CH417997A - Method of manufacturing an interference mirror - Google Patents

Method of manufacturing an interference mirror

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CH417997A
CH417997A CH1472463A CH1472463A CH417997A CH 417997 A CH417997 A CH 417997A CH 1472463 A CH1472463 A CH 1472463A CH 1472463 A CH1472463 A CH 1472463A CH 417997 A CH417997 A CH 417997A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
layers
optical thickness
interference
mirror
interference mirror
Prior art date
Application number
CH1472463A
Other languages
German (de)
Inventor
Jakowlewitsch Schtarker Abram
Efimowitsch Ewlasow Semen
Nikolaewitsch Fomenko Pawel
Abramowitsch Budinski Aron
Aleksandrowitsch Golost Georgy
Original Assignee
Le I Kinoinzhenerow
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/281Interference filters designed for the infrared light
    • G02B5/282Interference filters designed for the infrared light reflecting for infrared and transparent for visible light, e.g. heat reflectors, laser protection

Description

  

      Verfahren        zur    Herstellung eines     Interferenzspiegels       Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur  Herstellung eines     Interferenzspiegels,    der     Wärme-          strahlen    durchlässt und aus aufeinanderfolgenden  Schichten mit hohen und niedrigen Brechungskoeffi  zienten besteht.     Ferner    betrifft die     Erfindung    einen  nach dem     Verfahren    hergestellten     Interferenzspiegel.     



  Bekannte     Interferenzspiegel    dieser Art zerfallen  in zwei Gruppen. Die     Interferenzspiegel    der einen  Gruppe werden aus mechanisch festen und wärme  beständigen Stoffen (z. B.     Si02    und     Ti02)    durch  Vakuumverdampfung hergestellt, und zum Herstellen  der anderen Gruppe von     Interferenzspiegeln    dienen  Stoffe von geringerer mechanischer Festigkeit.  



  Die Herstellungsverfahren für die beiden Gruppen  von     Interferenzspiegeln    sind kompliziert, da bei jeder  aufgedampften Schicht ihre optische Dicke geprüft  werden muss. Zu diesem Zweck ist eine grosse Anzahl  von Lichtfiltern,     Monochromatoren    usw. erforderlich.  



  Ausserdem ist bei festen Stoffen eine langwierige  Bearbeitung jeder Schicht notwendig, so dass die  Herstellung eines solchen Spiegels bis zu<B>100</B> Std.  dauert.  



  Stoffe von geringer mechanischer Festigkeit wer  den meistens auf die Hinterseite des Spiegels auf  gebracht, um eine Beschädigung zu vermeiden. Dies  führt jedoch zu einer     Verschlechterung    der optischen  Eigenschaften der Spiegel.  



  Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Her  stellung eines     Interferenzspiegels    zu vereinfachen.  Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin,  dass auf einer Glasunterlage abwechselnd aufeinander  folgende Schichten von     ZnS    und     MgF2    und danach  eine     Titanschicht    durch Vakuumverdampfung gebil  det werden und das ganze     Interferenzsystem    einer  Wärmebehandlung in Luftatmosphäre unterzogen  wird.

   Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren    hergestellter     Interferenzspiegel    ist dadurch gekenn  zeichnet, dass Schichten von     ZnS    und     MgF2    nach  ihrer optischen Dicke in drei Gruppen geteilt sind,  von denen drei bis vier an der Unterlage anliegende  Schichten eine optische Dicke von
EMI0001.0027  
   für     A.    =  560<B>...</B> 600     mu    und drei bis sieben     darüberliegende     Schichten eine optische Dicke von
EMI0001.0031  
   für     A,    =  400<B>...</B> 440     m,y    besitzen,     während    bei mehreren Zwi  schenschichten die optische Dicke
EMI0001.0035  
   beträgt,

   so dass  
EMI0001.0036     
    ist. Die     Wärmebehandlung    kann in Luftatmosphäre  bei einer Temperatur von     420-440     C über einen       Zeitraum    von     etwa    4 Std. einwirken.  



