(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-28
(54)【発明の名称】光学デバイス
(51)【国際特許分類】
G02B 1/118 20150101AFI20230220BHJP
G02B 5/26 20060101ALI20230220BHJP
【FI】
G02B1/118
G02B5/26
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022524164
(86)(22)【出願日】2020-10-26
(85)【翻訳文提出日】2022-05-20
(86)【国際出願番号】 FR2020051934
(87)【国際公開番号】W WO2021079078
(87)【国際公開日】2021-04-29
(32)【優先日】2019-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】506126266
【氏名又は名称】イドロメカニーク・エ・フロットマン
(71)【出願人】
【識別番号】521372183
【氏名又は名称】ユニヴェルシテ・ジャン・モネ・サン・テティエンヌ
(71)【出願人】
【識別番号】518098391
【氏名又は名称】マニュテック - ユエスデ
(71)【出願人】
【識別番号】506316557
【氏名又は名称】サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】トマ・ケンプフェ
(72)【発明者】
【氏名】ローラン・デュボ
(72)【発明者】
【氏名】イクスイクスイクス・セダオ
【テーマコード(参考)】
2H148
2K009
【Fターム(参考)】
2H148FA01
2H148FA05
2H148FA22
2K009AA01
2K009BB01
2K009BB04
2K009CC03
2K009CC12
2K009DD03
2K009DD17
(57)【要約】
本発明は、電磁スペクトルの波長範囲中の電磁放射を透過/反射するのに好適な、光学デバイス(1)に関し、前記デバイス(1)は、少なくとも、第1の材料でできている第1のコーティング層(10)と、第1の材料と異なる材料でできている基板(50)と、デバイス(1)中に空洞(61)を形成する表面テクスチャ処理(60)とを備え、第1のコーティング層(10)のすぐ下に配設される下側層(50)が、第1の材料と異なる材料でできている第2のコーティング層(20)または基板(50)のいずれかであり、下側層(50)が規定された厚さ(E50)を有し、空洞(61)がコーティング層(20)を通って延び、厚さ(E50)の少なくとも部分を通って下側層(50)の中に落ち込むことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁スペクトルの波長範囲中の電磁放射を透過/反射するのに好適な、光学デバイス(1)であって、少なくとも、
第1の材料でできている第1のコーティング層(10)と、
前記第1の材料と異なる材料でできている基板(50)と、
前記光学デバイス(1)中に空洞(61)を形成する表面テクスチャ処理(60)と、
を備え、
前記第1のコーティング層(10)のすぐ下に配設される下側層(20;50)が、前記第1の材料と異なる材料でできている第2のコーティング層(20)または前記基板(50)のいずれかであり、
前記下側層(20;50)が予め規定された厚さ(E20;E50)を有し、
前記空洞(61)が前記第1のコーティング層(10)を通って延び、前記厚さ(E20;E50)の少なくとも部分を通って前記下側層(20;50)の中に落ち込むことを特徴とする光学デバイス(1)。
【請求項2】
前記基板(50)が前記下側層であること、及び前記空洞(61)が前記第1のコーティング層(10)を通って延び、前記厚さ(E50)の一部(P51)を通って前記基板(50)の中に落ち込むことを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス(1)。
【請求項3】
前記基板(50)上に配設される2つのコーティング層(10、20)、すなわち、前記第1のコーティング層(10)及び第2のコーティング層(20)を備えること、ならびに前記空洞(61)が前記第1のコーティング層(10)を通って延び、前記基板(50)の中に貫入することなく、前記厚さ(E20)の部分を通って前記第2のコーティング層(20)の中に落ち込むことを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス(1)。
【請求項4】
前記第1のコーティング層(10)及び少なくとも1つの第2のコーティング層(20)を含む、いくつかの積層コーティング層(10~40)を備えることを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス(1)。
【請求項5】
前記空洞(61)が前記第1のコーティング層(10)を通って延び、前記厚さ(E20)の部分を通って前記第2のコーティング層(20)の中に落ち込むことを特徴とする請求項4に記載の光学デバイス(1)。
【請求項6】
前記空洞(61)が全ての前記積層コーティング層(10~40)を通って延び、前記厚さ(E50)の部分を通って前記基板(50)の中に落ち込むことを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス(1)。
【請求項7】
前記空洞(61)が前記基板(50)の方向に正確に減少する断面積を有することを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の光学デバイス(1)。
【請求項8】
前記基板(50)と異なる材料でできている少なくとも1つの背面層(70)を備え、前記第1のコーティング層(10)が前記基板(50)の第1の側に形成され、前記背面層(70)が前記第1の側の反対の前記基板(50)の第2の側に形成されることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の光学デバイス(1)。
【請求項9】
2つの面を有し、各々が、コーティング層(10;80)、及び前記コーティング層(10)を通って延びる空洞(61)を形成する表面テクスチャ処理(60)を有することを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の光学デバイス(1)。
【請求項10】
第1のコーティング層(10)、及び前記第1のコーティング層(10)を通って延び前記基板(10)に部分的に貫入する空洞(61)を形成する表面テクスチャ処理(60)を有する第1の面、ならびに、テクスチャ処理を有さない、または処理を有さない、または前記第1の面の前記テクスチャ処理とは異なる処理を受ける、別のコーティング層(20)を有する第2の面を備えることを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の光学デバイス(1)。
【請求項11】
前記空洞(61)が、前記光学デバイス(1)の表面上に、規定された規則に従いランダムでなく展開する可変周期性、たとえば前記光学デバイス(1)の中心と縁部の間で異なる周期性をもって分布されることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載の光学デバイス(1)。
【請求項12】
前記空洞(61)が前記基板(50)の方向に連続的な外形を有することを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載の光学デバイス(1)。
【請求項13】
