CS274107B1 - Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range - Google Patents

Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range Download PDF

Info

Publication number
CS274107B1
CS274107B1 CS281489A CS281489A CS274107B1 CS 274107 B1 CS274107 B1 CS 274107B1 CS 281489 A CS281489 A CS 281489A CS 281489 A CS281489 A CS 281489A CS 274107 B1 CS274107 B1 CS 274107B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
layers
vacuum
silicon
wavelength range
silicon oxides
Prior art date
Application number
CS281489A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS281489A1 (en
Inventor
Vaclav Rndr Skoda
Original Assignee
Skoda Vaclav
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Skoda Vaclav filed Critical Skoda Vaclav
Priority to CS281489A priority Critical patent/CS274107B1/en
Publication of CS281489A1 publication Critical patent/CS281489A1/en
Publication of CS274107B1 publication Critical patent/CS274107B1/en

Links

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

The solution concerns the field of optical interference layers and handles the problem of preparation of non-absorbing and mechanically resistant interference layers for the band of wave lengths between 2.7 and 3.5 micrometers by the method of vacuum vaporisation. The principle of the solution lies in forming thin aluminium layers (Al2O3) prepared by vacuum reactive vaporisation under the oxygen pressure between 1 x 10 <-2> to 2 x 10 <-2> Pa with the speed of layer growth between 0.5 and 1.5 nm/s per the base at the temperature between 200 and 300 degrees C in combination with silicon layers (Si) vaporised in high vacuum at the pressure under 2 x 10 <-3> with the speed of layer growth between 2 and 5 nm/s at the temperature between 200 and 300 degrees C. These systems of layers indicate low values of optical absorption in comparison with layers of commonly used titanic and silicon oxides (Ti02, Si02) in the introduced field of wave lengths and also good mechanical and chemical resistance.

Description

Předmětem vynálezu je použiti kombinace vakuově napařovaných vrgtev oxidu hlinitého (Al2O3) a křemíku (Si),' které ge vyznačuji nizkou optickou absorpci v oboru vlnových délek 2,7 až 3,'5 jim,1 pro přípravu interferenčních systémů vrstev pro uvedený obor vlnových délek.The invention uses a combination of vacuum vrgtev steamed alumina (Al 2 O 3) and silicon (Si) 'ge which has low optical absorption at wavelengths from 2.7 to 3', 5 microns, 1 for the production of interference systems for the layers said wavelength range.

Laserová zařízení pracující při vlnových délkách v okolí 3 pm (například lasery na bázi YAGjEr) vyžaduji pro svoji funkci použiti optických prvků aa systémy interferenčních vrstev s nízkými optickými ztrátami,’ vysokou odolnosti vůči intenzivnímu optickému zářeni a s dobrou mechanickou a chemickoklimatickou odolnosti. Interferenční zrcadla a dalši tenkovrstvové prvky pro použiti v oblaeti vlnových délek 2,7 až 3,5 μια ae zhotovuji-obvykle z vakuově napařovaných systémů vrstev fluoridů, sirniků a selenidů kovů,’ popřípadě i některých halogenidů. Nevýhodou těchto vrstev Je jejich nízká mechanická,' chemická a klimatická odolnost. Vrstvy běžně používaných oxidů titaničitých,křemičitých a zirkoničitých TiO^, SiO^,' ZrO^) připravované reaktivním vakuovým napařovánlm, které máji vyhovující mechanické vlastnosti a chemickou odolnost, vykazuji v oblasti vlnových délek 2,7 až 3,5 .um optickou absorpci, která znemožňuje Jejich funkci. K přípravě vrstev z těchto materiálů bez nežádoucí absorpce v tomto oboru vlnových délek Je třeba použít technologii iontového naprašováni,' popřípadě jinou iontovou technologii, které však nejsou běžně doetupnó.Laser devices operating at 3 nm wavelengths (eg YAGjEr based lasers) require the use of optical elements and interference layer systems with low optical loss, high resistance to intense optical radiation, and good mechanical and chemical-climatic resistance. Interference mirrors and other thin-film elements for use in the wavelength range of 2.7 to 3.5 μια and are made-usually from vacuum-vaporized systems of layers of metal fluorides, sulfides and selenides, possibly even some halides. The disadvantage of these layers is their low mechanical, chemical and climatic resistance. The layers of commonly used titanium, silicon and zirconium oxides (TiO 2, SiO 2, ZrO 2) prepared by reactive vacuum vapor deposition, having satisfactory mechanical properties and chemical resistance, exhibit optical absorption in the wavelength range of 2.7 to 3.5 µm. that disables their function. In order to prepare layers of these materials without undesirable absorption in this wavelength range, ion sputtering technology or other ionic technology must be used but are not readily available.

Uvedené nevýhody Jsou z největší části odstraněny u interferenčních systémů vrstev zhotovených za použiti kombinace vrstev podle vynálezu, kterého podstata spočívá v tom,' že sestává ze střídavě vakuově napařených vrstev oxidu hlinitého (Al^Og) a křemíku (Si).These drawbacks are largely eliminated in layer interference systems made using the combination of layers according to the invention, which consists of alternating vacuum-vaporized alumina (Al 2 O 3) and silicon (Si) layers.

