspiegelungsschichtbeläge kann mit Hilfe konventioneller
Hochvakuumbeschichtungstechnik beispielsweise durch Elektronenstrahlverdampfen
der Ausgangsmaterialien in bekannter Weise
erfolgen. Die in den Beispielen zur Realisierung der erforderlichen
Brechzahlen angegebenen schichtbildenden Substanzen sind
kompatibel und besitzen gute schichtoptische Gebrauchswerteigenschaften,
die spezifische Applikationsforderungen erfüllen.
Es ist durch geringfügige Modifizierung der in Tabelle 1 und
Tabelle 2 angegebenen Parameter des erfindungsgemäßen Breitband-
Entspiegelungsschichtbelages oder durch eine entsprechende
Wahl des Beschichtungsverfahrens vorteilhaft möglich, anstelle
des niedrigbrechenden Fluorides MgF₂ das niedrigbrechende Oxid
SiO₂ als äußere Schicht einzusetzen.
Claims (8)
1. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag zur Minderung der Reflexion
von niedrigbrechenden Substraten im visuellen und
nahen infraroten Spektralbereich, bestehend aus fünf Einzelschichten,
die eine konstante optische Dicke aufweisen und
aus mindestens einer hochbrechenden schichtbildenden Substanz
H und aus mindestens einer mittelbrechenden schichtbildenden
Substanz M und aus mindestens einer niedrigbrechenden
schichtbildenden Substanz N bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die optischen Dicken der Einzelschichten gleich einem
Viertel einer Lichtwellenlänge im Spektralbereich von 620 Nanometer
bis 660 Nanometer sind, wobei die Brechzahlen der
Einzelschichten in der folgenden Reihung in den angegebenen
Bereichen liegen:
2. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die hochbrechende schichtbildende Substanz H mindestens
teilweise aus CeO₂ oder ZrO₂ oder TiO₂ oder HfO₂ oder Nd₂O₃
oder Ta₂O₅ oder Nb₂O₅ oder Y₂O₃ oder In₂O₃ oder La₂O₃ oder
Sb₂O₅ oder Sc₂O₃ oder ThO₂ oder Gd₂O₃ oder BeO oder ZnS oder
PbF₂ besteht.
3. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die mittelbrechende schichtbildende Substanz M mindestens
teilweise aus Al₂O₃ oder GeO₂ oder MgO oder SiOx oder
Y₄Al₂O₄ oder MgAl₂O₄ oder Mg₂SiO₄ oder
CaSiO₃ oder BaSiO₃ oder LaF₃ oder NdF₃ oder CeF₃ besteht.
4. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die niedrigbrechende Substanz N mindestens teilweise aus
SiO₂ oder MgF₂ oder ThF₄ oder LaF₃ oder CeF₃ oder NaF oder
LiF oder CaF₂ oder AlF₃ oder Na₃(AlF₄) besteht.
5. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Einzelschichten des Schichtsystems folgende Brechzahlen
und optische Schichtdicken aufweisen:
6. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet,
daß die erste, unmittelbar am Substrat anliegende Schicht
aus Al₂O₃ oder MgO besteht und die zweite Schicht aus ZrO₂
oder Nd₂O₃ besteht und die dritte Schicht aus TiO₂ oder ZnS
besteht die vierte Schicht aus La₂O₂ oder Y₂O₃ besteht
und die fünfte, unmittelbar an das Superstrat grenzende
Schicht aus MgF₂ oder SiO₂ besteht.
7. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Einzelschichten des Schichtsystems folgende Brechzahlen
und optische Schichtdicken aufweisen:
8. Breitband-Entspiegelungsschichtbelag nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet,
daß die erste, unmittelbar am Substrat anliegende Schicht
aus Al₂O₃ oder NdF₃ besteht und die zweite Schicht aus Y₂O₃
oder Sc₂O₃ besteht und die dritte Schicht aus ZrO₂ oder HfO₂
besteht und die vierte Schicht aus Gd₂O₃ oder PbF₂ besteht
und die fünfte, unmittelbar an das Superstrat grenzende
Schicht aus MgF₂ oder SiO₂ besteht.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19624838A1 (de) * | 1996-06-21 | 1998-01-08 | Schueller Glasbeschichtung Gmb | Wärmedämmende Anti-Reflex-Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
DE19636970A1 (de) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Leybold Systems Gmbh | Optisch wirkendes Antireflexschichtsystem |
US6448893B1 (en) | 1996-03-02 | 2002-09-10 | Volkswagen Ag | Multifunction display arrangement for a motor vehicle |
CN109001849A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-14 | 杭州科汀光学技术有限公司 | 一种宽波长域的高效减反射膜及光学*** |
EP3907537A1 (de) * | 2020-05-07 | 2021-11-10 | Essilor International | Optischer artikel mit geringer reflexion im sichtbaren bereich und im nahinfrarotbereich |
CN114609702A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-10 | 李昊宇 | 一种短波近红外宽带增透膜及其制备方法 |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10064143A1 (de) * | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Zeiss Carl | Reflexionsminderungsbeschichtung für Ultraviolettlicht bei großen Einfallswinkeln |
DE10101017A1 (de) | 2001-01-05 | 2002-07-11 | Zeiss Carl | Reflexionsminderungsbeschichtung für Ultraviolettlicht |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2425439A1 (de) * | 1974-05-25 | 1975-12-04 | Agfa Gevaert Ag | Schichtsystem zur reflexionsminderung |
-
1990
- 1990-02-02 DD DD90337506A patent/DD298849A5/de not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-01-14 DE DE4100831A patent/DE4100831A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2425439A1 (de) * | 1974-05-25 | 1975-12-04 | Agfa Gevaert Ag | Schichtsystem zur reflexionsminderung |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6448893B1 (en) | 1996-03-02 | 2002-09-10 | Volkswagen Ag | Multifunction display arrangement for a motor vehicle |
DE19624838A1 (de) * | 1996-06-21 | 1998-01-08 | Schueller Glasbeschichtung Gmb | Wärmedämmende Anti-Reflex-Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
DE19636970A1 (de) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Leybold Systems Gmbh | Optisch wirkendes Antireflexschichtsystem |
CN109001849A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-14 | 杭州科汀光学技术有限公司 | 一种宽波长域的高效减反射膜及光学*** |
CN109001849B (zh) * | 2018-08-22 | 2024-04-19 | 杭州科汀光学技术有限公司 | 一种宽波长域的高效减反射膜及光学*** |
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WO2021224405A1 (en) * | 2020-05-07 | 2021-11-11 | Essilor International | Optical article with very low reflection in the visible region and in the near infrared region |
EP4047412A1 (de) * | 2021-02-18 | 2022-08-24 | Carl Zeiss Vision International GmbH | Beschichtete linse basierend auf einem linsensubstrat mit verschiedenen optischen materialien oder einem einzigen optischen material |
WO2022175412A1 (en) * | 2021-02-18 | 2022-08-25 | Carl Zeiss Vision International Gmbh | Coated lens based on a lens substrate comprising different optical materials or a single optical material |
CN114609702A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-10 | 李昊宇 | 一种短波近红外宽带增透膜及其制备方法 |
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