前記空洞(61)が円形の断面を有することを特徴とする請求項1~12のいずれか一項に記載の光学デバイス(1)。
【請求項14】
電磁スペクトルの波長範囲中の電磁放射を透過/反射するのに好適な、光学デバイス(1)を製造するための方法であって、少なくとも以下のステップすなわち、
第1の材料でできている第1のコーティング層と、前記第1の材料とは異なる材料でできている基板との少なくとも1つの組合せを形成するステップ、次いで
前記光学デバイス(1)中に空洞(61)を形成する表面テクスチャ処理(60)を実施するステップ、
を含み、
前記第1のコーティング層(10)のすぐ下に配設される下側層(20;50)が、前記第1の材料と異なる材料でできている第2のコーティング層(20)または前記基板(50)のいずれかであり、
前記下側層(20;50)が予め規定された厚さ(E20;E50)を有し、
前記空洞(61)が前記第1のコーティング層(10)を通って延び、前記厚さ(E20;E50)の少なくとも部分を通って前記下側層(20;50)の中に落ち込むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、たとえば、紫外線、可視光、赤外線、またはマイクロ波のタイプの、予め規定された波長範囲の放射を透過または反射するのに好適な光学デバイスに関する。
【0002】
本発明の分野は、たとえば、撮像システムを装備するように設計された光学デバイスの分野である。実際には、用途は波長範囲に依存する。
【背景技術】
【0003】
知られている方式では、多層構築物によって、及び/または光学デバイスを構成することによって、反射防止効果またはミラー効果を得ることができる。
【0004】
以下の文書は、光学デバイスの異なる例を記載する。
- 特許文献1は、複数の基本ゾーンと、デバイスの表面に実効屈折率ばらつきを有する人工材料を形成するように配置されるマイクロ構造物とを備える、広帯域回折デバイスを記載する。
- 非特許文献1は、ドライエッチングによって作られた確率的構造物と組み合わせた多層構築物を記載する。
- 非特許文献2は、多層構築物とモスアイタイプの配列の組合せの理論的な研究を記載する。
- 非特許文献3は、ある表面挙動の改善に焦点を当てた、いくつかの層の構成を記載する。
- 非特許文献4は、反射防止効果を達成するため、CVDによって堆積されたダイアモンドの構成を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】欧州特許出願公開第3206059号明細書
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】BRUYNOOGHE (2016)、「Broadband and wide-angle hybrid antireflection coatings prepared by combining interference multilayers with subwavelength structures」、Journal of Nanophotonics、SPIE、International Society for Optics and Photonics。
【非特許文献2】KUBOTA (2014)、「Optimization of hybrid antireflection structure integrating surface texturing and multi-layer interference coating」、Thin Films for Solar and Energy Technology VI、Graduate School of Science and Engineering、山形大学、日本。
【非特許文献3】CAMARGO (2012)、「Multi-scale structured, superhydrophobic and wide-angle, antireflective coating in the near-infrared region」、Chem. Commun.、2012年、48、4992~4994、Royal Society of Chemistry、英国。
【非特許文献4】RALCHENKO (1999)、「Fabrication of CVD Diamond Optics with Antireflective Surface Structures」、phys. stat. sol.、General Physics Institute、モスクワ、ロシア。
【非特許文献5】YU (2013)、「Femtosecond laser nanomachining initiated by ultraviolet multiphoton ionization」、Optics Express
【非特許文献6】SEDAO (2012)、「Large area laser surface micro/nanopatterning by contact microsphere lens arrays」、Applied Physics A
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、性能を改善した、反射防止またはミラータイプの光学デバイスを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そのために、本発明は、電磁スペクトルの波長範囲中の電磁放射を透過/反射するのに好適な、光学デバイスに向けられており、前記デバイスは、少なくとも、
- 第1の材料でできている第1のコーティング層と、
- 第1の材料と異なる材料でできている基板と、
- デバイス中に空洞を形成する表面テクスチャ処理と
を備え、
第1のコーティング層のすぐ下に配設される下側層が、第1の材料と異なる材料でできている第2のコーティング層または基板のいずれかであり、
下側層が予め規定された厚さを有し、
空洞が第1のコーティング層を通って延び、厚さの少なくとも部分を通って下側層の中に落ち込むことを特徴とする。
【0009】
こうして、本発明は、電磁波の波面を、制御した様式で変更することを可能にする。
【0010】
テクスチャ処理によって、テクスチャ処理したデバイスの表面にわたって実効屈折率が変化することが可能になる。特に、テクスチャ処理によって、テクスチャ処理したコーティング層中及び基板のテクスチャ処理した領域中で、制御した様式で、より低い実効屈折率を得ることが可能になる。テクスチャ処理によって、多層を使用することにより直接的に達成不可能な実効屈折率を得ることが可能になる。屈折率は、放射の波長に従う変数である。
【0011】
また、本発明によって、光学機能の有効性が興味をそそられる、入射角の範囲を増加させることが可能になる。
【0012】
デバイスの構造物は、基板のテクスチャ処理されていない部分の上に載せられる、テクスチャ処理したコーティング層と基板のテクスチャ処理した層とを備える、少なくとも1つの2層システムを形成する。
【0013】
第1の用途によれば、光学デバイスは、反射防止機能を有する。デバイスは、電磁スペクトルの波長範囲中の電磁放射を透過するのに好適である。デバイスは、前記波長範囲における第1の透過性材料でできている少なくとも1つの基板と、第1の材料と異なる、前記波長範囲でやはり透過性の第2の材料でできているコーティング層と、デバイス中に空洞を形成する表面テクスチャ処理とを備える。デバイスは、空洞がコーティング層を通って延び、基板の中に部分的に落ち込むことを特徴とする。
【0014】
有利なことに、本発明によって、テクスチャ処理せずコーティングされていない基板、テクスチャ処理しコーティングされていない基板、テクスチャ処理されていないコーティング層のコーティングした基板、及びテクスチャ処理したコーティング層でコーティングしたがそのテクスチャ処理は基板に貫入しない基板に対してさえ、スペクトル幅のレベル及び最大透過率(したがって、最小吸収率)のレベルで、デバイスの透過率を改善することが可能になる。この改善は、特に、基板/コーティングの結合及びテクスチャ処理の特性といった、デバイスの構成に依存する。
【0015】
テクスチャ処理しコーティングされていない基板と比較して、テクスチャ処理したコーティング層は、より浅い空洞を形成することによって、透過率を改善することが可能になる。こうして、テクスチャ処理は、実行するのがより簡単で迅速である。
【0016】
テクスチャ処理されていないコーティング層のコーティングした基板と比較すると、デバイスの表面挙動が変更される。
【0017】
実際には、デバイスは、全電磁スペクトルにわたって透過率を改善することを可能にしないが、基板/コーティングの結合の特性及びテクスチャ処理の特性に依存して、波長範囲にわたる透過用に構成される。
【0018】
波長範囲は、国際照明委員会(CIE)によって推奨される下位区分に従って規定される。
- ガンマ線:10pm未満
- X線:10pm~10nm
- 紫外線:10nm~380nm
- 可視光:380nm~780nm
- IR-A(近IR):0.78μm~1.4μm
- IR-B(中間IR):1.4μm~3μm
- IR-C(遠IR):3μm~1mm
- 無線電波:1mmより大きい
【0019】
IR範囲について、以下の下位区分も使用することができる。
- NIR(近IR):0.75μm~1.4μm
- SWIR:1.4μm~3μm
- MWIR:3μm~8μm
- LWIR:8μm~15μm
- FIR(遠IR):15μm~1mm
【0020】
透過率に関して、デバイスの異なる変形形態は、必ずしも、現況技術のデバイスより効率的であるわけではない。しかし、本発明に従うデバイスは、他の利点、すなわち、製造が簡単、表面電圧などを有する。
【0021】
第2の用途によれば、光学デバイスは、ミラー機能を有する。デバイスは、電磁スペクトルの波長範囲中の電磁放射を反射するのに好適である。デバイスは、前記波長範囲で反射する第1の材料でできている少なくとも1つの基板と、第1の材料と異なる、前記波長範囲でやはり反射する第2の材料でできているコーティング層と、デバイス中に空洞を形成する表面テクスチャ処理とを備える。デバイスは、空洞がコーティング層を通って延び、基板の中に部分的に落ち込むことを特徴とする。
【0022】
こうして、本発明によって、テクスチャ処理せずコーティングされていない基板、テクスチャ処理しコーティングされていない基板、またはテクスチャ処理されていないコーティング層でコーティングした基板に対して、デバイスの反射を改善することが可能になる。
【0023】
変形形態によれば、光学デバイスは、ミラー機能を有し、前記波長範囲における第1の透過性材料でできている少なくとも1つの基板と、第1の材料と異なる、前記波長範囲でやはり透過性の第2の材料でできているコーティング層と、デバイス中に空洞を形成する表面テクスチャ処理とを備える。デバイスは、空洞がコーティング層を通って延び、基板の中に部分的に落ち込むことを特徴とする。
【0024】
あるいは(または、反射率機能と透過率機能の組合せで)、光学デバイスは、反射防止機能及びミラー機能とは異なる、光学面の波面を変更する機能を有することができる。
【0025】
本発明の他の有利な特性に従って、以下が個別にまたは組み合わせて行われる。
- 基板が下側層であり、その中で、空洞が第1のコーティング層を通って延び、厚さの一部を通って基板の中に落ち込む。
- デバイスが、基板上に配設される2つのコーティング層、すなわち、第1のコーティング層及び第2のコーティング層を備え、その中で、空洞が第1のコーティング層を通って延び、基板の中に貫入することなく、厚さの部分を通って第2のコーティング層の中に落ち込む。
- デバイスが、第1のコーティング層及び少なくとも1つの第2のコーティング層を含む、いくつかの積層コーティング層を備える。
- 空洞が第1のコーティング層を通って延び、厚さの部分を通って第2のコーティング層の中に落ち込む。
- 空洞が全ての積層コーティング層を通って延び、厚さの部分を通って基板の中に落ち込む。
- 空洞が、基板の方向に正確に減少する断面積を有する。
- 基板が、好ましくは、0.1mm~30mm、たとえば約1mm~2mmの厚さを有する。
- コーティング層が、好ましくは、0.01μm~50μm、たとえばIRの範囲用に約0.5μmまたは2μmの厚さを有する。
- 空洞が、好ましくは0.5μm~10μm、たとえば3μmを超える遠IR範囲用に約1μmの深さにわたって基板中に形成される。
- 空洞が、好ましくは0.08μm~3μm、たとえば780nm~3μmの近IRまたは中間IR範囲用に約200nmの深さにわたって基板中に形成される。
- 空洞が、好ましくは1nm~600nm、たとえば可視範囲用に約80nmの深さにわたって基板中に形成される。
- 好ましくは、IR用途では、基板及びコーティング層は、1μm~50μmの全波長について、透過性/反射性である。
- 好ましくは、8μm~12μmの遠IR範囲では、デバイスは、問題のジオプタ用に、入射赤外線放射の少なくとも90%の透過率/反射率を可能にする。
- 空洞の特性(形状、寸法、分布など)は、テクスチャ処理技術及び使用されるパラメータに依存する。
- 好ましくは、空洞は、0.02μm~3μm、特に1μm~2μmのより大きい幅または直径を有する。
- IR用途では、基板の材料は、たとえば、シリコンSi、ゲルマニウムGe、硫化亜鉛ZnS、セレン化亜鉛ZnSeなどである。
- 基板は、一般的に結晶構造を有する。
- コーティング層の材料は、たとえば、アモルファスカーボンDLC(「ダイアモンド状炭素」)、シリコンSi、ゲルマニウムGe、硫化亜鉛ZnS、セレン化亜鉛ZnSe、五酸化タンタルTa2O5、二酸化ハフニウムHfO2、アルミナAl2O3などである。
- コーティングは、アモルファスまたは結晶構造を有することができる。
- コーティング層は、PVDまたはCVDなどの薄層堆積技術によって作ることができる。
- テクスチャ処理は、たとえばレーザ切断、フォトリソグラフィ、ナノプリントなどといった、コーティング層を通って延び、基板の中に部分的に落ち込むのに好適な任意のタイプの技法によって行うことができる。レーザテクスチャ処理は、比較的経済的で良好に制御される。
- テクスチャ処理は、フェムト秒またはピコ秒領域のパルス持続時間を有する、超短レーザによって行うことができる。レーザの波長は、典型的には、200nm~16000nmで変化するが、所望のテクスチャ処理特性(空洞の形状及び寸法、パターンなど)に従って選択されるべきである。
- レーザの光学機械環境は、電動ステージ、顕微鏡レンズ(及び/またはガルバノスキャナ、及び/またはミクロスフェア単一層)、オンライン視聴ユニットなどを備える。
- 好ましくは、空洞は、コーティング層と基板の間の遷移期間に、連続的な外形を有する。この連続的な外形は、たとえばレーザテクスチャ処理といった、1回の同じテクスチャ処理動作の期間に、コーティング層及び基板中に空洞を形成することによって得ることができる。連続的な外形は、波面の形状探索の制御を改善する。実際には、不連続性によって、回折または他の不要な影響が発生する可能性がある。
- 空洞が、基板の方向に連続的な外形を有する。
- 空洞が円形の断面を有することができる。
- 空洞が、基板の方向に正確に減少する断面積を有する。
- 空洞が、深さに従って減少する断面積を有する、軸平面中の凹形状を有することができる。