  Durch die Aufteilung in     Gruppen    wird der Her  stellungsvorgang vereinfacht,     weil    eine optische Kon  trolle nur in drei Zonen notwendig ist. Der     Reflek-          tionsfaktor    im     Gebiet    des sichtbaren     Spektrums    eines  solchen Spiegels beträgt bis 99     %    und im     Infrarot-          bereich    6 bis 20     %,    wobei keine merkliche Färbung  des reflektierten Lichtes eintritt.  



  Damit der     Interferenzüberzug    die notwendige  Festigkeit erhält, wird seine Aussenschicht zweck  mässig aus einem mechanisch haltbaren und wärme  beständigen Stoff, z. B.     Ti02,    hergestellt. Dadurch er  hält man die Möglichkeit, den     Interferenzüberzug    auf  die vordere Fläche des Spiegels aufzubringen. Das  Aufbringen des     überzuges    auf die vordere Fläche be  reitet weniger Schwierigkeiten als das Aufdampfen auf  die konvexe     Hinterseite,    und die Herstellung der  Spiegel wird dadurch einfacher.      Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des  Spiegels     gemäss    Erfindung.  



  Der     Interferenzüberzug    dieses Spiegels besteht  aus 15 aufeinanderfolgenden Stoffschichten 1-15 mit  hohem und niedrigem Brechungskoeffizienten     (ZnS     und     MgF2).    Die erste Schicht grenzt an eine Glas  unterlage (n = l,52), und die 15. Schicht bildet eine       Grenzfläche    mit Luft (n = 1).  
EMI0002.0006     
    wobei A die Wellenlänge, n der     Brechungskoeffizient     und d die geometrische Dicke der Schicht ist.  



  Nach ihrer optischen Dicke sind die     überzugs-          schichten    in drei Gruppen geteilt. Die optische Dicke  der sechs an die Glasunterlage     anliegenden    Schichten  (Schicht 1<B>...</B> 6) beträgt     nd   <I>:

  
EMI0002.0012  
  </I> für     d    = 560<B>...</B>  600     mu,    vorzugsweise 580     mu,    sechs obere Schichten  (10<B>...</B> 15) haben eine optische Dicke von     nd   <I>=</I>  
EMI0002.0017  
       für        .?    = 400<B>...</B> 440     mu,    vorzugsweise 420<B>...</B>  430     mu,    und die optische Dicke der drei Zwischen  schichten (7<B>...</B> 9) ist     nd   <I>=
EMI0002.0023  
  </I>     A=470   <B>...</B> 500     mu,     so dass  
EMI0002.0026     
    ist.

    Die mechanische Festigkeit und die     Wärmebestän-          digkeit    des Spiegels sind durch die Aussenschicht ge  währleistet,' die aus     einem        mechanisch    und     thermisch     haltbaren Stoff, z. B.     TiO2,    besteht.  



  Der beschriebene     Interferenzspiegel    wird durch  Vakuumverdampfung und Bildung von aufeinander  folgenden Schichten- aus     ZnS    und     MgF2    auf der Un  terlage und nachher durch das Aufdampfen einer  Schicht aus metallischem Titan hergestellt, wobei die       letzte    Schicht aus einem     Wolframschiffchen    verdampft  wird. Bei der nachfolgenden vierstündigen Wärme  behandlung in der Luftatmosphäre bei der Tempera  tur von 420 bis 440 C bildet sich aus     metallischem     Titan das     Titandioxyd.     



  Die optische Dicke jeder Schicht wird im Laufe  des     Aufdampfungsvorganges    mittels eines     Spektralfil-          ters    bestimmt, indem man Lichtfilter mit     schmalban-          digem        Durchlassbereich    in die     Kammer    einer Photo-         metereinrichtung        einführt,    die zu diesem Zweck auf  der     Vakuumeinrichtung    angeordnet ist.  



