RU2490222C1 - Method of applying antireflecting coating - Google Patents
Method of applying antireflecting coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490222C1 RU2490222C1 RU2012102970/03A RU2012102970A RU2490222C1 RU 2490222 C1 RU2490222 C1 RU 2490222C1 RU 2012102970/03 A RU2012102970/03 A RU 2012102970/03A RU 2012102970 A RU2012102970 A RU 2012102970A RU 2490222 C1 RU2490222 C1 RU 2490222C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- optical
- refractive index
- glued
- glue
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при изготовлении оптических элементов, состоящих из двух и более склеенных компонентов, для получения просветляющих покрытий.The present invention relates to optical instrumentation and can be used in the manufacture of optical elements consisting of two or more glued components to obtain antireflection coatings.
Известен способ нанесения просветляющего покрытия с целью межоперационной защиты путем нанесения на химически неустойчивые стекла пленки оксида алюминия электронно-лучевым методом оптической толщиной 120-140 нм для стекол с показателем преломления n=1,61-1,85, оптической толщиной 40-55 нм для стекол с n=1,61-1,75. Нанесенное просветляющее покрытие устойчиво, обеспечивает защиту от влаги и пятнающих агентов при центрировке и до склейки, а также предотвращает уменьшение коэффициента пропускания оптических элементов, изготовленных из стекла с показателем преломления n=1,53-1,85 и склеенных клеем с показателем преломления n=1,52-1,54, после склейки (авторское свидетельство SU 1565818 МПК C03C 17/245).A known method of applying an antireflection coating for the purpose of interoperational protection by applying to a chemically unstable glass film of aluminum oxide by electron beam optical thickness of 120-140 nm for glasses with a refractive index of n = 1.61-1.85, optical thickness of 40-55 nm for glasses with n = 1.61-1.75. The applied antireflection coating is stable, provides protection from moisture and staining agents during alignment and prior to gluing, and also prevents a decrease in the transmittance of optical elements made of glass with a refractive index n = 1.53-1.85 and glued with glue with a refractive index n = 1.52-1.54, after gluing (copyright certificate SU 1565818 IPC C03C 17/245).
Недостаток известного способа заключается в том, что не учитываются потери световой энергии на границе раздела оптический элемент - оптический клей.The disadvantage of this method is that it does not take into account the loss of light energy at the interface of the optical element - optical glue.
Известно, что на границе раздела двух оптические часть световой энергии отражается от преломляющей поверхности. В результате потерь на отражение в системах с большим числом преломляющих поверхностей наблюдается значительное уменьшение светопропускания системы. Лучи, многократно отраженные от преломляющих поверхностей оптической системы, помимо уменьшения интенсивности проходящего света, служат причиной появления рассеянного света, дающего побочные блики, что приводит к уменьшению контрастности изображения.It is known that at the interface, the optical part of the light energy is reflected from the refracting surface. As a result of reflection losses in systems with a large number of refractive surfaces, a significant decrease in the light transmission of the system is observed. Rays that are repeatedly reflected from the refracting surfaces of the optical system, in addition to reducing the intensity of transmitted light, cause the appearance of scattered light, giving side glare, which leads to a decrease in image contrast.
Отражение и рассеяние значительно возрастают с увеличением показателя преломления стекла. Одним из способов увеличения светопропускания оптических систем является нанесение просветляющего покрытия, которое наносится на поверхность стекла из материала с более низким показателем преломления, чем у последнего. Используются одно-, двух- или многослойные просветляющие покрытия, получаемые испарением в вакууме или нанесением из растворов легкогидролизующихся соединений, далее с этой же целью используют склейку поверхностей (Крылова Т.Н. Интерференционные покрытия. Л. Машиностроение 1973 г. стр. 37-55).Reflection and scattering increase significantly with an increase in the refractive index of glass. One of the ways to increase the light transmission of optical systems is by applying an antireflection coating, which is applied to the glass surface from a material with a lower refractive index than the latter. Single, double, or multilayer antireflection coatings are used, obtained by evaporation in vacuum or by applying hydrolyzable compounds from solutions, then gluing surfaces is used for the same purpose (TN Krylova, Interference coatings. L. Mechanical Engineering 1973, pp. 37-55 )
Недостаток наиболее близкого технического решения заключается в том, что не учитываются потери на отражение на границе раздела стекло - оптический клей.The disadvantage of the closest technical solution is that it does not take into account the reflection loss at the glass-optical glue interface.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение светопропускания склеенных оптических компонентов при условии изготовления одной или более линз из стекла с высоким показателем преломления (ns>l,75) путем уменьшения отражения на границе раздела стекло - оптический клей.The objective of the invention is to increase the light transmission of the bonded optical components, provided that one or more lenses are made of glass with a high refractive index (n s > l, 75) by reducing reflection at the glass-optical glue interface.