- 空洞が、軸平面中に対称性の凹形状を有することができる。
- 空洞が、軸平面中に非対称性の凹形状を有することができる。
- 空洞が、異なる寸法、特に異なる直径、幅、及び/または深さを有することができる。
- 空洞の寸法が周期的に変わることができる。
- 空洞の寸法が、規定された規則に従いランダムでなく展開する可変周期性を有することができる。
- 空洞が、デバイスの表面にわたってランダムに分布されてよい。
- 空洞が、デバイスの表面にわたる規則的な配列に従って分布されてよい。
- 空洞が、三角形、正方形、六角形などのメッシュを有する配列に従って分布されてよい。
- 空洞が、デバイスの表面にわたって可変周期性で分布されてよい。
- 可変周期性が、規定された規則に従いランダムでなく展開する。
- 可変周期性が、規則的に展開する。
- 空洞が、デバイスの中心と縁部の間で異なる周期性を有することができる。
- 空洞が、デバイスの中心により近くてよい。
- コーティング層中で、空洞が、20%~91%の密度、すなわち、20%~91%の空間を満たす割合を有する。91%の割合は、六角形に配置され、互いに接触する空洞に対応する。
- デバイスが、単一の基板及び単一のコーティング層を備えることができる。この場合、好ましくは、基板は、テクスチャ処理前のコーティングの屈折率より大きい屈折率を有する。
- デバイスは、基板と、いくつかのテクスチャ処理したコーティング層とを備えることができる。この場合、好ましくは、基板は、テクスチャ処理前のコーティングの屈折率より大きい屈折率を有する。あるいは、基板は、コーティング層のうちの少なくとも1つより小さい屈折率を有することができる。
- デバイスは、基板及びコーティングと異なる材料でできている少なくとも1つの背面層を備え、第1のコーティング層が基板の第1の側に形成され、背面層が第1の側の反対の基板の第2の側に形成される。
- 背面層は、たとえば硫化亜鉛ZnS、または基板もしくはコーティング層について上で言及した他の材料でできている。
- デバイスは、2つの面を備えることができ、各々は、コーティング層、及びコーティング層を通って延び基板を部分的に貫入する空洞を形成する表面テクスチャ処理を有する。
- デバイスは、第1のコーティング層、及びコーティング層を通って延び基板を部分的に貫入する空洞を形成する表面テクスチャ処理を有する第1の面ならびに、本発明によるテクスチャ処理を有さない、または第1の面のテクスチャ処理とは異なる処理を受ける、または処理を受けない場合がある別のコーティング層を有する第2の面を備えることができる。
- 2つの面のコーティング層は、異なってよい(材料、厚さなど)。
- デバイスの面は平行であってよく、または平行でなくてよい。たとえば、面は、傾いた平面に配設することができる。別の例によれば、面は、凹面または凸面であってよい。
【0026】
本発明は、電磁スペクトルの波長範囲中の電磁放射を透過/反射するのに好適な、光学デバイスを製造するための方法にやはり向けられており、前記方法は、少なくとも以下のステップすなわち、
- 第1の材料でできている第1のコーティング層と、第1の材料とは異なる材料でできている基板との少なくとも1つの組合せを形成するステップ、次いで
- デバイス中に空洞を形成する表面テクスチャ処理を実施するステップ
を含み、
第1のコーティング層のすぐ下に配設される下側層が、第1の材料と異なる材料でできている第2のコーティング層または基板のいずれかであり、
下側層が予め規定された厚さを有し、
空洞が第1のコーティング層を通って延び、厚さの少なくとも部分を通って下側層の中に落ち込むことを特徴とする。
【0027】
本発明は、光学デバイスの分野で多くの用途を有することができる。
- IR用途:カメラ、レンズ、光学窓、偽装表面、ルアーなど。
- 可視光及び近IR用途:撮像デバイスカメラ用の光学窓、レンズ、ミラー、レーザ線、レーザ成形など。
- 無線電波用途:レーダなど。
【0028】
本発明は、非限定の例としてのみ与えられ、添付図面を参照して行われる以下の記載からより良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【
図1】シリコンSi基板、アモルファスカーボンDLCコーティング層、及びデバイス中に空洞を形成するテクスチャ処理を備える本発明によるデバイスであって、空洞がコーティング層を通って延び基板の中に部分的に落ち込むデバイスの概略断面図である。
【
図2】テクスチャ処理されてないSI基板及びテクスチャ処理されてないDLCコーティングによって構成されるデバイスを示す、
図1と同様の断面図である。
【
図3】テクスチャ処理されコーティングされていないSi基板によって構成されるデバイスを示す、
図1と同様の断面図である。
【
図4】テクスチャ処理されていないSi基板及びテクスチャ処理されたDLCコーティングによって構成されるデバイスを示す、
図1と同様の断面図である。
【
図5】テクスチャ処理されておらずコーティングされていないSi基板によって構成されるデバイスを示す、
図1と同様の断面図である。
【
図7】
図1~
図5のデバイスの各々についての、波長(3~15μmのWL)に従った透過率(0~1のT)の進展を示すグラフである。
【
図8】
図1及び
図2のデバイスについての、デバイスの表面上の放射の入射角(0~80°の角度)に従った透過率(%としてのT)の進展を示すグラフである。
【
図9】
図1及び
図2のデバイスについての、入射角(0~60°の角度)に従った透過率(%としてのT)の進展を示す、
図8と同様のグラフである。
【
図10】本発明による、
図1のデバイスについての、波長(3~15μmのWL)及び入射角(0~80°の角度)に従った透過率(%としてのT)の進展を示す図である。
【
図12】セレン化亜鉛ZnSe基板及びいくつかの場合には二酸化ケイ素SiO2コーティング層を有する、
図1~
図5中のように構成される、5つの異なるデバイスについての、波長(0.8~3μmのWL)に従った透過率(0.7~1のT)の進展を示す
図7と同様のグラフである。
【
図13】その透過率が
図12に表される2つのデバイス、すなわち、テクスチャ処理した基板及びテクスチャ処理したコーティングを備える本発明によるデバイス、ならびに、テクスチャ処理されてない基板及びテクスチャ処理されてないコーティングを備えるデバイスについての、
図9と同様のグラフである。
【
図14】二酸化ケイ素SiO2基板及びいくつかの場合にはフッ化マグネシウムMgF2コーティング層を有する、
図1~
図5中のように構成される、5つの異なるデバイスについての、波長(0.3~1μmのWL)に従った透過率(0.96~1のT)の進展を示す
図7と同様のグラフである。
【
図15】その透過率が
図14に表される2つのデバイス、すなわち、テクスチャ処理した基板及びテクスチャ処理したコーティングを備える本発明によるデバイス、ならびに、テクスチャ処理されてない基板及びテクスチャ処理されてないコーティングを備える本発明によらないデバイスについての、
図9と同様のグラフである。
【
図16】アルミナAl2O3基板及びいくつかの場合には二酸化ケイ素SiO2コーティング層を有する、
図1~
図5中のように構成される、5つの異なるデバイスについての、波長(0.3~1μmのWL)に従った透過率(0.966~1のT)の進展を示す
図7と同様のグラフである。
【
図17】本発明によるデバイスの変形形態であって、その空洞が、デバイスの縁部より中心部においてより近いことによる、デバイスの表面にわたる可変周期性を有する変形形態の概略上面図である。
【
図18】本発明によるデバイスの変形形態であって、空洞が、深さに従って減少して円筒形状でない断面を有する対称的な凹形状を有する変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図19】本発明によるデバイスの変形形態であって、空洞が、非対称的な凹形状を有する変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図20】本発明によるデバイスの変形形態であって、空洞が、可変深さを有する変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図21】本発明によるデバイスの変形形態であって、空洞が、可変直径を有する変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図22】本発明によるデバイスの変形形態であって、4つのコーティング層のスタックを備え、空洞が、最初の2つのコーティング層中にのみ形成される変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図23】本発明によるデバイスの変形形態であって、4つのコーティング層のスタックを備え、空洞が、最後の層を除いてスタックを完全に通って延び、最後の層に部分的に落ち込む変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図24】本発明によるデバイスの変形形態であって、基板及びコーティングと異なる材料でできている背面層を備える変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図25】本発明によるデバイスの変形形態であって、2つの面を有し、各々が、基板、コーティング層、及び、コーティング層を通って延び部分的に基板に貫入する空洞を形成する表面テクスチャ処理を備える変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図26】本発明によるデバイスの変形形態であって、第1の面がコーティング層、及びコーティング層を通って延び部分的に基板に貫入する空洞を形成する表面テクスチャ処理を備え、第2の面がテクスチャ処理を有さない、または第1の面のテクスチャ処理とは異なる処理を受けるコーティング層を備える変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図27】本発明によるデバイスの変形形態であって、中心基板、ならびに、各々が2つのコーティング層及びテクスチャ処理を備える2つの面を有する変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図29】複合デバイス及び2つの簡単なデバイスの光学的等価性を図示する図である。
【
図30】本発明によるデバイスの変形形態であって、交互の4つのコーティング層のスタックならびに基板層を備え、空洞が、第1のコーティング層を通って延び、その深さに従って第2のコーティング層の中に部分的に落ち込む変形形態を示す、
図2と同様の断面図である。
【
図31】1つのテクスチャ処理したデバイス及び1つのテクスチャ処理されないデバイスを含む、3つの異なるデバイス、すなわち、単一のZnSe層で構成されるデバイス、及び、ZnSe基板上に堆積される2つのSiO2コーティング層と2つのHfO2コーティング層の交互のスタックを有する2つのデバイスについての、波長(340~840nmのWL)に従った透過率(T)の進展を示す
図7と同様のグラフである。
【
図32】1つのテクスチャ処理したデバイス及び1つのテクスチャ処理されないデバイスを含む、3つの異なるデバイス、すなわち、単一のZnSe層で構成されるデバイス、及び、ZnSe基板上に堆積される2つのSi3N4コーティング層と2つのSiO2コーティング層の交互のスタックを有する2つのデバイスについての、波長(1~2.4μmのWL)に従った透過率(T)の進展を示す
図7と同様のグラフである。
【
図33】その透過率が
図32に表される多層デバイスについての、
図9と同様のグラフである。
【
図34】1つのテクスチャ処理したデバイス及び1つのテクスチャ処理されないデバイスを含む、3つの異なるデバイス、すなわち、単一のSi層で構成されるデバイス、及び、Si基板上に堆積される2つのTiO2コーティング層と2つのDLCコーティング層の交互のスタックを有する2つのデバイスについての、波長(7~15μmのWL)に従った透過率(T)の進展を示す
図7と同様のグラフである。
【
図35】その透過率が
図34に表される2つの多層デバイスについての、
図9と同様のグラフである。
【
図36】1つのテクスチャ処理したデバイス及び1つのテクスチャ処理されないデバイスを含む、3つの異なるデバイス、すなわち、単一のSi層で構成されるデバイス、及び、Si基板上に堆積される2つのTiO2コーティング層と2つのDLCコーティング層の交互のスタックを有する2つのデバイスについての、波長(7~15μmのWL)に従った透過率(T)の進展を示す
図7と同様のグラフである。
【
図37】その透過率が
図36に表される2つの多層デバイスについての、
図9と同様のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0030】
図1及び
図6には、本発明による反射防止光学デバイス(1)が表される。
【0031】
デバイス(1)は、7μm~15μmの遠IR波長範囲中の電磁放射(LWIR)を透過するのに好適である。
【0032】
デバイス(1)は、1425nmの厚さ(E20)を有する、DLCとも呼ばれるアモルファスカーボンコーティング層(10)を備える。DLCは、屈折率n=1.8を有し、上述の波長範囲中で透過性である。
【0033】
デバイス(1)は、たとえば、1mmまたは2mmの厚さ(E10)を有するシリコンSi基板(50)を備える。基板(50)は、屈折率n=3.43を有し、上述の波長範囲中で透過性である。コーティング層(10)は、基板(50)上に堆積される。
【0034】
デバイス(1)は、コーティング層(10)を通って延び、基板(50)の中に部分的に落ち込む個別の空洞(61)を形成する表面テクスチャ処理(60)を備える。空洞(61)は、デバイス(1)の表面にわたる規則的な配列に沿って分布される。空洞(61)は、2μmの周期性(L61)、1.6μmの直径(D61)、及び約2.34μmの深さ(P61)を有する。空洞(61)は、基板(50)の厚さ(E50)より大幅に小さい厚さの915nmの深さ(P51)を有するテクスチャ処理した層(51)の中の、基板(50)の中に貫入する。テクスチャ処理(60)によって、制御した様式で、基板(50)のテクスチャ処理した層(51)中の実効屈折率を下げることが可能になる。
【0035】
テクスチャ処理(60)は、たとえばレーザ切断、フォトリソグラフィ、ナノプリントなどといった、コーティング層(10)を通って延び、基板(10)の中に部分的に落ち込むのに好適な任意のタイプの技法によって行うことができる。レーザテクスチャ処理は、比較的安価で良好に制御される。特に、テクスチャ処理(60)は、フェムト秒またはピコ秒領域のパルス持続時間を有する、超短レーザによって行うことができる。レーザの波長は、典型的には、200nm~16000nmで変化するが、所望のテクスチャ処理(60)の特性すなわち、空洞(61)の形状及び寸法、パターン、周期性などに従って選択されるべきである。
【0036】
以下の参照文献は、レーザシステムを構成するために調べることができる。
- 非特許文献5
- 非特許文献6
【0037】
図2から
図5では、本発明によらない異なるデバイス(2、3、4、5)が示される。下に詳述する差異を除いて、コーティング層(10)、基板(50)、及びテクスチャ処理(60)は、上で述べたデバイス(1)と同じ特性を有する。
【0038】
図2では、デバイス(2)は、シリコンSi基板(50)及びDLCコーティング(10)によって構成され、両方ともテクスチャ処理されない。
【0039】
図3では、デバイス(3)は、テクスチャ処理されたがコーティングされないシリコンSi基板(50)によって構成される。デバイス(3)の基板(50)は、デバイス(1)と同じ厚さを有する。空洞(61)は、2つのデバイス(1、3)で同じ深さ(P61)を有する。
【0040】
図4では、デバイス(4)は、テクスチャ処理されないシリコンSi基板(50)及びテクスチャ処理されたDLCコーティング(10)によって構成される。空洞(61)は、コーティング(10)を通って延びるが、基板(50)の中には貫入しない。
【0041】
図5では、デバイス(5)は、テクスチャ処理されずコーティングされないSi基板(50)によって構成される。デバイス(3)の基板(50)は、デバイス(1)の基板(50)と同じ厚さを有する。
【0042】
図7では、グラフは、デバイス(1、2、3、4、5)についての、波長(WL)に従った透過率(T1、T2、T3、T4、T5)の進展を示す5本の曲線を含む。x軸上で、波長(WL)は、3から15μmに変化する。y軸上で、透過率(T)は、0から1に変化する。
- 透過率曲線(T1)は、
図1及び
図6に示される本発明によるデバイス(1)に対応する。
- 透過率曲線(T2)は、
図2に示されるデバイス(2)に対応する。
- 透過率曲線(T3)は、
図3に示されるデバイス(3)に対応する。
- 透過率曲線(T4)は、
図4に示されるデバイス(4)に対応する。
- 透過率曲線(T5)は、
図5に示されるデバイス(5)に対応する。
【0043】
図7のグラフに示されるように、デバイス(1)の透過率(T1)は、スペクトル幅及び最大透過率(したがって、最小吸収率)において、デバイス(2、3、4、5)の各々に対して改善される。
【0044】
透過率(T1、T3)は、基板(50)に貫入する空洞(61)の深さと場合によってリンクされる、約3~5μmの中断を有する。
【0045】
図8及び
図9では、グラフは、デバイス(1、2)についての、入射角(角度)に従った透過率(T1、T2)の進展を示す2本の曲線を含む。角度透過率幅が、デバイス(2)よりデバイス(1)でより大きいことに留意されたい。
【0046】
図10及び
図11では、図は、波長(WL)に従った透過率(T1、T2)及び入射角(角度)の進展を示す。透過率(T1、T2)の進展は、色の濃淡によって、2Dとして表される。透過率範囲は、約3~5μmの波長(WL)を除いて、デバイス(2)よりデバイス(1)でより大きいことに留意されたい。
【0047】
デバイス(1)の構造物は、基板(50)のテクスチャ処理されていない部分の上に載せられる、テクスチャ処理したコーティング層(10)と基板(50)のテクスチャ処理した層(51)とを備える、2層システムを形成する。
【0048】
テクスチャ処理(60)のおかげで、デバイス(1)の構造物によって、デバイス(2、3、4、5)に対して改善した反射防止性能を得ることが可能になる。
【0049】
デバイス(1)の反射防止性能は、いくつかの重ね合わせたコーティング層を備える多層システムのものに匹敵する。多層コーティング層の適用が可能でない、実際的でない、または望ましくないとき、テクスチャ処理(60)の実施は、特に有利である。
【0050】
図12では、
図7と同様のグラフが表され、
図1~
図5中のように構成され、セレン化亜鉛ZnSe基板(50)上に堆積される二酸化ケイ素SiO2コーティング層(10)を有する5つのデバイス(1、2、3、4、5)についての、透過率(T1、T2、T3、T4、T5)の進展を示す。x軸上で、波長(WL)は、近及び中間IR範囲の、0.8から3μmに変化する。y軸上で、透過率(T)は、0.7から1に変化する。
【0051】
デバイス(1、2、3、4、5)について、セレン化亜鉛ZnSe基板(50)は、屈折率n=2.46を有する。
【0052】
デバイス(1、2、4)について、二酸化ケイ素SiO2コーティング層(10)は、230nmの厚さ(E10)及び屈折率n=1.44を有する。
【0053】
デバイス(1、3、4)について、空洞(61)は、320nmの周期性(L61)及び265nmの直径(D61)を有する。
【0054】
デバイス(1、4)について、空洞(61)は、約400nmの深さ(P61)を有する。
【0055】
デバイス(1)は、0.8μm~3μmの近及び中間IR波長範囲中の電磁放射の透過に好適である。
【0056】
図12のグラフに示されるように、デバイス(1)の透過率(T1)は、スペクトル幅及び最大透過率(したがって、最小吸収率)において、デバイス(2、3、4、5)の各々に対して改善される。
【0057】
図13では、グラフは、
図12に沿って上で記載したデバイス(1、2)についての、入射角(角度)に従った透過率(T1、T2)の進展を示す2つの曲線を含む。角度透過率幅が、デバイス(2)よりデバイス(1)でより大きいことに留意されたい。
【0058】
図14では、
図7と同様のグラフが表され、
図1~
図5中のように構成され、二酸化ケイ素SiO2基板(50)上に堆積されるフッ化マグネシウムMgF2コーティング層(10)を有する5つのデバイス(1、2、3、4、5)についての、透過率(T1、T2、T3、T4、T5)の進展を示す。x軸上で、波長(WL)は、可視光、近及び中間IR範囲で、0.3から1μmに変化する。y軸上で、透過率(T)は、0.96から1に変化する。
【0059】
デバイス(1、2、3、4、5)について、二酸化ケイ素SiO2基板(50)は、屈折率n=1.44を有する。
【0060】
デバイス(1、2、4)について、フッ化マグネシウムMgF2コーティング層(10)は、57nmの厚さ(E20)及び屈折率n=1.38を有する。
【0061】
デバイス(1、3、4)について、空洞(61)は、202nmの周期性(L61)及び160nmの直径(D61)を有する。
【0062】
デバイス(1、4)について、空洞(61)は、約94nmの深さ(P61)を有する。
【0063】
デバイス(1)は、0.38μm~0.78μmの可視光波長範囲中の電磁放射の透過に好適である。
【0064】
図14のグラフに示されるように、デバイス(1)の透過率(T1)は、スペクトル幅及び最大透過率(したがって、最小吸収率)において、デバイス(2、5)の透過率(T2、T5)に対して改善される。しかし、デバイス(1)の透過率(T1)は、デバイス(3、4)の透過率(T3、T4)に比較的近い。
【0065】
図15では、グラフは、
図14に沿って上で記載したデバイス(1、2)についての、入射角(角度)に従った透過率(T1、T2)の進展を示す2つの曲線を含む。角度透過率幅が、デバイス(2)よりデバイス(1)でより大きいことに留意されたい。
【0066】
図16では、
図7と同様のグラフが表され、
図1~
図5中のように構成され、アルミナAl2O3基板(50)上に堆積される二酸化ケイ素SiO2コーティング層(10)を有する5つのデバイス(1、2、3、4、5)についての、透過率(T1、T2、T3、T4、T5)の進展を示す。x軸上で、波長(WL)は、可視光、近及び中間IR範囲で、0.3から1μmに変化する。y軸上で、透過率(T)は、0.96から1に変化する。
【0067】
デバイス(1、2、3、4、5)について、アルミナAl2O3基板(50)は、屈折率n=1.69を有する。
【0068】
デバイス(1、2、4)について、二酸化ケイ素SiO2コーティング層(10)は、83nmの厚さ(E20)及び屈折率n=1.44を有する。
【0069】
デバイス(1、3、4)について、空洞(61)は、176nmの周期性(L61)及び159nmの直径(D61)を有する。
【0070】
デバイス(1、4)について、空洞(61)は、約156nmの深さ(P61)を有する。
【0071】
デバイス(1)は、0.3μm~1μmの可視光、近及び中間IR波長範囲中の電磁放射の透過に好適である。
【0072】
図16のグラフに示されるように、デバイス(1)の透過率(T1)は、スペクトル幅及び最大透過率(したがって、最小吸収率)において、特に、近及び中間IR波長範囲について、デバイス(2、3、4、5)の各々に対して改善される。
【0073】
本発明によるデバイス(1)の他の変形形態が
図17~
図37に示される。簡単にするため、上で記載した第1の実施形態のものと同等の構成要素は、同じ参照番号を有する。
【0074】
図17では、空洞(61)は、デバイス(1)の表面上に、可変周期性をもって分布される。この可変周期性は、規定された規則に従いランダムでなく展開する。空洞(61)は、別個であって、互いに連通しない。変動は制御される。変動は、デバイス(1)の不規則な表面状態及び/またはテクスチャ処理方法の不正確さには起因しない。周期性は、デバイス(1)の中心と縁部の間で異なる。空洞(61)は、縁部より中心でより近い。
【0075】
図18では、空洞(61)は、深さ(P61)とともに減少する直径(D61)及び断面積を有する、軸平面中の対称的な凹形状を有する。
【0076】
図19では、空洞(61)は、深さ(P61)とともに減少するより大きい寸法(D61)及び断面積を有する、軸平面中の非対称的な凹形状を有する。断面が円形の場合、最大寸法(D61)は直径であり、そうでなければ、非円形の断面では、最大寸法(D61)は長さである。実際には、テクスチャ処理(30)は、入射する放射の向きに従って異なる光学的効果を発生させる。この現象は、空洞(61)の非対称性によって補強される。
【0077】
図20では、空洞(61)は異なる深さ(P61a、P61b)を有する。
【0078】
図21では、空洞(61)は異なる直径(D61a、D61b)を有する。
【0079】
図22では、デバイス(1)は、4つのコーティング層(10、20、30、40)のスタックを備える。好ましくは、層(10、30)が第1の材料でできている一方で、代わりに層(20、40)は、第1の材料とは異なる第2の材料でできている。層(10~40)は、簡素化の観点で示されない基板上に堆積することができる。空洞(61)は、上側で配向されて入射する放射を受けるコーティング層(10、20)の中にだけ形成される。多層、反射防止広帯域デバイス(1)の場合、この解決策によって、テクスチャ処理されてない多層デバイスと比較して、波面の補正を改善することが可能になる。また、この解決策は、多層デバイスに対して時間の節約を示し、その全ての層(10、40)は、下で述べるように、空洞(61)が、通って延びる。
【0080】
図23では、デバイス(1)は、4つのコーティング層(10、20、30、40)のスタックをやはり備える。層(10~40)は、簡素化の観点で示されない基板上に堆積することができる。空洞(61)は、部分的に落ち込む最後の層(40)を除いて、スタックを完全に通って延びる。
【0081】
図24では、デバイス(1)は、基板(50)及びコーティング層(10)とは異なる材料でできている背面層(70)を備える。コーティング(10)は基板(50)の第1の側に形成される一方で、背面層(70)は第1の側の反対の基板(50)の第2の側に形成される。背面層(70)は、コーティング層(10)とは異なる機能を有する。たとえば、反射防止デバイス(1)の場合には、この背面層(70)は、背面上の反射防止機能及び機械的機能を確実にすることを可能にする一方で、コーティング層(10)が、広帯域反射防止機能を有する。別の例によれば、ミラーデバイス(1)の場合に、この背面層(70)は、放射のうちの一部を反射するように設計することができる。
【0082】
図25では、デバイス(1)は、中心基板(50)とともに、本発明に従って構成される2つの面を備える。各面は、コーティング層(10)及びテクスチャ処理(60)を備え、コーティング層(10)を通って延び、部分的に基板(50)に貫入する空洞(61)を形成する。2つのコーティング層(10)は、(材料、厚さなどが)同一であってよくまたは異なってよい。
【0083】
図28に図示されるように、回折次数がない場合、デバイス(1)の表面の挙動は、光路の方向に依存しない。すなわち、大気からデバイス(1)またはデバイス(1)から大気への光の通過方向によって、デバイス(1)の反射及び透過率は変わらない。
図28は、これらの条件下で、デバイス(1)の方向、したがって入射する光学的放射(I)がどうであれ、反射される(R)及び透過される(T)光学的放射が同じであることを概略的に示す。
【0084】
加えて、
図29に図示されるように、光のコヒーレンス長がデバイス(1)の厚さを超えない場合、
図25に図示されたデバイス(1)は、2つの独立する簡単なデバイス(1a、1b)の組立体であって、それらは並置されていると考えることができる。図示されるデバイス(1)の透過率は、こうして、これら2つの独立する簡単なデバイスの透過率の乗算である。
【0085】
この構成によって、デバイス(1)の性能を向上させることが可能になる。というのは、こうして光学系が、2重の波面補正デバイスを備えるためである。この解決策は、波面の補正を改善するのに有利である。というのは、この解決策によって、第1のデバイスに加えて第2のデバイスを追加する代わりに、波面を2回正しく補正するため、1つの同じデバイス(1)の2つの面を使用することが可能になるためである。全体の嵩は適度なままとなる。
【0086】
図26では、デバイス(1)は、コーティング層(10)及び基板(50)の中に部分的に貫入するテクスチャ処理(60)を有する本発明に従って構成される第1の面と、テクスチャ処理を有さない、または処理を有さない、または第1の面のテクスチャ処理と異なる処理を受けるコーティング層(10)を有する第2の面とを備える。上で与えられた説明に従って、
図25、
図28、及び
図29を参照して、この構成によって、2つの追加デバイス(1)の等価物を有することが可能になる。第2の面は処理またはテクスチャ処理に関して好適であり、この解決策によって、1つまたは複数の波長範囲について有することが求められる効果を選ぶことが可能になる。第1の例では、たとえば、V字型反射防止処理と広帯域反射防止処理といった、異なる処理を1つの同じ波長範囲で適用することができる。第2の例によれば、異なる処理を異なる波長範囲で適用することができる。第3の例によれば、1つの同じ処理を、2つの別個の、並んだ、または重なり合う波長範囲で適用することができる。面の各々によって処理される2つの波長範囲が並ぶまたは重なり合う場合、デバイス(1)を使用して、単一面のデバイスより広い範囲を処理することができる。あるいは、面の各々によって処理される2つの波長範囲が別個である場合、デバイス(1)は、フィルタの役割を確実にすることができる。特定の用途によれば、第1の検出器に関連する第1の波長範囲についての第1の波面補正処理、及び、第2の検出器に関連する第2の波長範囲についての第2の波面補正処理を有することが可能である。
【0087】
図27では、デバイス(1)は、中心基板層(50)とともに、本発明に従って構成される2つの面を備える。各面は、2つのコーティング層(10、20)及びテクスチャ処理(60)を備え、第1のコーティング層(10)を通って延び、部分的に第2のコーティング層(20)に貫入する空洞(61)を形成する。2つの面のコーティング層(10、20)は、(材料、厚さなどが)同一であってよくまたは異なってよい。
【0088】
図30では、デバイス(1)は、4つのコーティング層(10、20、30、40)及び基板(50)を備える。空洞(61)は、上側で配向され入射する放射を受ける層(10+20)の中にだけ形成される。そのような構成から、いくつかの試験が実行された。
【0089】
第1の試験は、350nm~750nmの可視光領域の波長に関する。デバイス(1)は、以下のように構成される。
- 層(10、30)はSiO2でできており、層(20、40)はHfO2でできており、基板(50)はZnSeでできている。
- 第1のコーティング厚(E10)は、98nmという値である。
- 第2のコーティング厚(E20)は、409nmという値である。
- 第3のコーティング厚(E30)は、174nmという値である。
- 第4のコーティング厚(E40)は、73nmという値である。
- 基板層(50)の厚さは与えられない。
- テクスチャ処理(60)の空洞(61)は、377nmの深さを有し、したがって、第1のコーティング層(10)を通って延び、第2の基板層(20)の中に部分的に落ち込む。空洞(61)は、138nmの直径を有する円形であり、174nmのステップを有する正方形配列に沿って規則的に分布される。
【0090】
図31は、
- 同じスタック(10~50)を備えるがテクスチャ処理(60)のないデバイスの透過率曲線(T2)、
- 単一のアモルファスカーボン基板層を備えるデバイスの透過率曲線(T1)
と比較される、このデバイス(1)の透過率曲線(T3)を示す。
【0091】
上の構成に従ったデバイス(1)によって、2つの他の構成に対して、非常に広い波長範囲にわたって改善される透過率を得るのが可能になることが、明瞭に理解できる。
【0092】
第2の試験は、1μm~2μmの近赤外線領域の波長に関する。デバイス(1)は、以下のように構成される。
- 層(10、30)はSi3N4でできており、層(20、40)はSiO2でできており、基板(50)はZnSeでできている。
- 第1のコーティング厚(E10)は、228nmという値である。
- 第2のコーティング厚(E20)は、452nmという値である。
- 第3のコーティング厚(E30)は、461nmという値である。
- 第4のコーティング厚(E40)は、166nmという値である。
- 基板層(50)の厚さは与えられない。
- テクスチャ処理(60)の空洞(61)は、351nmの深さを有し、したがって、第1のコーティング層(10)を通って延び、第2のコーティング層(20)の中に部分的に落ち込む。空洞(61)は、255nmの直径を有する円形であり、320nmのステップを有する正方形配列に沿って規則的に分布される。
【0093】
図32及び
図33は、
- 同じスタック(10~50)を備えるがテクスチャ処理(60)のないデバイスの透過率曲線(T2)、
- 単一のZnSe基板層(50)を備えるデバイスの透過率曲線(T1)(
図32でのみ)
と比較される、デバイス(1)の透過率曲線(T3)を示す。
【0094】
上の構成に従ったデバイス(1)によって、2つの他の構成に対して、非常に広い波長範囲にわたって改善される透過率を得るのが可能になることが、
図32で明瞭に理解できる。
【0095】
デバイス(1)上の光学的放射の入射角に従って、デバイス(1)の透過率(T3)が透過率(T2)に対して改善されることが、
図33で理解される。
【0096】
第3の試験は、7μm~15μmの中間赤外線領域の波長に関する。デバイス(1)は、以下のように構成される。
- 層(10、30)はTiO2でできており、層(20、40)はDLCでできており、基板(50)はSiでできている。
- 第1のコーティング厚(E10)は、1393nmという値である。
- 第2のコーティング厚(E20)は、541nmという値である。
- 第3のコーティング厚(E30)は、2843nmという値である。
- 第4のコーティング厚(E40)は、838nmという値である。
- 基板層(50)の厚さは与えられない。
- テクスチャ処理(60)の空洞(61)は、1934nmの深さを有し、したがって、第1のコーティング層(10)を通って延び、第2のコーティング層(20)の中に部分的に落ち込む。空洞(61)は、1600nmの直径を有する円形であり、2000nmのステップを有する正方形配列に沿って規則的に分布される。
【0097】
図34及び
図35は、
- 同じスタック(10~50)を備えるがテクスチャ処理(60)のないデバイスの透過率曲線(T2)、
- 単一のSi基板層(50)を備えるデバイスの透過率曲線(T1)(
図34でのみ)
と比較される、デバイス(1)の透過率曲線(T3)を示す。
【0098】
上の構成に従ったデバイス(1)によって、2つの他の構成に対して、非常に広い波長範囲にわたって改善される透過率を得るのが可能になることが、
図34で明瞭に理解できる。
【0099】
デバイス(1)上の光学的放射の入射角に従って、デバイス(1)の透過率(T3)が透過率(T2)に対して改善されることが、
図35で理解される。
【0100】
第4の試験は、7μm~15μmの中間赤外線領域の波長にやはり関する。デバイス(1)は、以下のように構成される。
- 層(10、30)はTiO2でできており、層(20、40)はDLCでできており、基板(50)はSiでできている。
- 第1のコーティング厚(E10)は、1054nmという値である。
- 第2のコーティング厚(E20)は、2160nmという値である。
- 第3のコーティング厚(E30)は、142nmという値である。
- 第4のコーティング厚(E40)は、1293nmという値である。
- 基板層(50)の厚さは与えられない。
- テクスチャ処理(60)の空洞(61)は、1968nmの深さを有し、したがって、第1のコーティング層(10)を通って延び、第2のコーティング層(20)の中に部分的に落ち込む。空洞(61)は、1600nmの直径を有する円形であり、2000nmのステップを有する正方形配列に沿って規則的に分布される。
【0101】
図36及び
図37は、
- 同じスタック(10~50)を備えるがテクスチャ処理(60)のないデバイスの透過率曲線(T2)、
- 単一のSi基板層(50)を備えるデバイスの透過率曲線(T1)(
図36でのみ)
と比較される、デバイス(1)の透過率曲線(T3)を示す。
【0102】
上の構成に従ったデバイス(1)によって、2つの他の構成に対して、非常に広い波長範囲にわたって改善される透過率を得るのが可能になることが、
図36で明瞭に理解できる。
【0103】
デバイス(1)上の光学的放射の入射角に従って、デバイス(1)の透過率(T3)が透過率(T2)に対して改善されることが、
図37で理解される。
【0104】
さらに、デバイス(1)は、請求項によって規定される、本発明の範囲から離れることなく、
図1~
図37と異なって成形することができる。さらに、上で言及した様々な実施形態及び変更形態の技術的な特性は、それら全体で、または単に部分で組み合わせることができる。こうして、デバイス(1)は、費用、機能、及び性能の点で適応することができる。
【符号の説明】
【0105】
1 反射防止光学デバイス、ミラーデバイス
2 デバイス
3 デバイス
4 デバイス
5 デバイス
10 コーティング層、コーティング
20 コーティング層、下側層
30 コーティング層
40 コーティング層
50 下側層、基板、中心基板、中心基板層
51 テクスチャ処理した層
60 表面テクスチャ処理
61 空洞
70 背面層
80 コーティング層
【国際調査報告】