  Das beschriebene Verfahren zur Herstellung von       Interferenzspiegeln        gewährleistet    eine genügend ge  naue Wiederholung der vorgegebenen     Eigenschaften,     die     Gleichmässigkeit    des Überzuges auf grossen     ellip-          tischen    Oberflächen sowie grosse Werte des Refle  xionsfaktors für sichtbare Strahlen und einen     verhält-          nismässig        kleinen    Reflexionsfaktor für Wärmestrahlen.



      Method for producing an interference mirror The invention relates to a method for producing an interference mirror which lets through heat rays and consists of successive layers with high and low refraction coefficients. The invention also relates to an interference mirror produced by the method.



  Known interference mirrors of this type fall into two groups. The interference mirrors of one group are made of mechanically strong and heat-resistant materials (e.g. SiO2 and Ti02) by vacuum evaporation, and the other group of interference mirrors is made of materials with a lower mechanical strength.



  The manufacturing processes for the two groups of interference mirrors are complicated, since the optical thickness of each vapor-deposited layer has to be checked. A large number of light filters, monochromators, etc. are required for this purpose.



  In addition, each layer has to be worked on for a long time with solid materials, so that the production of such a mirror takes up to <B> 100 </B> hours.



  Substances of low mechanical strength who are usually placed on the back of the mirror to avoid damage. However, this leads to a deterioration in the optical properties of the mirrors.



  The present invention makes it possible to simplify the manufacture of an interference mirror. The method according to the invention consists in that alternating layers of ZnS and MgF2 and then a titanium layer are formed on a glass substrate by vacuum evaporation and the entire interference system is subjected to a heat treatment in an air atmosphere.

   An interference mirror produced by the method according to the invention is characterized in that layers of ZnS and MgF2 are divided into three groups according to their optical thickness, of which three to four layers resting on the substrate have an optical thickness of
EMI0001.0027
   for A. = 560 <B> ... </B> 600 mu and three to seven overlying layers an optical thickness of
EMI0001.0031
   for A, = 400 <B> ... </B> 440 m, y have, while with several intermediate layers the optical thickness
EMI0001.0035
   amounts to

   so that
EMI0001.0036
    is. The heat treatment can act in an air atmosphere at a temperature of 420-440 C for a period of about 4 hours.



  The division into groups simplifies the manufacturing process because visual control is only necessary in three zones. The reflection factor in the visible spectrum of such a mirror is up to 99% and in the infrared range 6 to 20%, with no noticeable coloration of the reflected light.



  So that the interference coating receives the necessary strength, its outer layer is expediently made of a mechanically durable and heat-resistant material, such. B. Ti02 produced. Thereby he keeps the possibility of applying the interference coating to the front surface of the mirror. The application of the coating to the front surface is less difficult than the vapor deposition on the convex rear, and the manufacture of the mirror becomes easier. The drawing shows an embodiment of the mirror according to the invention.



  The interference coating of this mirror consists of 15 successive layers of material 1-15 with high and low refractive indices (ZnS and MgF2). The first layer is adjacent to a glass substrate (n = 1.52), and the 15th layer forms an interface with air (n = 1).
EMI0002.0006
    where A is the wavelength, n is the refractive index and d is the geometric thickness of the layer.



  The coating layers are divided into three groups according to their optical thickness. The optical thickness of the six layers adjacent to the glass substrate (layer 1 <B> ... </B> 6) is nd <I>:

  
EMI0002.0012
  </I> for d = 560 <B> ... </B> 600 mu, preferably 580 mu, six upper layers (10 <B> ... </B> 15) have an optical thickness of nd <I > = </I>
EMI0002.0017
       For        .? = 400 <B> ... </B> 440 μm, preferably 420 <B> ... </B> 430 μm, and the optical thickness of the three intermediate layers (7 <B> ... </B> 9) is nd <I> =
EMI0002.0023
  </I> A = 470 <B> ... </B> 500 mu, so that
EMI0002.0026
    is.