Поставленная задача решается тем, что при нанесении просветляющего покрытия известным способом, включающем расчет толщины и показателя преломления просветляющего слоя, выбор пленкообразующих материалов, нанесение их на поверхность стекла, подлежащего склейке, к примеру, вакуумным испарением, показатель преломления просветляющего слоя определяется из выраженияThe problem is solved in that when applying an antireflection coating in a known manner, including calculating the thickness and refractive index of the antireflective layer, selecting film-forming materials, applying them to the surface of the glass to be glued, for example, by vacuum evaporation, the refractive index of the antireflection layer is determined from the expression
nf=√nsng, где (1)n f = √n s n g , where (1)
nf - показатель преломления просветляющего слоя;n f is the refractive index of the antireflection layer;
ns - показатель преломления стекла;n s is the refractive index of glass;
ng - показатель преломления оптического клея.n g is the refractive index of the optical glue.
Заявителем не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками предлагаемого изобретения. Способ нанесения просветляющего покрытия с заявляемой совокупностью существенных признаков в известных источниках информации также не обнаружен.The applicant has not identified technical solutions having features that match the distinctive features of the invention. The method of applying an antireflection coating with the claimed combination of essential features in known sources of information is also not found.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:The invention is illustrated by the following graphic materials:
Фиг.1 - график зависимости интенсивности отраженного света от показателя преломления стекла на границе раздела стекло - оптический клей;Figure 1 is a graph of the dependence of the intensity of reflected light on the refractive index of the glass at the glass-optical glue interface;
Фиг.2 - изображение склеенной клиновидной пластины с «просветленной» и «непросветленной» зонами.Figure 2 - image of a glued wedge-shaped plate with "enlightened" and "unenlightened" zones.
Интенсивность отраженного света на границе раздела стекло - оптический клей определяют по формуле Френеля:The intensity of the reflected light at the glass-optical interface is determined by the Fresnel formula:
Rsg=[(ns-ng)/(ns+ng)]2, где для нашего способаR sg = [(n s -n g ) / (n s + n g )] 2 , where for our method
Rsg - интенсивность света, отраженного от границы раздела стекло - оптический клей;R sg is the intensity of light reflected from the glass-optical glue interface;
ns - показатель преломления высокопреломляющего стекла;n s is the refractive index of highly refractive glass;
ng - показатель преломления оптического клея.n g is the refractive index of the optical glue.
Зависимость значений интенсивности отраженного света от значений показателя преломления высокопреломляющего стекла приведена на графике (фиг.1). Значения показателя преломления высокопреломляющего стекла ns изменяются в пределах от 1,50 до 2,00 и откладываются по оси абсцисс, а по оси ординат откладываются значения коэффициентов отражения от границы раздела стекло - оптический клей Rsg, причем значение показателя преломления оптического клея принято равным 1,49 (клей Бальзамин-М). Из графика видно, что, в том случае, когда величина показателя преломления высокопреломляющего стекла превышает 1,80, интенсивность отраженного света становится более 1%. При этом следует учитывать, когда в оптическом тракте содержится большое количество склеенных компонентов, изготовленных из стекла с показателем преломления ns>1,75, потери светопропускания τ могут стать существенными за счет увеличения интенсивности отражения света на границах раздела высокопреломляющее стекло - оптический клей, на основании зависимости:The dependence of the values of the intensity of the reflected light on the values of the refractive index of high-refracting glass is shown in the graph (figure 1). The values of the refractive index of highly refracting glass n s vary from 1.50 to 2.00 and are plotted along the abscissa, and the ordinates show the coefficients of reflection from the glass – optical glue interface R sg , and the refractive index of the optical glue is taken to be 1.49 (glue Balzamin-M). The graph shows that, in the case when the refractive index of the high refractive glass exceeds 1.80, the intensity of the reflected light becomes more than 1%. It should be borne in mind that when the optical path contains a large number of bonded components made of glass with a refractive index n s > 1.75, the light transmission loss τ can become significant due to an increase in the light reflection intensity at the high refractive glass - optical glue interface Based on the dependency:
τ=100%-Rτ = 100% -R
Для современных оптических систем это недопустимо.For modern optical systems this is unacceptable.