Bylo zjištěno a experimentálně ověřeno, že vrstvy oxidu hliníku (Al203) připravované vakuovým reaktivním napařovánlm elektronovým svazkem v kyeliku při tlaku 1 x 10~2 až 2 x 10”2 Pa při rychlostech depozice 0,5 až 1,5 nm/s na podložku o teplotě 200 až 300 °C, vykazuji v oblasti vlnových délek 2,7 až 3,5 pm na rozdíl od vrstev jiných oxidů zanedbatelnou optickou absorpci. Vrstvy oxidu hliníku (Al203) zhotovené za tlaku kyslíku 1 x 10 až 2 x 10“2 Pa bez přitomnoeti dueiku se vyznačuji, etejně Jako ve vakuu pěstované monokrystaly hliníku (Al203) temperované ve stejném prostředí Jako probíhá uvedený napařovací proces hliníkových vstav (Al203),< posunutím ultrafialové absorpční hrany ze 190 na 250 nm a zároveň zvýšením odolnosti vůči zářeni z 3 pm oblasti o vysoké energetické hustotě obvyklé v laserovém svazku. Takto zhotovené vrstvy hliníku (Al^Og) lze použit pro konstrukci interferenčních systémů vrstev Jako vratvy s nízkým indexem lomu. Oako materiál vrstev s vysokým indexem lomu lze použit čistý křemík (Si) napařovaný opět elektronovým svazkem ve vysokém “3 vakuu při tlaku pod 2 x 10 Pa rychlosti 2 až 5 nm/s opět na ohřátou podložku. Bylo zjištěno, že takto zhotovované systémy vrstev hlinik/křemik (AlgOg/Si) jsou vhodné pro přípravu vysoce odrazných polopropustných a dalších optických elementů pro laserovou optiku pracující v okoli vlnové délky 3 pm a vykazuji dobrou mechanickou i charaickoklimatickou odolnost.It has been found and experimentally verified that aluminum oxide (Al 2 0 3 ) layers prepared by a vacuum reactive electron beam vapor deposition in cyanobium at a pressure of 1 x 10 -2 to 2 x 10 2 Pa at deposition rates of 0.5 to 1.5 nm / s to a substrate having a temperature of 200 to 300 ° C, exhibits negligible optical absorption in the wavelength range of 2.7 to 3.5 µm, unlike other oxide layers. Aluminum oxide layers (Al203) made under oxygen pressure of 1 x 10 to 2 x 10 ' 2 Pa without taking due dilution are characterized by the same characteristics as vacuum-grown aluminum single crystals (Al20 3 ) tempered in the same environment as the vaporization process of aluminum inclusions (Al 2 0 3), <moving the ultraviolet absorption edge of 190 to 250 nm while increasing the radiation resistance of 3 pm, regions of high energy density in the conventional laser beam. The aluminum layers (Al 2 O 8) thus produced can be used for the construction of interference layer systems as low refractive index gates. Oako material of the high refractive index layers can be used pure silicon (Si) vaporized again by electron beam under high vacuum at a pressure below 2 x 10 Pa at a rate of 2 to 5 nm / s again on a heated support. It has been found that the aluminum / silicon (AlgOg / Si) layer systems thus produced are suitable for the preparation of highly reflective semipermeable and other optical elements for laser optics operating at a wavelength of 3 µm and exhibit good mechanical and charcoal-climatic resistance.

Popisované systémy vrstev Jaou vhodné také pro přípravu zrcadel,- optických děličů, filtrů a dalších optických prvků pro vlnové délky > 1,'2 pm,í přičemž vykazuji vyšši teplotní a časovou spektrální stabilitu, než systémy vrstev z běžně používaných oxldůoThe described film systems are also suitable for the preparation of mirrors, optical splitters, filters and other optical elements for wavelengths> 1, 2 µm and exhibit higher thermal and time spectral stability than the film systems of commonly used oxides.

Přiklad:Example:

Pro použiti v laseru na bázi YAG:Er pracujícím na vlnové délce 2,94 pm byla zhotovena zrcadla rezonétoru s odrazivosti p-99 % na opticky leštěných podložkách ze eklovlny BK 7 a eafiru a částečně propustné a odrazivosti cca 70 % na safírových podložkách. Systémy vrstev hlinik/křemik (AlgOg/Si) obsahuji sedm respektive čtyři vrstvy o tloušfkéch 0,'46 pm oxidu hliníku (Al203) a 0,*21pm křeníku (Si) pro zrcadlo s odrazivosti >-99 %, respektive 70 %,· přičemž systém vrstev začíná vretvou křemíku (Si) na podložce. Zrcadla byla ověřena v provozu na vzorku YAGiEr laseru, kde bylo dosaženo při jejich použiti výstupní energie 100 mO v pulsu. Pro srovnáni: při nahrazeni vysoce odrazného zrcadla kovovým zrcadlem s odrážející vrstvou zlata poklesla dosažitelná výstupní energie o 25 %,For use in a 2.74 µm YAG: Er laser, resonator mirrors with p-99% reflectivity on optically polished BK 7 and Ephirium Eel Wool substrates and partially transmittance and about 70% reflectance on sapphire mats were made. Systems of layers of aluminum / silicon (AlgOg / Si) comprises seven or four layers of tloušfkéch 0 '46 pm alumina (Al 2 0 3) 0 * silicon produces 21p m (Si) for a mirror with a reflectivity> -99%, respectively, 70%, wherein the layer system starts with a silicon (Si) layer on the substrate. The mirrors were verified in operation on a YAGiEr laser sample, where they achieved an output energy of 100 mO per pulse. For comparison: when the highly reflective mirror is replaced with a metal mirror with a reflecting layer of gold, the available output energy has decreased by 25%,

CS 274107 BlCS 274107 Bl

Claims (2)

PREDMET VYNALEZUOBJECT OF THE INVENTION Způsob výroby kombinovaných tenkých vrstev oxidu hlinitého a křemíku v interferenčních systémech vrstev pro obor vlnových délek 2,7 až 3,5 pm nanesených na podložku vyznačující se tim, ža sa tvoří Jednak z vrstev oxidu hlinitého (Al_0_) připravovanýchProcess for producing combined thin layers of alumina and silicon in interfering layer systems for the wavelength range 2.7-3.5 µm deposited on a substrate characterized in that it is formed on the one hand of alumina layers (Al_0_) prepared -2 —2 vakuovým reaktivním napařováním za tlaku kyslíku 1x10 až 2x10 Pa při rychlosti růstu vrstvy 0,15 až 1,5 nra/s a teplotě podložky 200 až 300 °C, a jednak z vrstev křemíku (Si) připravovaných vakuovým napařováním za tlaku zbytkových plynů pod 2x10 Pa při rychlosti růstu vrstvy 2 až 5 nm/9 a teplotě podložky 200 až 300 °C.'-2 - 2 by vacuum reactive vapor deposition at 1x10 to 2x10 Pa at a layer growth rate of 0.15 to 1.5 nra / s and a substrate temperature of 200 to 300 ° C, and from silicon (Si) layers prepared by vacuum vapor deposition at residual pressure gasses below 2x10 Pa at a layer growth rate of 2 to 5 nm / 9 and a substrate temperature of 200 to 300 ° C.
CS281489A 1989-05-10 1989-05-10 Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range CS274107B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS281489A CS274107B1 (en) 1989-05-10 1989-05-10 Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS281489A CS274107B1 (en) 1989-05-10 1989-05-10 Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS281489A1 CS281489A1 (en) 1990-08-14
CS274107B1 true CS274107B1 (en) 1991-04-11

Family

ID=5366340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS281489A CS274107B1 (en) 1989-05-10 1989-05-10 Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS274107B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS281489A1 (en) 1990-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3853386A (en) Low-loss, highly reflective multilayer coating system formed of alternate highly refractive and low-refractive oxide layers
US5958605A (en) Passivating overcoat bilayer for multilayer reflective coatings for extreme ultraviolet lithography
Martin et al. Modification of the optical and structural properties of dielectric ZrO2 films by ion‐assisted deposition
US20220373723A1 (en) Optical element having a protective coating, method for the production thereof and optical arrangement
US20020043080A1 (en) Method to avoid striae in EUV lithography mirrors
JPH01105203A (en) Optical interference filter
JP2015194789A (en) Designed and fabricated fluoride coated elements for laser systems
KR20250174579A (en) Optical component and optical apparatus
WO1990002964A1 (en) Multilayer optical dielectric coating
JPH02306202A (en) Half mirror or beam splitter for soft X-rays and vacuum ultraviolet rays
Kozlowski et al. Optical coatings for high power lasers
CS274107B1 (en) Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range
Kolbe Laser induced damage thresholds of dielectric coatings at 193 nm and correlations to optical constants and process parameters
Callahan et al. Characteristics of deep-UV optics at 193 nm and 157 nm
Stenzel et al. Optical and mechanical properties of oxide UV coatings, prepared by PVD techniques
Saraf et al. Alternately stacked TiO2/Al2O3 multilayer based optical filter fabricated by electron beam evaporation technique
Rainer et al. Review of UV laser damage measurements at Lawrence Livermore National Laboratory
Macleod Thin film optical coatings
Miyata R&D Of Optics For High Power cw CO [sub] 2 [/sub] Lasers In The Japanese National Program
JPS5941163B2 (en) multilayer interference film
RU2778680C1 (en) Optical mirror
JP3253065B2 (en) Optical thin film
Tsai et al. Comparative study of ultraviolet-infrared cutoff filters prepared by reactive electron-beam deposition and reactive ion-assisted deposition
JPS61185986A (en) Reflector for laser
Rudisill Design/deposition process tradeoffs for high performance optical coatings in the DUV spectral region