    The mechanical strength and heat resistance of the mirror are guaranteed by the outer layer, which is made of a mechanically and thermally durable material, e.g. B. TiO2.



  The interference mirror described is produced by vacuum evaporation and the formation of successive layers of ZnS and MgF2 on the base and then by evaporation of a layer of metallic titanium, the last layer being evaporated from a tungsten boat. During the subsequent four-hour heat treatment in an air atmosphere at a temperature of 420 to 440 C, titanium dioxide is formed from metallic titanium.



  The optical thickness of each layer is determined in the course of the vapor deposition process by means of a spectral filter by inserting light filters with a narrow-band passage area into the chamber of a photometer device which is arranged on the vacuum device for this purpose.



  The described method for producing interference mirrors ensures a sufficiently accurate repetition of the given properties, the uniformity of the coating on large elliptical surfaces and large values of the reflection factor for visible rays and a relatively small reflection factor for thermal rays.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines Interferenz- spiegels, der Wärmestrahlen durchlässt und aus auf einanderfolgenden Schichten mit hohem und nied rigem Brechungskoeffizient besteht, dadurch gekenn zeichnet, dass auf einer Glasunterlage abwechselnd aufeinanderfolgende Schichten von ZnS und M9F2 und danach eine Titanschicht durch Vakuumverdamp fung gebildet werden und das ganze Interferenzsystem einer Wärmebehandlung in Luftatmosphäre unterzogen wird. PATENT CLAIMS I. Process for the production of an interference mirror which lets heat rays through and consists of successive layers with a high and low refractive index, characterized in that alternating layers of ZnS and M9F2 and then a titanium layer formed by vacuum evaporation on a glass substrate and the entire interference system is subjected to a heat treatment in an air atmosphere. II. Interferenzspiegel, hergestellt nach dem .Ver fahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass Schichten von Zns und MgF2 nach ihrer optischen Dicke in drei Gruppen geteilt sind, von denen drei bis vier an der Unterlage anliegende Schichten eine optische Dicke von für ? = 560 ...600 mu und drei bis sieben EMI0002.0075 darüberliegende Schichten eine optische Dicke von für 2, = 400 ...440 m,u besitzen, während bei EMI0002.0080 mehreren Zwi schenschichten die optische Dicke EMI0002.0081 beträgt, II. Interference mirror, produced according to the .Ver drive according to claim I, characterized in that layers of Zns and MgF2 are divided into three groups according to their optical thickness, of which three to four layers resting on the substrate have an optical thickness of for? = 560 ... 600 mu and three to seven EMI0002.0075 overlying layers have an optical thickness of 2, = 400 ... 440 m, u, while at EMI0002.0080 several intermediate layers the optical thickness EMI0002.0081 amounts to so dass EMI0002.0082 ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wärmebehandlung in Luft- atmosphäre bei einer Temperatur von 420-440 C über einen Zeitraum von etwa 4 Std. erfolgt. 2. Interferenzspiegel nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass seine Aussenschicht aus einem wärmebeständigen und mechanisch festen Stoff, z. B. TiO2, hergestellt ist. so that EMI0002.0082 is. SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that the heat treatment is carried out in an air atmosphere at a temperature of 420-440 C over a period of about 4 hours. 2. interference mirror according to claim II, characterized in that its outer layer is made of a heat-resistant and mechanically strong material, for. B. TiO2 is produced.
CH1472463A 1963-12-02 1963-12-02 Method of manufacturing an interference mirror CH417997A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0068428A1 (en) * 1981-06-26 1983-01-05 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Halogen lamp with an elliptical cold light reflector
FR2658619A1 (en) * 1990-02-19 1991-08-23 Megademini Taoufik Multifractal interference mirrors having fractal dimensions between 0 and 1

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EP0068428A1 (en) * 1981-06-26 1983-01-05 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Halogen lamp with an elliptical cold light reflector
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