С целью уменьшения интенсивности отраженного света на границе раздела стекло - оптический клей, предлагается наносить на поверхность стекла просветляющее покрытие из материалов с показателем преломления, определяемым из выраженияIn order to reduce the intensity of reflected light at the glass-optical glue interface, it is proposed to apply an antireflection coating of materials on the glass surface with a refractive index determined from the expression
nf=√nsng,n f = √n s n g ,
где nf - показатель преломления просветляющего слоя;where n f is the refractive index of the antireflective layer;
ns - показатель преломления стекла;n s is the refractive index of glass;
ng - показатель преломления оптического клея.n g is the refractive index of the optical glue.
Пример 1. Оптический компонент визуального наблюдательного прибора (спектральный интервал λ=430-650 нм) содержит линзы из стекла марки N-SF56HT с показателем преломления ns1=1,85 и стекла марки N-PSK3 с ns2=1,55, склеиваемые клеем бальзамин-М. Из графика, фиг.1, видно, что на поверхности раздела стекло марки N-SF56HT - клей интенсивность отраженного света составит R=1,2%, а на границе раздела стекло марки N-PSK3 - клей составит ≥0.01% (данным значением можно пренебречь). Для уменьшения отражения от границы раздела стекло марки N-SF56HT - клей бальзамин-М, согласно формулы (1), получаем nf=1,66. Наиболее близким показателем преломления обладает фторид церия (nf=1,65). Для данного вида просветляющего покрытия характерно полное подавление отражения в узком спектральном интервале λp×0.1 (где λp -центр рабочего спектрального интервала) с последующим увеличением отражения к краям рабочего диапазона.Example 1. The optical component of the visual observing device (spectral range λ = 430-650 nm) contains lenses made of N-SF56HT glass with a refractive index n s1 = 1.85 and N-PSK3 glass with n s2 = 1.55, which are glued glue balsamine-M. From the graph of FIG. 1, it can be seen that on the interface N-SF56HT glass - adhesive, the reflected light intensity will be R = 1.2%, and at the N-PSK3 glass interface - adhesive will be ≥0.01% (this value can be neglected). To reduce reflection from the interface, glass of the N-SF56HT brand - balsam-M adhesive, according to formula (1), we obtain n f = 1.66. The closest refractive index has cerium fluoride (n f = 1,65). This type of antireflection coating is characterized by complete suppression of reflection in a narrow spectral range λp × 0.1 (where λp is the center of the working spectral range) with a subsequent increase in reflection to the edges of the working range.
Для оценки эффективности просветления на клиновидную пластину (с углом клина 7°) из стекла марки N-SF56HT методом испарения в вакууме была нанесена четверть волновая пленка λp/4 (для длины волны 520 нм, середина видимого диапазона спектра) фторида церия, причем одна половина поверхности была экранирована от напыления. После нанесения просветляющей пленки к данной поверхности с помощью клея бальзамин-М была приклеена другая клиновидная пластина из стекла марки N-PSK3. На фиг.2 представлено изображение склеенной клиновидной пластины с «просветленной» и «непросветленной» зонами. С левой стороны расположена зона с нанесенным просветляющим слоем, с правой стороны - зона без просветления. С правой стороны виден блик от границы раздела стекло - клей, в то время, как с левой стороны блик от границы раздела стекло - просветляющее покрытие - клей отсутствует.To assess the effectiveness of bleaching, a quarter wave film λp / 4 (for a wavelength of 520 nm, the middle of the visible spectrum) cerium fluoride was deposited on a wedge-shaped plate (with a wedge angle of 7 °) from N-SF56HT glass by vacuum evaporation in vacuum, and one half The surface was shielded from spraying. After applying an antireflection film, another wedge-shaped plate made of N-PSK3 glass was glued to this surface with glue Balsamine-M. Figure 2 presents the image of a glued wedge-shaped plate with "enlightened" and "unenlightened" zones. On the left side there is a zone with an antireflection layer applied, on the right side there is a zone without enlightenment. On the right side there is a glare from the glass – glue interface, while on the left side there is a glare from the glass – antireflection interface –– there is no glue.
Пример 2. Оптический компонент объектива для работы в видимом и ближнем ИК-диапазоне (рабочий спектральный диапазон λ=550-900 нм) содержит линзы из стекла марки N-SF66 с показателем преломления ns1=1,92 и стекла марки N-SK11 с показателем преломления ns2=1,56, склеиваемые клеем бальзамин-М. Из графика, рис.1, видно, что на границе раздела клей - стекло N-SF66 интенсивность отраженного света составит R=1,55%, потерями на интенсивность отраженного света на границе раздела клей - стекло марки N-SK11 можно пренебречь. Для увеличения светопропускания склеенного оптического компонента объектива согласно формулы (1) необходимо нанести четверть волновую пленку λp/4 (λ=680 нм) с показателем преломления nf=1,7. Вещества с таким показателем преломления не существует, поэтому предлагается для данного случая использовать двухслойное просветляющее покрытие, стоящее из двух четверть волновых слоев λ/4 (λ=680 нм), показатели преломления которых отвечают условию:Example 2. The optical component of the lens for operation in the visible and near infrared range (operating spectral range λ = 550-900 nm) contains lenses made of N-SF66 glass with a refractive index of n s1 = 1.92 and N-SK11 glass with refractive index n s2 = 1.56, bonded with balsam-M glue. From the graph, Fig. 1, it can be seen that at the glue-glass interface N-SF66 the reflected light intensity will be R = 1.55%, losses on the reflected light intensity at the glue-glass interface N-SK11 can be neglected. To increase the light transmission of the glued optical component of the lens according to formula (1), it is necessary to apply a quarter wave film λp / 4 (λ = 680 nm) with a refractive index of n f = 1.7. A substance with such a refractive index does not exist, therefore, it is proposed for this case to use a two-layer antireflection coating consisting of two quarter wave layers λ / 4 (λ = 680 nm), the refractive indices of which satisfy the condition:
nsng=nf1nf2, (2)n s n g = n f1 n f2 , (2)
где ns - показатель преломления стекла;where n s is the refractive index of the glass;
ng - показатель преломления оптического клея;n g is the refractive index of the optical glue;
nf1 nf2 - показатели преломления просветляющих пленок.n f1 n f2 are the refractive indices of the antireflection films.
(Физика тонких пленок, под ред Г. Хааса З.Э. Туна том 2 Издательство Мир. М. 1967. 396 стр.)(Physics of Thin Films, edited by G. Haas, ZE Thun
Применение двухслойной системы позволяет, во-первых, снять ограничение по использованию материалов и, во-вторых, расширить область подавления интенсивности отраженного света до значений λp/4×0,6. Из выражения (2) находим значения nf1=1,65 (фторид церия), nf2=1,75 (оксид иттрия).The use of a two-layer system allows, firstly, to remove the restriction on the use of materials and, secondly, to expand the area of suppression of the intensity of reflected light to values λp / 4 × 0.6. From expression (2) we find the values of n f1 = 1.65 (cerium fluoride), n f2 = 1.75 (yttrium oxide).
Предлагаемый способ получения просветляющих покрытий уменьшает интенсивность отраженного света, при этом увеличивает светопропускание склеенных оптических компонентов.The proposed method for producing antireflection coatings reduces the intensity of reflected light, while increasing the light transmission of the glued optical components.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012102970/03A RU2490222C1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Method of applying antireflecting coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012102970/03A RU2490222C1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Method of applying antireflecting coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2490222C1 true RU2490222C1 (en) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012102970/03A RU2490222C1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Method of applying antireflecting coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2490222C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1565818A1 (en) * | 1987-04-06 | 1990-05-23 | Предприятие П/Я А-1705 | Method of protection of optical parts |
| US5858457A (en) * | 1997-09-25 | 1999-01-12 | Sandia Corporation | Process to form mesostructured films |
| US6270846B1 (en) * | 2000-03-02 | 2001-08-07 | Sandia Corporation | Method for making surfactant-templated, high-porosity thin films |
| RU2204153C2 (en) * | 1997-01-27 | 2003-05-10 | Питер Д. ХААЛАНД | Coatings, methods, and devices for reducing reflection from optical substrates |
| RU2368575C2 (en) * | 2007-11-07 | 2009-09-27 | Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН | Method for production of thin antireflection layers based on mesoporous silicon dioxide by sol-gel method in presence of organic acids, functional derivatives of organic acids, esters of organic acids |
-
2012
- 2012-01-27 RU RU2012102970/03A patent/RU2490222C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1565818A1 (en) * | 1987-04-06 | 1990-05-23 | Предприятие П/Я А-1705 | Method of protection of optical parts |
| RU2204153C2 (en) * | 1997-01-27 | 2003-05-10 | Питер Д. ХААЛАНД | Coatings, methods, and devices for reducing reflection from optical substrates |
| US5858457A (en) * | 1997-09-25 | 1999-01-12 | Sandia Corporation | Process to form mesostructured films |
| US6270846B1 (en) * | 2000-03-02 | 2001-08-07 | Sandia Corporation | Method for making surfactant-templated, high-porosity thin films |
| RU2368575C2 (en) * | 2007-11-07 | 2009-09-27 | Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН | Method for production of thin antireflection layers based on mesoporous silicon dioxide by sol-gel method in presence of organic acids, functional derivatives of organic acids, esters of organic acids |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Крылова Т.Н. Интерференционные покрытия. - Ленинград: Машиностроение, 1973, с.37-55. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3712711A (en) | Triple-layer anti-reflection coating design | |
| CA2759295C (en) | Improvements in optical waveguides | |
| US9354372B2 (en) | Optical laminate with polarizing film | |
| JP7163295B2 (en) | Stacked elements made of transparent layers that provide directional diffuse reflection | |
| WO2010025536A1 (en) | Thin film optical filters with an integral air layer | |
| US3697153A (en) | Multilayer optical interference filter with wideband spectral transmission region and reduced ripple | |
| JP5893271B2 (en) | Antireflection film, optical system, and optical apparatus | |
| AU2017345005A1 (en) | Spectacle lens with a coating | |
| US20100182678A1 (en) | Absorbing layers for the control of transmission, reflection, and absorption | |
| Deng et al. | Pulsed laser deposition of refractive-index-graded broadband antireflection coatings for silicon solar cells | |
| CN104035146B (en) | The suprabasil a kind of medium short wave infrared anti-reflection film of tellurium dioxide | |
| CN204166153U (en) | A kind of spectro-film and beam splitter | |
| KR20210151782A (en) | Method of manufacturing light-guided optical devices | |
| RU2490222C1 (en) | Method of applying antireflecting coating | |
| CN110184588A (en) | A kind of coating process with double-layer reflection reducing coating eyeglass | |
| US20130063819A1 (en) | Methods and apparatus for polarizing laser light | |
| CN203965648U (en) | A kind of medium short wave infrared anti-reflection film taking tellurium dioxide as substrate | |
| Asghar et al. | Design and preparation of antireflection films on glass substrate | |
| JP6982951B2 (en) | Silicon substrate with functional film for infrared rays | |
| RU218707U1 (en) | Multi-layer anti-reflective coating | |
| US10353116B2 (en) | Delamination resistant coated substrates and methods of preparing the same | |
| CN109470653A (en) | A kind of film-substrate containing basement feature-membrane system Optical characteristics method | |
| WO2012126365A1 (en) | Reverse coating method for antireflection film | |
| US8703280B2 (en) | Apparatus and high-shielding reflective film and method for manufacturing the same | |
| Abed et al. | Designing High Reflectivity Omnidirectional Coating of Mirrors for Near Infrared Spectrum (700-2500 nm) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner |