DE102011054427A1 - Method for manufacturing optic element e.g. lens, in UV wavelength range, involves attaching porous layer by commonly applying two inorganic materials, and removing one of materials so that pores are formed in unremoved material - Google Patents

Method for manufacturing optic element e.g. lens, in UV wavelength range, involves attaching porous layer by commonly applying two inorganic materials, and removing one of materials so that pores are formed in unremoved material Download PDF

Info

Publication number
DE102011054427A1
DE102011054427A1 DE201110054427 DE102011054427A DE102011054427A1 DE 102011054427 A1 DE102011054427 A1 DE 102011054427A1 DE 201110054427 DE201110054427 DE 201110054427 DE 102011054427 A DE102011054427 A DE 102011054427A DE 102011054427 A1 DE102011054427 A1 DE 102011054427A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
porous
optical element
layer
wavelength range
layers
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE201110054427
Other languages
German (de)
Inventor
Konstantin Forcht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Laser Optics GmbH
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 Carl Zeiss Laser Optics GmbH filed Critical Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Priority to DE201110054427 priority Critical patent/DE102011054427A1/en
Publication of DE102011054427A1 publication Critical patent/DE102011054427A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • G02B1/113Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115Multilayers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/107Porous materials, e.g. for reducing the refractive index

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

The method involves providing an antireflection coating (51) with a layer made of porous material. A porous layer (56) is attached by commonly applying two inorganic materials. One of the materials is removed so that pores are formed in unremoved material. Two layers are attached on a substrate (50) as the antireflection coating. The inorganic materials are simultaneously applied or as alternating thin layers. Refraction indexes of layers of a partial layer system (52) are smaller than refraction indexes of layers of another partial layer system. An independent claim is also included for an optic element.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf solche optische Elemente. The present invention relates to a method for producing an optical element for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating comprising at least one layer of porous material. Furthermore, the invention relates to such optical elements.

Zur besseren Ausnutzung von vorhandener Strahlungsintensität durch optische Elemente im beispielsweise ultravioletten, aber auch sichtbaren oder nahinfraroten Wellenlängenbereich werden optische Elementen üblicherweise mit Antireflexionsbeschichtungen versehen. Diese können einlagig oder mehrlagig ausgestaltet sein. Insbesondere bei mehrlagigen Antireflexionsbeschichtungen arbeitet man mit Lagensystemen aus alternierend angeordneten Lagen aus im verwendeten Wellenlängenbereich höher oder niedriger brechenden Materialien. Ein Ansatz besteht darin, über destruktive Interferenz der an Lagengrenzen reflektierten Teilstrahlen die Gesamtreflexion zu reduzieren. Ein anderer Ansatz besteht darin, eine poröse, in der Regel einlagige Antireflexionsbeschichtung vorzusehen, um einen Brechungsindex möglichst nahe dem Brechungsindex des umgebenden Mediums zu erreichen. Solche porösen Lagen werden in der Regel über Sol-Gel-Verfahren hergestellt. Bei den optischen Elementen kann es sich beispielsweise um Linsen, Strahlteiler, Fenster oder Prismen handeln. For better utilization of existing radiation intensity by optical elements in the ultraviolet, but also visible or near-infrared wavelength range, optical elements are usually provided with antireflection coatings. These can be single-layered or multi-layered. Particularly in the case of multilayer antireflection coatings, it is possible to use layer systems composed of alternatingly arranged layers of materials which are higher or lower in the wavelength range used. One approach is to reduce the total reflection through destructive interference of the partial beams reflected at ply boundaries. Another approach is to provide a porous, typically single-layer anti-reflection coating to achieve a refractive index as close as possible to the refractive index of the surrounding medium. Such porous layers are usually prepared by sol-gel processes. The optical elements may be, for example, lenses, beam splitters, windows or prisms.

Aus der WO 2008/148462 A1 ist bekannt, eine Antireflexionsoberfläche auf einem optischen Element für den ultravioletten Wellenlängenbereich zu schaffen, indem Nanostrukturen in die Substratoberfläche des optischen Elements geätzt werden, wobei auf Ätzmasken verzichtet wird. In weiteren Varianten kann zunächst die Substratoberfläche beschichtet werden und die Nanostruktur in die Beschichtung geätzt werden. Die Nanostruktur führt zu einer Dichtereduzierung des Materials und damit zu einer Verringerung des effektiven Brechungsindex. Besonders bevorzugt wird das Ätzen durch Plasmaätzen oder Ionenstrahlätzen durchgeführt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, in passender Gasatmosphäre ein plasmagestütztes anisotropes Ätzen durchzuführen. From the WO 2008/148462 A1 It is known to provide an anti-reflection surface on an optical element for the ultraviolet wavelength range by etching nanostructures into the substrate surface of the optical element, omitting etch masks. In further variants, the substrate surface can first be coated and the nanostructure etched into the coating. The nanostructure leads to a reduction in the density of the material and thus to a reduction in the effective refractive index. Particularly preferably, the etching is carried out by plasma etching or ion beam etching. It has proven to be advantageous to carry out a plasma-supported anisotropic etching in a suitable gas atmosphere.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Möglichkeit der Herstellung eines optischen Elements für den ultravioletten Wellenlängenbereich mit Antireflexionsbeschichtung, insbesondere mit mindestens einer porösen Lage bereitzustellen. It is an object of the present invention to provide a further possibility of producing an ultraviolet wavelength optical element with antireflection coating, in particular with at least one porous layer.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, wobei die poröse Lage aufgebracht wird, indem zwei anorganische Materialien gemeinsam aufgebracht werden und anschließend eines der Materialien entfernt wird, so dass sich im nicht entfernten Material Poren ausbilden. This object is achieved by a method for producing an optical element for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating comprising at least one layer of porous material, wherein the porous layer is applied by applying two inorganic materials together and then one of the materials is removed, so that pores are formed in the material not removed.

Es hat sich herausgestellt, dass durch das gemeinsame Aufbringen von zwei anorganischen Materialien, die sich unterschiedlich gut entfernen lassen, zur Bildung einer porösen Lage durch Wahl des Verhältnisses beider Materialien zueinander der Porenanteil und damit der resultierende Brechungsindex dieser Lage bei relativ geringem Aufwand recht gut steuern lässt. Von großem Vorteil ist, dass sich überraschenderweise unmittelbar poröse anorganische Lagen herstellen lassen und ganz auf organische Materialien verzichtet werden kann. Insbesondere bei kürzerwelliger ultravioletter Strahlung und bei höheren Strahlungsintensitäten im ultravioletten Wellenlängenbereich können keine organischen Materialien auf optischen Elementen eingesetzt werden, da sie insbesondere ultraviolette Strahlung stark absorbieren und nicht langzeitstabil sind. It has been found that the co-application of two inorganic materials, which can be removed differently well, to form a porous layer by choosing the ratio of the two materials to each other control the pore content and thus the resulting refractive index of this layer quite easily with relatively little effort leaves. It is of great advantage that, surprisingly, porous inorganic layers can be produced directly and organic materials can be completely dispensed with. Particularly in the case of shorter-wave ultraviolet radiation and at higher radiation intensities in the ultraviolet wavelength range, it is not possible to use organic materials on optical elements, since they in particular strongly absorb ultraviolet radiation and are not long-term stable.

Das Aufbringen der beiden Materialien kann dabei über beliebige Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD-Verfahren) oder der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD-Verfahren) oder deren Kombinationen in üblicher, dem Fachmann bekannter Weise stattfinden. Bei dem anschließenden Entfernen des einen Materials bilden sich in dem nicht entfernten Material kleine bis kleinste Hohlräume aus, so dass die resultierende Lage aus nicht entferntem Material porös ist und bei gleicher Wellenlänge einen niedrigeren Brechungsindex aufweist, als wenn es nicht porös wäre. Bedingt durch das gemeinsame Aufbringen der zwei Materialien sind die Poren in der resultierenden porösen Lage gleichmäßiger verteilt als beispielsweise die über Plasmaätzen eingebrachten Nanostrukturen, die oft eine eher säulenartige Struktur aufweisen und im Gegensatz zu den nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren hergestellten porösen Lagen sehr empfindlich sind, so dass sie sich beispielsweise nicht durch Abwischen reinigen lassen. The application of the two materials can take place via any method of chemical vapor deposition (CVD method) or physical vapor deposition (PVD method) or combinations thereof in a conventional manner known in the art. During the subsequent removal of the one material, small to very small cavities are formed in the material not removed, so that the resulting layer of material which has not been removed is porous and has a lower refractive index at the same wavelength than if it were not porous. Due to the co-application of the two materials, the pores in the resulting porous layer are more evenly distributed than, for example, the plasma deposited nanostructures, which often have a more columnar structure and are very sensitive unlike the porous layers made by the method proposed herein. so they can not be cleaned by wiping, for example.

Es sei darauf hingewiesen, dass hier und im Folgenden zwar von zwei aufgebrachten Materialien die Rede ist, dies aber nicht als exakt zwei Materialien zu verstehen ist. Je nach Materialwahl für die resultierende poröse Lage, beispielsweise wenn es sich um keine reine Substanz, sondern um eine Verbindung handelt, kann es von Vorteil sein, wenn diese Verbindung erst durch Aufbringen der dafür notwendigen Einzelkomponenten gebildet wird. Ebenso kann dies für das zu entfernende Material gelten, insbesondere wenn bestimmte Verbindungen oder Mischungen sich besonderes gut entfernen lassen. It should be noted that here and in the following of two applied materials is mentioned, but this is not to be understood as exactly two materials. Depending on the choice of material for the resulting porous layer, for example, if it is not a pure substance, but a compound, it may be advantageous if this compound is formed only by applying the necessary individual components. Likewise, this may apply to the material to be removed, especially if certain compounds or mixtures are particularly easy to remove.

In bevorzugten Ausführungsformen werden als Antireflexionsbeschichtung mindestens zwei Lagen auf ein Substrat aufgebracht und wird die vom Substrat am weitesten entfernte Lage als poröse Lage aufgebracht, wobei als nicht zu entfernendes Material ein im Wellenlängenbereich des optischen Elements, d.h. im Wellenlängenbereich, für den das optische Element ausgelegt ist, niedrigbrechendes Material aufgebracht wird. Somit lässt sich eine herkömmliche ein- oder mehrlagige Antireflexionsbeschichtung aus nicht porösem Material in ihrer Antireflexionswirkung durch das Vorsehen mindestens einer porösen Lage an der Grenzfläche zum umgebenden Medium hin weiter verbessern, da die mindestens eine poröse Lage einen besonders niedrigen Brechungsindex aufweist und dadurch eine besonders effektive Antireflexionswirkung durch destruktive Interferenz oder durch einen graduellen Übergang des Brechungsindexes vom Substrat über die herkömmliche Antireflexionsbeschichtung zum umgebenden Medium, d.h. z.B. Vakuum oder Luft erlaubt. In preferred embodiments, as antireflection coating, at least two layers are applied to a substrate, and the layer furthest from the substrate is applied as a porous layer, wherein as material not to be removed, one in the wavelength range of the optical element, i. In the wavelength range for which the optical element is designed, low refractive index material is applied. Thus, a conventional single or multi-layer antireflection coating of non-porous material can be further improved in its antireflection effect by providing at least one porous layer at the interface to the surrounding medium, since the at least one porous layer has a particularly low refractive index and thereby a particularly effective Antireflection effect by destructive interference or by a gradual transition of the refractive index from the substrate on the conventional antireflection coating to the surrounding medium, ie e.g. Vacuum or air allowed.

Vorteilhafterweise werden die zwei anorganischen Materialien simultan oder als alternierende dünne Lagen aufgebracht. Beim simultanen Aufbringen werden beide Materialien gleichzeitig aufgebracht, insbesondere durch CVD- und/oder PVD-Verfahren aufgedampft, so dass sich eine Mischlage aus beiden Materialien ausbildet. Alternativ hat es sich bewährt, die beiden Materialien als alternierende dünne Lagen aufzubringen, insbesondere sie durch CVD- und/oder PVD-Verfahren aufzudampfen, wobei die Lagen so dünn sein sollten, dass sich durch Interdiffusion an den Grenzflächen ebenfalls eine Mischlage aus beiden Materialien ausbildet. Advantageously, the two inorganic materials are applied simultaneously or as alternating thin layers. In simultaneous application, both materials are applied simultaneously, in particular vapor-deposited by CVD and / or PVD processes, so that a mixed layer of both materials is formed. Alternatively, it has proven useful to apply the two materials as alternating thin layers, in particular vapor-deposited by CVD and / or PVD methods, the layers should be so thin that forms by interdiffusion at the interfaces also a mixed layer of both materials ,

Bevorzugt wird das zu entfernende Material chemisch oder chemisch-physikalisch entfernt. Bei chemischen Verfahren werden insbesondere nasschemische Verfahren bevorzugt, beispielsweise die Verwendung von Wasser als Lösungsmittel. Dadurch wird der Aufwand beim Entfernen des einen Materials besonders gering gehalten. Beim Einsatz von nasschemischen Entfernungsverfahren werden vorteilhafterweise die beiden Materialien insbesondere danach ausgesucht, dass sie unterschiedliche Löslichkeiten aufweisen. Bei chemisch-physikalischen Verfahren werden insbesondere Trockenätzverfahren, beispielsweise reaktives Ionenätzen oder Plasmaätzen eingesetzt. Beim Einsatz von Trockenätzverfahren werden vorteilhafterweise die beiden Materialien insbesondere danach ausgesucht, dass sie unterschiedliche Ätzraten für das gewählte Trockenätzverfahren aufweisen. Besonders vorteilhaft ist außerdem, die beiden Materialien auch danach auszuwählen, dass beide einen eher niedrigeren Brechungsindex in dem Wellenlängenbereich aufweisen, in dem das optische Element eingesetzt werden soll. Dies hat sich insbesondere bei porösen Lagen bewährt, bei dem das eine Material gezielt oder aus verfahrenstechnischen Gründen nicht vollständig entfernt ist. Preferably, the material to be removed is removed chemically or chemically-physically. In chemical processes, in particular wet-chemical processes are preferred, for example the use of water as solvent. As a result, the effort when removing the one material is kept very low. When wet-chemical removal processes are used, the two materials are advantageously selected in particular according to their different solubilities. In chemical-physical processes, in particular dry etching processes, for example reactive ion etching or plasma etching, are used. When dry etching methods are used, the two materials are advantageously chosen, in particular, for having different etching rates for the selected dry etching method. It is also particularly advantageous to also select the two materials according to that both have a rather lower refractive index in the wavelength range in which the optical element is to be used. This has proven particularly useful in porous layers, in which the one material targeted or procedural reasons is not completely removed.

In einem weiteren Aspekt wird diese Aufgabe durch ein optisches Element für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, gelöst werden, das nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt ist. In a further aspect, this object is achieved by an optical element for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating comprising at least one layer of porous material, which is prepared by the described method.

Insbesondere kann durch u.a. dieses Verfahren ein optisches Element für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich hergestellt werden, dessen Antireflexionsbeschichtung ein erstes Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus alternierend im Wellenlängenbereich des optischen Elements höher und niedriger brechenden Materialien auf einem Substrat aufweist und ein zweites, vom Substrat weiter entferntes Teillagensystem aus einer oder mehreren porösen Lagen, wobei die mindestens eine poröse Lage auf einem im Wellenlängenbereich des optischen Elements niedriger brechenden Material basiert. In particular, by u.a. this method produces an optical element for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range whose antireflection coating comprises a first part-layer system of non-porous layers of materials which alternate in the wavelength range of the optical element higher and lower refractive materials on one substrate and a second, from the substrate further removed part-layer system of one or more porous layers, wherein the at least one porous layer is based on a lower refractive in the wavelength range of the optical element material.

Bei dem ersten Teillagensystem handelt es sich um eine herkömmliche Antireflexionsbeschichtung ohne poröse Lagen, die mittels herkömmlicher Beschichtungsverfahren hergestellt werden. Darüber wird das zweite Teillagensystem aus mindestens einer porösen Lage aufgebracht, damit die Differenz zwischen resultierendem Brechungsindex des ersten Teillagensystems und Brechungsindex des umgebenden Medium im Wellenlängenbereich des optischen Elements reduziert wird, was die Reflexion an der Grenzfläche zum umgebenden Medium zusätzlich reduziert. Somit lässt sich eine herkömmliche ein- oder mehrlagige Antireflexionsbeschichtung aus nicht porösem Material in ihrer Antireflexionswirkung durch das Vorsehen mindestens einer porösen Lagen an der Grenzfläche zum umgebenden Medium hin weiter verbessern, da die mindestens eine poröse Lage einen besonders niedrigen Brechungsindex aufweist und dadurch einen graduellen Übergang des Brechungsindex des Substrats über den resultierenden Brechungsindex der herkömmlichen ein- oder mehrlagigen Antireflexionsbeschichtung zum Brechungsindex des umgebenden Mediums erlaubt. The first part-layer system is a conventional antireflection coating without porous layers made by conventional coating techniques. In addition, the second part-layer system is applied from at least one porous layer so that the difference between the resulting refractive index of the first part-system and the refractive index of the surrounding medium in the wavelength range of the optical element is reduced, which additionally reduces the reflection at the interface with the surrounding medium. Thus, a conventional single or multi-layer antireflection coating of non-porous material can be further improved in its antireflection effect by providing at least one porous layer at the interface with the surrounding medium since the at least one porous layer has a particularly low refractive index and thereby a gradual transition the refractive index of the substrate over the resulting refractive index of the conventional single or multilayer antireflection coating allows to the refractive index of the surrounding medium.

Bevorzugt weist das zweite Lagensystem zwei oder mehr poröse Lagen auf, wobei der Brechungsindex der dem Substrat am nächsten angeordnete porösen Lagen am höchsten aller porösen Lagen ist und der Brechungsindex jeder weiteren porösen Lagen kontinuierlich geringer ist. Dadurch kann ein stetig abnehmender Brechungsindexgradient zum umgebenden Medium hin möglichst gut angenähert, was sich positiv auf die Unterdrückung der Reflexion an der Grenzfläche vom optischen Element zum umgebenden Medium auswirkt. The second ply system preferably has two or more porous layers, the refractive index of the porous layers arranged closest to the substrate being at the highest of all porous layers and the refractive index of each further porous layer being continuously lower. As a result, a steadily decreasing refractive index gradient approaches as closely as possible to the surrounding medium, which has a positive effect on the suppression of the reflection at the interface from the optical element to the surrounding medium.

Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die optische Dicke des zweiten Teillagensystems kleiner als die Hälfte der Wellenlänge ist, für die das optische Element ausgelegt ist. Dadurch kann vermieden werden, dass das zweite Teillagensystem eventuell zu erhöhter Absorption führt, die wie eine zu hohe Reflexion die erwünscht hohe Transmission beeinträchtigen könnte. It has proven to be advantageous if the optical thickness of the second part-system is less than half the wavelength for which the optical element is designed. This can avoid that the second partial system may lead to increased absorption, which could affect the desired high transmission as too high a reflection.

Bevorzugt sind die Brechungsindizes der Lagen des zweiten Teillagensystems kleiner als die Brechungsindizes der Lagen des ersten Teillagensystems. Dies hat sich insbesondere bei umgebenden Medien wie Vakuum oder Luft, bei denen der Brechungsindex nahe 1 liegt, bewährt, da normale anorganische Materiallagen ohne Poren in den Wellenlängenbereichen des optischen Elements, insbesondere wenn dieser im Ultravioletten liegt, einen Brechungsindex von deutlich größer 1 aufweisen. Auf diese Weise kann besonders gut ein gradueller Übergang des Brechungsindex zum umgebenden Medium angenähert werden. The refractive indices of the layers of the second part-system are preferably smaller than the refractive indices of the layers of the first part-system. This has proven particularly useful in ambient media such as vacuum or air, where the refractive index is close to 1, since normal inorganic material layers without pores in the wavelength ranges of the optical element, especially if it is in the ultraviolet, have a refractive index of significantly greater than 1. In this way, a gradual transition of the refractive index to the surrounding medium can be approximated particularly well.

In bevorzugten Ausführungsformen weist das erste Teillagensystem nicht mehr als eine Lage auf, deren Brechungsindex im Wellenlängenbereich des optischen Elements größer als das 1,25-fache des Brechungsindexes des Substrats ist. Bei optischen Elementen, die für Wellenlängen kleiner ca. 250 nm ausgelegt sind, weist das erste Teillagensystem bevorzugt nicht mehr als eine Lage auf, deren Brechungsindex im Wellenlängenbereich des optischen Elements größer als der Brechungsindex des Substrats ist. Dadurch können besonders breitbandige Antireflexionsbeschichtungen erhalten werden, die auch über große Einfallswinkelintervalle breitbandig sind, sowie schmalbandige Antireflexionsbeschichtungen, die auch bei sehr großen Einfallswinkeln noch ihre Wirkung behalten. In preferred embodiments, the first part-layer system has no more than one layer whose refractive index in the wavelength range of the optical element is greater than 1.25 times the refractive index of the substrate. For optical elements which are designed for wavelengths less than about 250 nm, the first part-layer system preferably has no more than one layer whose refractive index in the wavelength range of the optical element is greater than the refractive index of the substrate. As a result, it is possible to obtain particularly broadband antireflection coatings which are also broadband over large incident angle intervals, as well as narrowband antireflection coatings which retain their effect even at very large angles of incidence.

Vorteilhafterweise weist das erste Teillagensystem als höher brechendes Material eines oder mehrere der Gruppe Lanthanfluorid, Gadoliniumfluorid, Neodymfluorid, Ytterbiumfluorid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Zirkonoxid, Nioboxid, Scandiumoxid, Ytterbiumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid auf und als niedriger brechendes Material eines oder mehrere der Gruppe Aluminiumfluorid, Chiolith, Cryolith, Natriumfluorid, Magnesiumfluorid, Lithiumfluorid, Siliziumdioxid, Yttriumfluorid, Kalziumfluorid, Bariumfluorid. Basierend auf diesen Materialien lassen sich Antireflexionsbeschichtungen mit besonders guter Reflexionsunterdrückung erhalten. Advantageously, the first part-layer system comprises as higher-refractive-index material one or more of lanthanum fluoride, gadolinium fluoride, neodymium fluoride, ytterbium fluoride, aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, scandium oxide, ytterbium oxide, lanthanum oxide, tantalum oxide and as lower refractive material one or more of the group aluminum fluoride, Chiolite, cryolite, sodium fluoride, magnesium fluoride, lithium fluoride, silica, yttrium fluoride, calcium fluoride, barium fluoride. Based on these materials, antireflection coatings with particularly good reflection suppression can be obtained.

Vorteilhafterweise weist das optische Element bzw. das zweite Teillagensystem als Material der einen oder mehreren porösen Lagen Magnesiumfluorid und/oder Siliziumdioxid auf. Magnesiumfluorid und Siliziumdioxid weisen nicht nur im ultravioletten, sichtbaren und nahinfraroten Wellenlängenbereich, insbesondere zwischen 180 nm und 800 nm besonders niedrige Brechungsindizes auf, sondern lassen sich sowohl beim Aufbringen als auch beim Entfernen besonders einfach handhaben. Advantageously, the optical element or the second partial layer system as the material of the one or more porous layers of magnesium fluoride and / or silicon dioxide. Magnesium fluoride and silicon dioxide have particularly low refractive indices not only in the ultraviolet, visible and near-infrared wavelength range, in particular between 180 nm and 800 nm, but can be handled particularly easily both during application and during removal.

Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen The present invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment. Show this

1 bis 4 Flussdiagramme zu vier verschiedenen Ausführungsbeispielen zum hier vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweisen; 1 to 4 Flowcharts for four different embodiments of the proposed method for the production of optical elements for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an anti-reflection coating having at least one layer of porous material;

5a, b ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel eines optischen Elementes; 5a , b a first and a second embodiment of an optical element;

6a–e die Reflexion in Prozent bei 193 nm in Abhängigkeit vom Einfallswinkel für s-polarisierte Strahlung, p-polarisierte Strahlung und unpolarisierte Strahlung bei verschiedenen Ausführungsformen eines optischen Elementes; 6a -E percent reflection at 193 nm versus angle of incidence for s-polarized radiation, p-polarized radiation and unpolarized radiation in various embodiments of an optical element;

7a–e die Reflexion für unpolarisierte Strahlung im Wellenbereich von 200 bis 400 nm für verschiedene Einfallswinkel bei verschiedenen Ausführungsformen eines optischen Elementes; 7a -E the reflection for unpolarized radiation in the wavelength range of 200 to 400 nm for different angles of incidence in various embodiments of an optical element;

8a–f die Reflexion für unpolarisierte Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 750 nm für verschiedene Einfallswinkel bei unterschiedlichen Ausführungen des optischen Elementes; 8a F the reflection for unpolarized radiation in the wavelength range between 380 nm and 750 nm for different angles of incidence in different embodiments of the optical element;

9a–e die Reflexion für unpolarisierte Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 750 nm und 1400 nm für verschiedene Einfallswinkel bei unterschiedlichen Ausführungen eines optischen Elementes; und 9a -E the reflection for unpolarized radiation in the wavelength range between 750 nm and 1400 nm for different angles of incidence in different embodiments of an optical element; and

10a–e die Reflexion für unpolarisierte Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 250 nm und 500 nm für unterschiedliche Einfallswinkel bei verschiedenen Ausführungsformen eines optischen Elementes. 10a -E the reflection for unpolarized radiation in the wavelength range between 250 nm and 500 nm for different angles of incidence in various embodiments of an optical element.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von optischen Elementen für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt 101 wurde mit herkömmlichen Beschichtungsverfahren ein erstes Teillagensystem aufgebracht, das bereits reflexionsunterdrückende Eigenschaften aufweist. In einem weiteren Schritt 103 wurden bei Temperaturen von ca. 250° C und einem Druck von 1·10–6 mbar bis 5·10–4 mbar Magnesiumfluorid und Siliziumdioxid gleichzeitig auf die Oberfläche des ersten Teillagensystems aufgedampft. Als Mischungsverhältnis wurde ein Verhältnis der Aufdampfraten eingestellt, bei dem auf einen Teil Magnesiumfluorid 0,25 bis 1,0 Teile Siliziumdioxid kamen. Somit wurde eine MgF2/SiO2-Mischschicht mit einem SiO2-Gehalt von etwa 20 Vol.-% bis 50 Vol.-% erzeugt. Der Gehalt des einen oder anderen der Mischschicht kann über GX = R2/(R1 + R2) abgeschätzt werden, wobei GX der Volumenanteil an Material X mit X gleich 1 oder 2 ist und R1 und R2 die Aufdampfraten jeweils der Materialien 1 und 2 sind. In 1 is a first embodiment for carrying out the method for producing optical elements for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating having at least one layer of porous material, shown schematically. In a first step 101 For example, a first part-layer system which already has reflection-suppressing properties was applied by conventional coating methods. In a further step 103 At temperatures of about 250 ° C and a pressure of 1 × 10 -6 mbar to 5 × 10 -4 mbar magnesium fluoride and silicon dioxide were vapor-deposited simultaneously on the surface of the first part-system. As the mixing ratio, a ratio of the vapor deposition rates was set at which 0.25 to 1.0 part of silica came for one part of magnesium fluoride. Thus, an MgF 2 / SiO 2 mixed layer having an SiO 2 content of about 20% by volume to 50% by volume was produced. The content of one or the other of the mixed layer can be estimated by GX = R2 / (R1 + R2), where GX is the volume fraction of material X where X is 1 or 2 and R1 and R2 are the vapor deposition rates of materials 1 and 2, respectively.

In einem anschließenden Schritt 105 wurde der in der entstandenen Mischschicht enthaltene Siliziumdioxidanteil durch ein Trockenätzverfahren herausgelöst, so dass sich eine poröse Magnesiumfluoridlage ausbildete. Bevorzugt benutzt man ein isotropes Ätzverfahren. Bewährt hat sich beispielsweise Plasmaätzen mit Tetrafluormethan als Ätzgas. Eine so hergestellte Magnesiumfluoridlage mit einem Porenanteil von 20 Vol.-% weist beispielsweise bei einer Wellenlänge von 266 nm einen Brechungsindex von ca. 1,32 auf. Der Porenanteil lässt sich durch einen höheren Siliziumdioxidanteil in der Mischschicht bzw. bei bereits höherem Siliziumdioxidanteil durch eine vollständigere Entfernung des Siliziumdioxids aus dem Magnesiumfluoridmatrix erhöhen und damit der Brechungsindex weiter reduzieren. In a subsequent step 105 The silica contained in the resulting mixed layer was dissolved out by a dry etching method to form a porous magnesium fluoride layer. Preferably, an isotropic etching process is used. For example, plasma etching with tetrafluoromethane as the etching gas has proven itself. A magnesium fluoride layer produced in this way with a pore content of 20% by volume exhibits, for example, a refractive index of about 1.32 at a wavelength of 266 nm. The porosity can be increased by a higher silicon dioxide content in the mixed layer or at an already higher silicon dioxide content by a more complete removal of the silicon dioxide from the magnesium fluoride matrix and thus further reduce the refractive index.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von optischen Elementen für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt 201 wurde ebenfalls mit herkömmlichen Beschichtungsverfahren ein erstes Teillagensystem aufgebracht, das bereits reflexionsunterdrückende Eigenschaften aufweist. In einem weiteren Schritt 203 wurden bei Temperaturen von ca. 250° C und einem Druck von 1·10–6 mbar bis 5·10–4 mbar Natriumfluorid und Siliziumdioxid gleichzeitig auf die Oberfläche des ersten Teillagensystems aufgedampft. Als Mischungsverhältnis wurde ein Verhältnis der Aufdampfraten eingestellt, bei dem auf einen Teil Siliziumdioxid 0,4 bis 1,5 Teile Natriumfluorid kamen. Somit wurde eine SiO2/NaF-Mischschicht mit einem NaF-Gehalt von etwa 29 Vol.-% bis 60 Vol.-% erzeugt. In 2 is a second embodiment for carrying out the method for producing optical elements for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating having at least one layer of porous material, shown schematically. In a first step 201 For example, a first part-system which already has reflection-suppressing properties has also been applied by conventional coating methods. In a further step 203 were at temperatures of about 250 ° C and a pressure of 1 · 10 -6 mbar to 5 · 10 -4 mbar sodium fluoride and silicon dioxide vapor-deposited simultaneously on the surface of the first part-system. As a mixing ratio, a ratio of the vapor deposition rates was set at which 0.4 to 1.5 parts of sodium fluoride came to one part of silica. Thus, an SiO 2 / NaF mixed layer having a NaF content of about 29% by volume to 60% by volume was produced.

In einem anschließenden Schritt 205 wurde aus der entstandenen Mischschicht der Natriumfluoridanteil nasschemisch herausgelöst. Als Lösungsmittel hat sich Wasser bewährt. Die Lösungsrate kann durch eine Erwärmung des Lösungsmittels erhöht werden. Positiv hat sich auch ausgewirkt, kontinuierlich reines Lösungsmittel, beispielsweise vollentsalztes Wasser zuzuführen, um eine Sättigung des Lösungsmittels mit dem herauszulösenden Material zu vermeiden. Eine so hergestellte poröse Siliziumdioxidlage mit einem Porenanteil von 36 Vol.-% weist bei 266 nm einen Brechungsindex von 1,32 auf. Der Brechungsindex lässt sich über den Porenanteil beeinflussen. Dazu können der Natriumfluoridanteil und/oder der Grad der Entfernung des Natriumfluoridanteils variiert werden. In a subsequent step 205 From the resulting mixed layer, the sodium fluoride content was removed wet-chemically. As a solvent, water has been proven. The dissolution rate can be increased by heating the solvent. It has also been beneficial to continuously supply pure solvent, for example demineralized water, in order to avoid saturation of the solvent with the material to be dissolved out. A porous silica sheet thus prepared having a pore content of 36% by volume has a refractive index of 1.32 at 266 nm. The refractive index can be influenced via the pore fraction. For this purpose, the sodium fluoride content and / or the degree of removal of the sodium fluoride portion can be varied.

In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von optischen Elementen für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt 301 wurde mit herkömmlichen Beschichtungsverfahren ein erstes Teillagensystem aufgebracht, das bereits reflexionsunterdrückende Eigenschaften aufweist. In einem weiteren Schritt 303 wurden bei Temperaturen von ca. 250° C und einem Druck von 1·10–6 mbar bis 5·10–4 mbar Magnesiumfluorid und Siliziumdioxid alternierend als dünne Einzellagen aufgedampft. Das Verhältnis der Einzellagendicken von Magnesiumfluorid zu Siliziumdioxid betrug 1:0,25 bis 1:1. Die Einzellagendicken wurde dabei so gewählt, dass sie in der Größenordnung der Rautiefe der jeweiligen Grenzflächen lagen. Typischerweise liegen sie im Subnanometerbereich. Dadurch wird eine hinreichende Durchmischung der Einzellagenabfolge zu einer Mischschicht erreicht. Im vorliegenden Beispiel wurde die Dicke der Magnesiumfluoridlagen als etwa 0,5 nm und die der Siliziumdioxidlagen entsprechend dünner eingestellt. In 3 is a third embodiment for carrying out the method for producing optical elements for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating having at least one layer of porous material, shown schematically. In a first step 301 For example, a first part-layer system which already has reflection-suppressing properties was applied by conventional coating methods. In a further step 303 At temperatures of about 250 ° C and a pressure of 1 × 10 -6 mbar to 5 × 10 -4 mbar magnesium fluoride and silicon dioxide were vapor-deposited alternately as thin individual layers. The ratio of the individual layer thicknesses of magnesium fluoride to silicon dioxide was 1: 0.25 to 1: 1. The individual layer thicknesses were chosen so that they were in the order of the roughness depth of the respective interfaces. Typically they are in the subnanometer range. As a result, a sufficient mixing of the single layer sequence to a mixed layer is achieved. In the present example, the thickness of the magnesium fluoride layers was set to be about 0.5 nm and that of the silica layers to be correspondingly thinner.

In einem anschließenden Schritt 305 wurde der in der entstandenen Mischschicht enthaltene Siliziumdioxidanteil durch ein Trockenätzverfahren herausgelöst, so dass sich eine poröse Magnesiumfluoridlage ausbildete. Bevorzugt benutzt man ein isotropes Ätzverfahren. Bewährt hat sich beispielsweise Plasmaätzen mit Tetrafluormethan als Ätzgas. Eine so hergestellte Magnesiumfluoridlage mit einem Porenanteil von 20 Vol.-% weist beispielsweise bei einer Wellenlänge von 266 nm einen Brechungsindex von ca. 1,32 auf. Der Porenanteil lässt sich durch einen höheren Siliziumdioxidanteil in der Mischschicht bzw. bei bereits höherem Siliziumdioxidanteil durch eine vollständigere Entfernung des Siliziumdioxids aus dem Magnesiumfluoridmatrix erhöhen und damit der Brechungsindex weiter reduzieren. In a subsequent step 305 The silica contained in the resulting mixed layer was dissolved out by a dry etching method to form a porous magnesium fluoride layer. Preferably, an isotropic etching process is used. For example, plasma etching with tetrafluoromethane as the etching gas has proven itself. A magnesium fluoride layer produced in this way with a pore content of 20% by volume exhibits, for example, a refractive index of about 1.32 at a wavelength of 266 nm. The porosity can be increased by a higher silicon dioxide content in the mixed layer or at an already higher silicon dioxide content by a more complete removal of the silicon dioxide from the magnesium fluoride matrix and thus further reduce the refractive index.

In 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von optischen Elementen für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt 401 wurde mit herkömmlichen Beschichtungsverfahren ein erstes Teillagensystem aufgebracht, das bereits reflexionsunterdrückende Eigenschaften aufweist. In einem weiteren Schritt 403 wurden bei Temperaturen von ca. 250° C und einem Druck von 1·10–6 mbar bis 5·10–4 mbar Natriumfluorid und Siliziumdioxid alternierend als dünne Einzellagen aufgedampft. Das Verhältnis der Einzellagendicken von Siliziumdioxid zu Natriumfluorid betrug 1:0,4 bis 1:1,5. Die Einzellagendicken wurden dabei so gewählt, dass sie in der Größenordnung der Rautiefe der jeweiligen Grenzflächen lagen. Typischerweise liegen sie im Subnanometerbereich. Dadurch wird eine hinreichende Durchmischung der Einzellagenabfolge zu einer Mischschicht erreicht. Im vorliegenden Beispiel wurde die Dicke der Siliziumdioxidlagen als etwa 0,5nm und die der Natriumfluoridlagen entsprechend dünner eingestellt. In 4 is a fourth embodiment for carrying out the method for producing optical elements for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating having at least one layer of porous material, shown schematically. In a first step 401 For example, a first part-layer system which already has reflection-suppressing properties was applied by conventional coating methods. In a further step 403 were at temperatures of about 250 ° C and a pressure of 1 · 10 -6 mbar to 5 · 10 -4 mbar sodium fluoride and silicon dioxide vapor deposited as thin individual layers alternately. The ratio of the individual layer thicknesses of silicon dioxide to sodium fluoride was 1: 0.4 to 1: 1.5. The individual layer thicknesses were chosen so that they were in the order of the roughness depth of the respective interfaces. Typically they are in the subnanometer range. As a result, a sufficient mixing of the single layer sequence to a mixed layer is achieved. In the present example, the thickness of the silicon dioxide layers was set to be about 0.5 nm and that of the sodium fluoride layers to be correspondingly thinner.

In einem anschließenden Schritt 405 wurde aus der entstandenen Mischschicht der Natriumfluoridanteil nasschemisch herausgelöst. Als Lösungsmittel hat sich Wasser bewährt. Die Lösungsrate kann durch eine Erwärmung des Lösungsmittels erhöht werden. Positiv hat sich auch ausgewirkt, kontinuierlich reines Lösungsmittel, beispielsweise vollentsalztes Wasser zuzuführen, um eine Sättigung des Lösungsmittels mit dem herauszulösenden Material zu vermeiden. Eine so hergestellte poröse Siliziumdioxidlage mit einem Porenanteil von 36 Vol.-% weist bei 266 nm einen Brechungsindex von 1,32 auf. Der Brechungsindex lässt sich über den Porenanteil beeinflussen. Dazu können der Natriumfluoridanteil und/oder der Grad der Entfernung des Natriumfluoridanteils variiert werden. In a subsequent step 405 From the resulting mixed layer, the sodium fluoride content was removed wet-chemically. As a solvent, water has been proven. The dissolution rate can be increased by heating the solvent. It has also been beneficial to continuously supply pure solvent, for example demineralized water, in order to avoid saturation of the solvent with the material to be dissolved out. A porous silica sheet thus prepared having a pore content of 36% by volume has a refractive index of 1.32 at 266 nm. The refractive index can be influenced via the pore fraction. For this purpose, the sodium fluoride content and / or the degree of removal of the sodium fluoride portion can be varied.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Wahl der anorganischen Materialien Magnesiumfluorid und Siliziumdioxid bzw. Siliziumdioxid und Natriumfluorid nur beispielhaft ist. Als nicht zu entfernendes Matrixmaterial ist jegliches anorganisches Material geeignet, dass mit seinem Brechungsindex im Wellenlängenbereich des optischen Elements zwischen dem Brechungsindex des optischen Elements ohne poröse Schicht und dem Brechungsindex des das optische Element im Einsatz umgebenden Medium im verwendeten Wellenlängenbereich liegt. Als zu entfernendes anorganisches Material ist jegliches Material geeignet, dass nasschemisch oder in einem Trockenätzprozess eine höhere Entfernungsrate als das nicht zu entfernende Material aufweist. It should be noted that the choice of inorganic materials magnesium fluoride and silicon dioxide or silicon dioxide and sodium fluoride is only an example. As the matrix material not to be removed, any inorganic material is suitable which, with its refractive index in the wavelength range of the optical element, lies between the refractive index of the optical element without porous layer and the refractive index of the medium surrounding the optical element in use in the wavelength range used. As the inorganic material to be removed, any material that has a higher removal rate than the non-removable material by wet-chemical or dry-etching process is suitable.

Mit den zuvor in Verbindung mit den 1 bis 4 beschriebenen Verfahren können optische Elemente hergestellt werden, bei denen unmittelbar auf dem Substrat eine oder mehrere poröse Schichten aufgebracht werden, optional auch in Verbindung mit nichtporösen Schichten. In besonders bevorzugten Ausführungsformen können optische Elemente wie in den 5a und b dargestellt hergestellt werden. Zu deren Herstellung kann auch auf herkömmliche Verfahren zur Herstellung von porösen Schichten zurückgegriffen werden. With the previously in conjunction with the 1 to 4 described methods can be prepared in which directly on the substrate one or more porous layers are applied, optionally also in conjunction with non-porous layers. In particularly preferred embodiments, optical elements as in the 5a and b are shown. For their preparation can be made of conventional methods for the preparation of porous layers.

Die in den 5a und b dargestellten optischen Elemente 5 haben gemeinsam, dass auf ein Substrat 50 ein Teillagensystem 52 einer Antireflexionsbeschichtung 51 aus nichtporösen Lagen 54, 55 aufgebracht ist, deren Materialien und Lagendicken danach ausgewählt sind, dass eine möglichst geringe Reflexion an der entsprechenden Oberfläche des optischen Elementes verursacht wird. Insbesondere wechseln sich höher und niedriger brechende Lagen 54, 55 ab. Dabei können je nach Ausführungsvariante die dem Substrat nächstgelegene Lage wie auch die vom Substrat am weitesten entfernte Lage niedrig oder höherbrechend sein. Im hier dargestellten Beispiel ist eine gerade Anzahl nichtporöser Lagen 54, 55 dargestellt. In anderen Varianten kann deren Anzahl auch ungerade sein. Außerdem kann das nichtporöse Teillagensystem 52 auch Lagen aus nicht nur zwei, sondern drei, vier, fünf oder mehr Materialien aufweisen. The in the 5a and b illustrated optical elements 5 have in common that on a substrate 50 a part-day system 52 an anti-reflection coating 51 from non-porous layers 54 . 55 is applied, the materials and layer thicknesses are selected according to that the least possible reflection on the corresponding surface of the optical element is caused. In particular, higher and lower breaking layers alternate 54 . 55 from. Depending on the embodiment variant, the position closest to the substrate as well as the position farthest from the substrate may be low or higher-refractive. In the example shown here is an even number of non-porous layers 54 . 55 shown. In other variants, their number can also be odd. In addition, the non-porous part-system can 52 also have layers of not only two, but three, four, five or more materials.

Es sei darauf hingewiesen, dass in den 5a und b jeweils nur eine Oberfläche des optischen Elementes 5 dargestellt ist. Ist das optische Element 5 beispielsweise als Linse ausgebildet, sind zwei gegenüberliegende Oberflächen mit einer hier beschriebenen Antireflexionsbeschichtung 51 versehen. Bei Prismen und Strahlteilern können beispielsweise drei Oberflächen mit einer hier beschriebenen Antireflexionsbeschichtung 51 versehen sein. It should be noted that in the 5a and b only one surface of the optical element each 5 is shown. Is the optical element 5 formed as a lens, for example, are two opposing surfaces with an antireflection coating described herein 51 Mistake. At prisms and For example, beam splitters may have three surfaces with an antireflection coating described herein 51 be provided.

Das optische Element 5 aus 5a weist auf der vom Substrat 50 entfernten Seite des Teillagensystems 52 eine poröse Lage 56 auf. Das in 5b dargestellt Beispiel eines optischen Elementes 5 weist auf der vom Substrat 50 entfernten Seite des Teillagensystems 52 drei poröse Lagen 56a–c auf. In weiteren Abwandlungen kann es sich auch um zwei, vier, fünf, sechs oder mehr poröse Lagen handeln. Wie im Folgenden auch an Hand von konkreten Beispielen dargestellt, kann durch das poröse Teillagensystem 53 aus einer oder mehreren porösen Lagen auf den herkömmlichen, nichtporösen Teillagensystem 52 erreicht werden, dass nicht nur die Reflexion insgesamt für gewünschte Wellenlängenbereiche und/oder Einfallswinkel sinkt. Auch die Aufspaltung in s-polarisierte und p-polarisierte Strahlung wird deutlich geringer, d.h. die Reflexion hängt weniger vom Polarisationszustand der Strahlung ab als bei optischen Elementen mit herkömmlicher Antireflexionsbeschichtung ohne Kombination aus nichtporösem und porösem Teillagensystem. Dies wirkt sich insbesondere bei optischen Elementen, die im Rahmen der Mikrolithographie eingesetzt werden, positiv auf die Abbildungseigenschaften und damit die Genauigkeit der Übertragung des Musters von einer Maske auf ein zu belichtendes Objekt wie etwa einen Halbleiterwafer aus. The optical element 5 out 5a points to that of the substrate 50 distant side of the part-system 52 a porous layer 56 on. This in 5b illustrated example of an optical element 5 points to that of the substrate 50 distant side of the part-system 52 three porous layers 56a -C on. Other variations may be two, four, five, six or more porous layers. As shown below by means of concrete examples, the porous partial system allows 53 from one or more porous layers on the conventional, non-porous part-system 52 be achieved that not only the total reflection for desired wavelength ranges and / or angle of incidence decreases. The splitting into s-polarized and p-polarized radiation also becomes significantly lower, ie the reflection depends less on the polarization state of the radiation than on optical elements with conventional antireflection coating without a combination of non-porous and porous partial-surface system. This has a positive effect on the imaging properties and thus the accuracy of the transfer of the pattern from a mask to an object to be exposed, such as a semiconductor wafer, in particular for optical elements which are used in microlithography.

Das Teillagensystem 51 aus herkömmlichen, d.h. nichtporösen Lagen 54, 55 ist aus Materialien aufgebaut, die im Wellenlängenbereich des jeweiligen optischen Element, beispielsweise im ultravioletten, sichtbaren, nahinfraroten Wellenlängen oder im Übergangsbereich zwischen ultravioletter und sichtbarer Strahlung höher oder niedriger brechend sind. Die Lagen 54, 55 sind alternierend angeordnet, um eine destruktive Interferenz der an den einzelnen Lagengrenzen reflektierten Teilstrahlen zu erreichen und dadurch die Reflexion möglichst niedrig zu halten. Die mindestens eine poröse Lage 56, 56a–c ist hingegen aus einem Material, das in dem jeweiligen Wellenlängenbereich niedriger brechend ist. Als höher brechende Materialien für die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche sind insbesondere Lanthanfluorid, Gadoliniumfluorid, Neodymfluorid, Ytterbiumfluorid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Zirkonoxid, Nioboxid, Yttriumoxid, Scandiumoxid, Ytterbiumoxid, Lanthanoxid und Tantaloxid geeignet. Als niedriger brechendes Material in den genannten Wellenlängenbereichen sind beispielsweise Aluminiumfluorid, Chiolith, Cryolith, Natriumfluorid, Magnesiumfluorid, Lithiumfluorid, Siliziumdioxid, Yttriumfluorid, Kalziumfluorid und Bariumfluorid geeignet. The part-level system 51 from conventional, ie non-porous layers 54 . 55 is composed of materials which are higher or lower refractive in the wavelength range of the respective optical element, for example in the ultraviolet, visible, near-infrared wavelengths or in the transition region between ultraviolet and visible radiation. The layers 54 . 55 are arranged alternately in order to achieve a destructive interference of the partial beams reflected at the individual layer boundaries, thereby keeping the reflection as low as possible. The at least one porous layer 56 . 56a On the other hand, -c is made of a material which is lower refracting in the respective wavelength range. Lanthanum fluoride, gadolinium fluoride, neodymium fluoride, ytterbium fluoride, aluminum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, yttrium oxide, scandium oxide, ytterbium oxide, lanthanum oxide and tantalum oxide are particularly suitable as higher refractive materials for the different wavelength ranges. For example, aluminum fluoride, chiolite, cryolite, sodium fluoride, magnesium fluoride, lithium fluoride, silicon dioxide, yttrium fluoride, calcium fluoride and barium fluoride are suitable as lower refracting material in said wavelength ranges.

Bei der in 5b dargestellten Ausführungsform, die mehrere poröse Lagen 56a–c aufweist, sind die porösen Lagen 56a–c derart angeordnet, dass der Brechungsindex im jeweiligen Wellenlängenbereich bei der dem Substrat 50 am nächsten gelegenen porösen Lage 56a am höchsten ist und bei der vom Substrat 50 am weitesten entfernten Lage 56c am niedrigsten ist und dazwischen kontinuierlich von Lage zu Lage abnimmt. Dabei ist insgesamt die optische Dicke des zweiten Teillagensystems aus nur porösen Lagen kleiner als die Hälfte der Wellenlänge, für die das jeweilige optische Element ausgelegt ist, d.h bei optischen Elementen, die für Wellenlängenbereiche ausgelegt sind, die im wesentlichen mittlere Wellenlänge. Bevorzugt sind außerdem die Brechungsindizes der porösen Lagen kleiner als die Brechungsindizes der nichtporösen Lagen. Als Material für die eine oder mehreren Lagen des porösen Teillagensystems sind Magnesiumfluorid und/oder Siliziumdioxid bevorzugt. Denkbar sind aber auch andere Materialien wie beispielsweise Yttriumfluorid. At the in 5b illustrated embodiment, the multiple porous layers 56a -C, are the porous layers 56a C arranged such that the refractive index in the respective wavelength range at the substrate 50 nearest porous location 56a is highest and at the substrate 50 most remote location 56c is lowest and decreases continuously from location to location. In this case, overall the optical thickness of the second partial system of only porous layers is less than half the wavelength for which the respective optical element is designed, ie for optical elements which are designed for wavelength ranges, the substantially central wavelength. In addition, the refractive indices of the porous layers are preferably smaller than the refractive indices of the non-porous layers. As the material for the one or more layers of the partial porous system, magnesium fluoride and / or silica are preferable. However, other materials such as yttrium fluoride are also conceivable.

Es sei darauf hingewiesen, dass in speziellen Anwendungsfällen auf der vom Substrat am weitesten entfernten porösen Lage noch eine Schutzschicht aufgebracht sein kann, um insbesondere das poröse Teillagensystem der Antireflexionsbeschichtung vor mechanischen Einwirkungen zu schützen. Material und Dicke dieser Schutzschicht werden insbesondere danach ausgewählt, dass sie die optischen Eigenschaften des optischen Elementes nicht merklich negativ beeinflussen. Mögliche Materialien sind beispielsweise nicht poröses Siliziumdioxid oder Magnesiumfluorid. It should be pointed out that, in special cases of application, a protective layer can still be applied to the porous layer which is furthest away from the substrate, in order in particular to protect the porous partial-layer system of the antireflection coating from mechanical influences. Material and thickness of this protective layer are selected in particular according to that they do not affect the optical properties of the optical element appreciably negative. Possible materials are for example non-porous silicon dioxide or magnesium fluoride.

Optische Elemente für eine Wellenlänge von 193 nm Optical elements for a wavelength of 193 nm

Der positive Einfluss von porösen Lagen an der Grenzfläche eines optischen Elements zum umgebenden Medium soll anhand der folgenden Figuren erläutert werden. In den 6a–e sind dazu Beispiele für optische Elemente mit Antireflexionsbeschichtung dargstellt, die für eine Wellenlänge von 193 nm optimiert sind und beispielweise in der Mikrolithographie bei 193 nm eingesetzt werden können. Dabei handelt es sich bei dem in 6a dargstellten Beispiel um eine Antireflexionsbeschichtung, die vorbekannt ist. Sie beruht auf der Lehre der US 6,825,976 B2 , auf deren Inhalt vollumfänglich Bezug genommen wird. Auf einem Substrat aus synthetischem Quarzglas sind alternierende Lage aus Lanthanfluorid und Magnesiumfluorid gemäß Tabelle 1 aufgebracht, wobei mit 1 die dem Substrat am nächsten gelegene Lage und mit Nr. 6 die vom Substrat am weitesten entfernten gelegene Lage bezeichnet sind. Tabelle 1 Nr. Material Brechungsindex bei 193 nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 LaF3 1.68 52.6 88.3 2 MgF2 1.45 7.8 11.4 3 LaF3 1.68 11.0 18.4 4 MgF2 1.45 29.2 42.3 5 LaF3 1.68 25.0 42.0 6 MgF2 1.45 40.8 59.3 The positive influence of porous layers at the interface of an optical element to the surrounding medium will be explained with reference to the following figures. In the 6a These are examples of antireflection coating optical elements optimized for a wavelength of 193 nm, which can be used in microlithography at 193 nm, for example. These are in the 6a Example illustrated an antireflection coating, which is already known. It is based on the doctrine of US Pat. No. 6,825,976 B2 whose contents are fully referenced. On a substrate made of synthetic quartz glass alternating layer of lanthanum fluoride and magnesium fluoride are shown in Table 1, where 1 is the closest to the substrate location and No. 6, the most distant from the substrate location are designated. Table 1 No. material Refractive index at 193 nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 LaF 3 1.68 52.6 88.3 2 MgF 2 1:45 7.8 11.4 3 LaF 3 1.68 11.0 18.4 4 MgF 2 1:45 29.2 42.3 5 LaF 3 1.68 25.0 42.0 6 MgF 2 1:45 40.8 59.3

Die Reflexion an diesem optischen Element gemäß dem Stand der Technik ist für eine Wellenlänge von 193 nm über einen Einfallswinkel zwischen 0° und 60° zur Flächennormalen der entsprechenden Oberfläche des optischen Elementes dargestellt und zwar für s-polarisierte Strahlung (Rs), für p-polarisierte Strahlung (Rp) sowie für unpolarisierte Strahlung (Ra). Bei Einfallswinkeln bis ca. 10° ist der Unterschied zwischen s-polarisierter, p-polarisierte und unpolarisierte Strahlung unwesentlich und die Reflexion liegt für alle drei Strahlungsarten leicht unter 0,4%. Bei Einfallswinkeln ab ca. 10° bis 15° nimmt der Unterschied zwischen der Reflexion für s-polarisierte Strahlung, unpolarisierte Strahlung und p-polarisierte Strahlung stark zu, wobei insbesondere die Reflexion für s-polarisierte Strahlung bereits ab einem Einfallswinkel von 35° über einem 1% liegt und für unpolarisierte Strahlung ab einem Einfallswinkel von 45° über 1% ansteigt, während die Reflexion für p-polarisierte Strahlung auf fast Null im Bereich zwischen 40° und 45° absinkt und erst ab ca. 58° eine Reflexion von 1% erreicht. The reflection on this optical element according to the prior art is shown for a wavelength of 193 nm over an angle of incidence between 0 ° and 60 ° to the surface normal of the corresponding surface of the optical element, namely for s-polarized radiation (Rs), for p- polarized radiation (Rp) and unpolarized radiation (Ra). At angles of incidence of up to about 10 °, the difference between s-polarized, p-polarized and unpolarized radiation is negligible and the reflection is slightly below 0.4% for all three types of radiation. At angles of incidence from about 10 ° to 15 °, the difference between the reflection for s-polarized radiation, unpolarized radiation and p-polarized radiation increases sharply, in particular, the reflection for s-polarized radiation already at an angle of incidence of 35 ° above a 1% and for unpolarized radiation from an angle of incidence of 45 ° increases above 1%, while the reflection for p-polarized radiation drops to almost zero in the range between 40 ° and 45 ° and only from about 58 ° a reflection of 1% reached.

Im Gegensatz dazu sind in den 6b–e die Reflexion bei einer Wellenlänge von 193 nm für s-polarisierte Strahlung, p-polarisierte Strahlung und unpolarisierte Strahlung über Einfallswinkel zwischen 0° bis 60° aufgetragen für optische Elemente, die wie hier vorgeschlagen, anschließend an ein Teillagensystem aus nichtporösen Lagen mindestens eine poröse Lage an der Grenzfläche des optischen Elements zum umgebenden Medium aufweisen. In contrast, in the 6b -E the reflection at a wavelength of 193 nm for s-polarized radiation, p-polarized radiation and unpolarized radiation over incident angle between 0 ° to 60 ° plotted for optical elements, as proposed here, following a partial layer system of non-porous layers at least one have porous layer at the interface of the optical element to the surrounding medium.

Das optische Element, dessen Reflexion in 6b dargestellt ist, weist eine Antireflexionsbeschichtung auf, die gemäß Tabelle 2 auf einem Substrat aus synthetischem Quarzglas aufgebracht ist, das bei einer Wellenlänge von 193 nm einen Brechungsindex von 1,5608 aufweist. Als Substratmaterial kann beispielsweise auch Kalziumfluorid verwendet werden, das bei 193 nm einen Brechungsindex von 1,5018 aufweist. Tabelle 2 Nr. Material Brechungsindex bei 193nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 MgF2 1.45 9.0 13.1 2 LaF3 1.68 10.0 16.8 3 MgF2 1.45 56.2 81.5 4 LaF3 1.68 6.5 10.9 5 MgF2 1.45 29.0 42.0 6 LaF3 1.68 14.2 23.9 7 MgF2 + 50% Poren 1.22 52.5 63.9 The optical element whose reflection in 6b has an antireflection coating, which is applied according to Table 2 on a synthetic quartz glass substrate having a refractive index of 1.5608 at a wavelength of 193 nm. For example, calcium fluoride having a refractive index of 1.5018 at 193 nm may also be used as the substrate material. Table 2 No. material Refractive index at 193nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 MgF 2 1:45 9.0 13.1 2 LaF 3 1.68 10.0 16.8 3 MgF 2 1:45 56.2 81.5 4 LaF 3 1.68 6.5 10.9 5 MgF 2 1:45 29.0 42.0 6 LaF 3 1.68 14.2 23.9 7 MgF 2 + 50% pores 1.22 52.5 63.9

Auf einem Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus den Materialien Magnesiumfluorid und Lanthanfluorid wie im Vergleichsbeispiel ist eine zum umgebenden Medium hin abschließende Lage aus porösem Magnesiumfluorid aufgebracht, die einen Porengehalt von 50 Vol.-% aufweist. Die poröse Magnesiumfluoridlage wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Verglichen mit der Reflexion des aus dem Stand der Technik bekannten optischen Elementes (siehe 6a) weist das optische Element gemäß Tabelle 2 (siehe 6b) eine deutlich niedrigere Reflexion auf, nämlich von deutlich unter 0,2% bei Einfallswinkeln bis 50°. Außerdem ist die Aufspaltung der Reflexion je nach Polarisationszustand der Strahlung deutlich geringer als bei dem optischen Element gemäß dem Stand der Technik. On a partial layer system of nonporous layers of the materials magnesium fluoride and lanthanum fluoride as in the comparative example, a porous medium to the surrounding medium of porous magnesium fluoride is applied, which has a void content of 50 vol .-%. The porous magnesium fluoride layer is preferably applied by means of one of the methods described above. Compared with the reflection of the optical element known from the prior art (see 6a ) has the optical element according to Table 2 (see 6b ) a much lower reflection, namely from well below 0.2% at angles of incidence to 50 °. In addition, the splitting of the reflection, depending on the polarization state of the radiation is significantly lower than in the optical element according to the prior art.

Dieser Effekt lässt sich auch für die anderen optischen Elemente mit zusätzlicher poröser Schicht beobachten, die gemäß Tabelle 3 (6c), Tabelle 4 (6d) oder Tabelle 5 (6e) eine Antireflexionsbeschichtung auf einem Substrat aus im vorliegenden Beispiel synthetischem Quarzglas aufweisen und deren Reflexion in Abhängigkeit vom Einfallswinkel jeweils in den 6c, 6d bzw. 6e dargestellt sind. Tabelle 3 Nr. Material Brechungsindex bei 193nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 MgF2 1.45 9.0 13.1 2 LaF3 1.68 10.0 16.8 3 MgF2 1.45 56.2 81.5 4 LaF3 1.68 6.5 10.9 5 MgF2 1.45 29.0 42.0 6 LaF3 1.68 14.2 23.9 7 SiO2 + 60% Poren 1.22 52.5 63.9 Tabelle 4 Nr. Material Brechungsindex bei 193nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 MgF2 1.45 9.0 13.1 2 LaF3 1.68 11.4 19.1 3 MgF2 1.45 44.3 64.2 4 LaF3 1.68 6.5 10.9 5 MgF2 1.45 33.3 48.3 6 LaF3 1.68 12.0 20.1 7 MgF2 1.45 5.0 7.3 8 MgF2 + 20% Poren 1.36 5.0 6.8 9 MgF2 + 30% Poren 1.31 7.0 9.2 10 MgF2 + 40% Poren 1.26 10.0 12.6 11 MgF2 + 50% Poren 1.22 33.4 40.7 Tabelle 5 Nr. Material Brechungsindex bei 193nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 MgF2 1.45 10.0 14.5 2 LaF3 1.68 16.0 26.8 3 MgF2 1.45 37.3 54.1 4 LaF3 1.68 8.1 13.6 5 MgF2 1.45 33.1 48.1 6 LaF3 1.68 10.0 16.8 7 SiO2 1.57 8.0 12.6 8 SiO2 + 20% Poren 1.45 5.0 7.3 9 SiO2 + 30% Poren 1.39 6.0 8.4 10 SiO2 + 40% Poren 1.33 8.0 10.7 11 SiO2 + 50% Poren 1.27 10.0 12.7 12 SiO2 + 60% Poren 1.22 30.6 37.3 This effect can also be observed for the other optical elements with an additional porous layer which, according to Table 3 (FIG. 6c ), Table 4 ( 6d ) or Table 5 ( 6e ) have an antireflection coating on a substrate made of synthetic quartz glass in the present example and their reflection depending on the angle of incidence in each of the 6c . 6d respectively. 6e are shown. Table 3 No. material Refractive index at 193nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 MgF 2 1:45 9.0 13.1 2 LaF 3 1.68 10.0 16.8 3 MgF 2 1:45 56.2 81.5 4 LaF 3 1.68 6.5 10.9 5 MgF 2 1:45 29.0 42.0 6 LaF 3 1.68 14.2 23.9 7 SiO 2 + 60% pores 1.22 52.5 63.9 Table 4 No. material Refractive index at 193nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 MgF 2 1:45 9.0 13.1 2 LaF 3 1.68 11.4 19.1 3 MgF 2 1:45 44.3 64.2 4 LaF 3 1.68 6.5 10.9 5 MgF 2 1:45 33.3 48.3 6 LaF 3 1.68 12.0 20.1 7 MgF 2 1:45 5.0 7.3 8th MgF 2 + 20% pores 1:36 5.0 6.8 9 MgF 2 + 30% pores 1.31 7.0 9.2 10 MgF 2 + 40% pores 1.26 10.0 12.6 11 MgF 2 + 50% pores 1.22 33.4 40.7 Table 5 No. material Refractive index at 193nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 MgF 2 1:45 10.0 14.5 2 LaF 3 1.68 16.0 26.8 3 MgF 2 1:45 37.3 54.1 4 LaF 3 1.68 8.1 13.6 5 MgF 2 1:45 33.1 48.1 6 LaF 3 1.68 10.0 16.8 7 SiO 2 1:57 8.0 12.6 8th SiO 2 + 20% pores 1:45 5.0 7.3 9 SiO 2 + 30% pores 1:39 6.0 8.4 10 SiO 2 + 40% pores 1:33 8.0 10.7 11 SiO 2 + 50% pores 1.27 10.0 12.7 12 SiO 2 + 60% pores 1.22 30.6 37.3

Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 3 weist eine poröse Schicht aus Siliziumdioxid mit einem Porengehalt von 60 Vol.-% auf. Auch die poröse Siliziumdioxidschicht wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. The optical element with an antireflection coating according to Table 3 has a porous layer of silicon dioxide with a pore content of 60% by volume. The porous silicon dioxide layer is preferably applied by means of one of the methods described above.

Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 4 weist vier poröse Lagen aus Magnesiumfluorid auf, wobei die dem Substrat am nächsten gelegene poröse Lage den geringsten Porengehalt, nämlich von 20 Vol.-%, und damit auch den höchsten Brechungsindex der porösen Lagen aufweist, während die vom Substrat am weitesten entfernte Lage den höchsten Porengehalt, nämlich 50 Vol.-%, und damit den niedrigsten Brechungsindex aufweist. Zwischen diesen beiden porösen Lagen weisen die dazwischen liegenden Lagen einen ansteigenden Porengehalt bzw. abnehmenden Brechungsindex bei 193 nm auf. The optical element with an antireflection coating according to Table 4 has four porous layers of magnesium fluoride, wherein the porous layer closest to the substrate has the lowest void content, namely 20 vol .-%, and thus the highest refractive index of the porous layers during the layer furthest from the substrate has the highest pore content, namely 50% by volume, and thus the lowest refractive index. Between these two porous layers, the intermediate layers have an increasing pore content or decreasing refractive index at 193 nm.

Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung für 193 nm gemäß Tabelle 5 weist als vom Substrat am weitesten entfernte Lage des Teillagensystems aus nichtporösen Lagen eine Siliziumdioxidlage auf den darunter liegenden alternierenden Magnesiumfluorid- und Lanthanfluoridlagen auf. Daran schließen sich fünf poröse Siliziumdioxidlagen an, wobei der Porengehalt derart 20 von Vol.-% auf 60 Vol.-% zunimmt, dass der Porengehalt bei der am weitesten vom Substrat entfernten Lage am höchsten ist. The 193 nm antireflection coating optical element of Table 5 has a silicon dioxide layer on the underlying alternating magnesium fluoride and lanthanum fluoride layers as the outermost layer of the non-porous layer partial layer system. This is followed by five porous silica layers, with the pore content increasing from 50% by volume to 60% by volume such that the pore content is highest at the position farthest from the substrate.

Bei allen optischen Elementen gemäß Tabelle 2, Tabelle 3, Tabelle 4 und Tabelle 5 ist die optische Dicke des zweiten Teillagensystems aus porösen Lagen kleiner als die Hälfte der Wellenlänge 193 nm, für die das jeweilige optische Element ausgelegt ist. Außerdem sind die Brechungsindizes der Lagen des porösen Teillagensystems gleich oder kleiner als die Brechungsindizes der Lagen des Teillagensystems aus nicht porösen Lagen. For all optical elements according to Table 2, Table 3, Table 4 and Table 5, the optical thickness of the second partial system of porous layers is less than half the wavelength 193 nm, for which the respective optical element is designed. In addition, the refractive indices of the layers of the porous part-system are equal to or smaller than the refractive indices of the layers of the partial-layer system of non-porous layers.

Optische Elemente für einen Wellenlängenbereich von 200 nm bis 380 nm Optical elements for a wavelength range from 200 nm to 380 nm

Der Wellenlängenbereich von 200 nm bis 380 nm umfasst im wesentlichen den ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere die Bereiche der UV-A, UV-B und UV-C Strahlung. Über den Wellenlängenbereich von 200 nm bis 400 nm wurde die Reflexion an optischen Elementen mit unterschiedlichen Antireflexionsbeschichtungen für unpolarisierte Strahlung bei Einfallswinkeln von 0°, 20°, 40° und 50°, gemessen zur Flächennormalen, untersucht. The wavelength range from 200 nm to 380 nm essentially comprises the ultraviolet wavelength range, in particular the ranges of the UV-A, UV-B and UV-C radiation. Over the wavelength range from 200 nm to 400 nm, the reflection on optical elements with different antireflection coatings for unpolarized radiation at angles of incidence of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, measured to the surface normal, was investigated.

In 7a ist zunächst als Vergleichsbeispiel die Reflexion eines optischen Elements für den ultravioletten Wellenlängenbereich von 200 nm bis 380 nm dargestellt, das hergestellt wurde, indem auf ein Substrat aus synthetischem Quarzglas eine für diesen Wellenlängenbereich herkömmliche Antireflexionsbeschichtung aus nichtporösen, alternierend angeordneten Lagen aus Magnesiumfluorid und Aluminiumoxid gemäß Tabelle 6 aufgebracht wurde. Synthetisches Quarzglas weist bei einer Wellenlänge von 290 nm einen Brechungsindex von 1,4903 auf. Als Substratmaterial kann beispielsweise auch Kalziumfluorid verwendet werden, das bei 290 nm einen Brechungsindex von 1,4562 aufweist. Tabelle 6 Nr. Material Brechungsindex bei 290nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 MgF2 1.39 29.4 41.0 2 Al2O3 1.64 6.0 9.9 3 MgF2 1.39 46.8 65.2 4 Al2O3 1.64 17.8 29.3 5 MgF2 1.39 16.5 23.1 6 Al2O3 1.64 41.1 67.5 7 MgF2 1.39 46.2 64.5 In 7a First, as a comparative example, the reflection of an optical element for the ultraviolet wavelength range from 200 nm to 380 nm, which was prepared by applying to a substrate made of synthetic quartz glass an antireflection coating of non-porous, alternately arranged layers of magnesium fluoride and aluminum oxide, conventional for this wavelength range, according to the table 6 was applied. Synthetic quartz glass has a refractive index of 1.4903 at a wavelength of 290 nm. For example, calcium fluoride having a refractive index of 1.4562 at 290 nm may also be used as the substrate material. Table 6 No. material Refractive index at 290nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 MgF 2 1:39 29.4 41.0 2 Al 2 O 3 1.64 6.0 9.9 3 MgF 2 1:39 46.8 65.2 4 Al 2 O 3 1.64 17.8 29.3 5 MgF 2 1:39 16.5 23.1 6 Al 2 O 3 1.64 41.1 67.5 7 MgF 2 1:39 46.2 64.5

Für Einfallswinkel von 0° und 20° liegt die Reflexion im genannten Wellenlängenbereich zwischen ca. 0,5% und ca. 2,5%. Bei einem Einfallswinkel von 40° liegt die Reflexion bereits ab 250 nm über 1,5% und steigt bis auf über 4% zum langwelligen Ende des Wellenlängenbereichs an. Für einen Einfallswinkel von 50° liegt die Reflexion über dem gesamten Wellenlängenbereich von 200nm bis 400 nm über 1,5% und übersteigt bereits ab 350 nm die 4%. For angles of incidence of 0 ° and 20 °, the reflection in the stated wavelength range is between about 0.5% and about 2.5%. At an angle of incidence of 40 °, the reflection is already above 250% above 1.5% and increases to over 4% to the long-wave end of the wavelength range. For an incidence angle of 50 °, the reflection over the entire wavelength range of 200 nm to 400 nm is more than 1.5% and already exceeds 4% from 350 nm.

Im Gegensatz dazu ist in den 7b–e die Reflexion für optische Elemente aufgetragen, die wie hier vorgeschlagen, anschließend an ein Teillagensystem aus nichtporösen Lagen mindestens eine poröse Lage an der Grenzfläche des optischen Elements zum umgebenden Medium aufweisen. In 7b ist die Reflexion unpolarisierter Strahlung eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 7 auf einem Substrat aus synthetischem Quarzglas für Einfallswinkel von 0°, 20°, 40° und 50° aufgetragen, in 7c die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 8, in 7d die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 9 und in 7e die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 10. Tabelle 7 Nr. Material Brechungsindex bei 290nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.64 7.4 12.1 2 MgF2 1.39 16.1 22.5 3 Al2O3 1.64 25.0 41.0 4 MgF2 1.39 7.9 11.0 5 Al2O3 1.64 49.4 81.1 6 MgF2 1.39 21.8 30.4 7 Al2O3 1.64 13.4 22.1 8 MgF2 + 50% Poren 1.19 60.3 71.8 Tabelle 8 Nr. Material Brechungsindex bei 290nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.64 9.8 16.2 2 MgF2 1.39 7.3 10.2 3 Al2O3 1.64 7.3 12.0 4 MgF2 1.39 8.7 12.1 5 Al2O3 1.64 28.6 47.0 6 MgF2 1.39 20.4 28.5 7 Al2O3 1.64 17.5 28.8 8 SiO2 + 50% Poren 1.24 56.9 70.4 Tabelle 9 Nr. Material Brechungsindex bei 290nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.64 10.6 17.5 2 MgF2 1.39 18.2 25.4 3 Al2O3 1.64 21.2 34.9 4 MgF2 1.39 29.8 41.6 5 Al2O3 1.64 9.0 14.8 6 MgF2 1.39 5.0 7.0 7 MgF2 + 20% Poren 1.31 6.0 7.9 8 MgF2 + 30% Poren 1.27 8.0 10.2 9 MgF2 + 40% Poren 1.23 12.0 14.8 10 MgF2 + 50% Poren 1.19 37.5 44.7 Tabelle 10 Nr. Material Brechungsindex bei 290nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.64 11.4 18.7 2 MgF2 1.39 17.6 24.6 3 Al2O3 1.64 22.5 37.0 4 MgF2 1.39 27.1 37.8 5 Al2O3 1.64 7.0 11.5 6 SiO2 1.49 5.0 7.4 7 SiO2 + 20% Poren 1.39 5.0 6.9 8 SiO2 + 30% Poren 1.34 6.0 8.0 9 SiO2 + 40% Poren 1.29 8.0 10.3 10 SiO2 + 50% Poren 1.24 10.0 12.4 11 SiO2 + 60% Poren 1.19 39.5 46.8 In contrast, in the 7b -E applied the reflection for optical elements, which as proposed here, following a partial layer system of non-porous layers have at least one porous layer at the interface of the optical element to the surrounding medium. In 7b the reflection of unpolarized radiation of an optical element with an antireflection coating according to Table 7 is applied to a substrate made of synthetic quartz glass for angles of incidence of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, in 7c the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 8, in 7d the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 9 and in 7e the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 10. Table 7 No. material Refractive index at 290nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.64 7.4 12.1 2 MgF 2 1:39 16.1 22.5 3 Al 2 O 3 1.64 25.0 41.0 4 MgF 2 1:39 7.9 11.0 5 Al 2 O 3 1.64 49.4 81.1 6 MgF 2 1:39 21.8 30.4 7 Al 2 O 3 1.64 13.4 22.1 8th MgF 2 + 50% pores 1.19 60.3 71.8 Table 8 No. material Refractive index at 290nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.64 9.8 16.2 2 MgF 2 1:39 7.3 10.2 3 Al 2 O 3 1.64 7.3 12.0 4 MgF 2 1:39 8.7 12.1 5 Al 2 O 3 1.64 28.6 47.0 6 MgF 2 1:39 20.4 28.5 7 Al 2 O 3 1.64 17.5 28.8 8th SiO 2 + 50% pores 1.24 56.9 70.4 Table 9 No. material Refractive index at 290nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.64 10.6 17.5 2 MgF 2 1:39 18.2 25.4 3 Al 2 O 3 1.64 21.2 34.9 4 MgF 2 1:39 29.8 41.6 5 Al 2 O 3 1.64 9.0 14.8 6 MgF 2 1:39 5.0 7.0 7 MgF 2 + 20% pores 1.31 6.0 7.9 8th MgF 2 + 30% pores 1.27 8.0 10.2 9 MgF 2 + 40% pores 1.23 12.0 14.8 10 MgF 2 + 50% pores 1.19 37.5 44.7 Table 10 No. material Refractive index at 290nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.64 11.4 18.7 2 MgF 2 1:39 17.6 24.6 3 Al 2 O 3 1.64 22.5 37.0 4 MgF 2 1:39 1.27 37.8 5 Al 2 O 3 1.64 7.0 11.5 6 SiO 2 1:49 5.0 7.4 7 SiO 2 + 20% pores 1:39 5.0 6.9 8th SiO 2 + 30% pores 1:34 6.0 8.0 9 SiO 2 + 40% pores 1.29 8.0 10.3 10 SiO 2 + 50% pores 1.24 10.0 12.4 11 SiO 2 + 60% pores 1.19 39.5 46.8

Beim optische Element gemäß Tabelle 7 ist auf einem Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus den Materialien Magnesiumfluorid und Aluminiumoxid wie im Vergleichsbeispiel eine zum umgebenden Medium hin abschließende Lage aus porösem Magnesiumfluorid aufgebracht, die einen Porengehalt von 50 Vol.-% aufweist. Die poröse Magnesiumfluoridlage wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Verglichen mit der Reflexion des aus dem Stand der Technik bekannten optischen Elementes (siehe 7a) weist das optische Element gemäß Tabelle 7 (siehe 7b) eine deutlich niedrigere Reflexion auf, nämlich von deutlich unter 0,2% bei Einfallswinkeln von 0° und 20° über den gesamten Wellenlängenbereich von 200 nm bis 380 nm. Auch für höhere Einfallswinkel von 40° oder 50° bleibt die Reflexion über den gesamten Wellenlängenbereich deutlich unter 1% für 40° und 2% für 50°. The optical element according to Table 7 is applied to a partial layer system of nonporous layers of the materials magnesium fluoride and aluminum oxide as in Comparative Example, a final position towards the surrounding medium of porous magnesium fluoride having a void content of 50 vol .-%. The porous magnesium fluoride layer is preferably applied by means of one of the methods described above. Compared with the reflection of the optical element known from the prior art (see 7a ) has the optical element according to Table 7 (see 7b ) a much lower reflection, namely of well below 0.2% at angles of incidence of 0 ° and 20 ° over the entire wavelength range of 200 nm to 380 nm. Even for higher angles of incidence of 40 ° or 50 °, the reflection remains over the entire Wavelength range well below 1% for 40 ° and 2% for 50 °.

Dieser Effekt, dass die Reflexion über den gesamten Wellenlängenbereich von 200 nm bis 400 nm auch für große Einfallswinkel deutlich geringer ist als beim in 7a dargestellten Vergleichsbeispiel, lässt sich auch für die anderen optischen Elemente mit zusätzlicher poröser Schicht beobachten, die gemäß Tabelle 8 (7c), Tabelle 9 (7d) oder Tabelle 10 (7e) eine Antireflexionsbeschichtung auf einem Substrat aus im vorliegenden Beispiel synthetischem Quarzglas aufweisen. This effect, that the reflection over the entire wavelength range from 200 nm to 400 nm is clearly smaller also for large angles of incidence than in 7a Comparative example shown can also be observed for the other optical elements with additional porous layer, which according to Table 8 ( 7c ), Table 9 ( 7d ) or Table 10 ( 7e ) have an antireflection coating on a substrate of synthetic quartz glass in the present example.

Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 8 weist eine poröse Schicht aus Siliziumdioxid mit einem Porengehalt von 50 Vol.-% auf. Auch die poröse Siliziumdioxidschicht wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 9 weist vier poröse Lagen aus Magnesiumfluorid auf, wobei die dem Substrat am nächsten gelegene poröse Lage den geringsten Porengehalt, nämlich von 20 Vol.-%, und damit auch den höchsten Brechungsindex der porösen Lagen aufweist, während die vom Substrat am weitesten entfernte Lage den höchsten Porengehalt, nämlich 50 Vol.-%, und damit den niedrigsten Brechungsindex aufweist. Zwischen diesen beiden porösen Lagen weisen die dazwischen liegenden Lagen ansteigenden Porengehalt bzw. abnehmenden Brechungsindex bei der mittleren Wellenlänge von 290 nm auf. Das optische Element gemäß Tabelle 10 weist als vom Substrat am weitesten entfernte Lage des Teillagensystems aus nichtporösen Lagen eine Siliziumdioxidlage auf den darunter liegenden alternierenden Magnesiumfluorid- und Aluminiumoxidlagen auf. Daran schließen sich fünf poröse Siliziumdioxidlagen an, wobei der Porengehalt von 20 Vol.-% bis auf 60 Vol.-% bei der vom Substrat am weitesten entfernten porösen Siliziumdioxidlage zunimmt. The optical element with an antireflection coating according to Table 8 has a porous layer of silicon dioxide with a pore content of 50% by volume. The porous silicon dioxide layer is preferably applied by means of one of the methods described above. The optical element with an antireflection coating according to Table 9 has four porous layers of magnesium fluoride, wherein the porous layer closest to the substrate has the lowest void content, namely 20 vol.%, And thus also the highest refractive index of the porous layers the layer furthest from the substrate has the highest pore content, namely 50% by volume, and thus the lowest refractive index. Between these two porous layers, the intervening layers have increasing pore content or decreasing refractive index at the central wavelength of 290 nm. The optical element according to Table 10 has a silicon dioxide layer on the underlying alternating magnesium fluoride and aluminum oxide layers as the substrate of the non-porous layers located farthest from the substrate. This is followed by five porous silica layers, the pore content increasing from 20% by volume to 60% by volume at the porous silicon dioxide layer farthest from the substrate.

Bei allen optischen Elemente, die gemäß Tabelle 7, Tabelle 8, Tabelle 9 und Tabelle 10 für eine Wellenlänge im ultravioletten Wellenlängenbereich ausgelegt sind, ist die optische Dicke des zweiten Teillagensystems aus porösen Lagen kleiner als die Hälfte der mittleren Wellenlänge 290 nm. Außerdem sind die Brechungsindizes der Lagen des porösen Teillagensystems gleich oder kleiner als die Brechungsindizes der Lagen des Teillagensystems aus nicht porösen Lagen. For all optical elements designed according to Table 7, Table 8, Table 9 and Table 10 for a wavelength in the ultraviolet wavelength range, the optical thickness of the second partial system of porous layers is less than half of the central wavelength 290 nm Refractive indices of the layers of the porous partial system equal to or less than the refractive indices of the layers of the partial system of non-porous layers.

Optische Elemente für einen Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm Optical elements for a wavelength range from 380 nm to 750 nm

Der Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm umfasst im wesentlichen den sichtbaren Wellenlängenbereich. Über den Wellenlängenbereich von 350 nm bis 800 nm wurde die Reflexion an optischen Elementen mit unterschiedlichen Antireflexionsbeschichtungen für unpolarisierte Strahlung bei Einfallswinkeln von 0°, 20°, 40° und 50°, gemessen zur Flächennormalen untersucht. The wavelength range from 380 nm to 750 nm essentially covers the visible wavelength range. Over the wavelength range of 350 nm to 800 nm, the reflection on optical elements with different antireflection coatings for unpolarized radiation was examined at incident angles of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, measured to the surface normal.

In 8a ist zunächst als Vergleichsbeispiel die Reflexion eines optischen Elements für den ultravioletten Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm dargestellt, das hergestellt wurde, indem auf ein Substrat aus synthetischem Quarzglas eine für diesen Wellenlängenbereich herkömmliche Antireflexionsbeschichtung aus nichtporösen, alternierend angeordneten Lagen aus Nioboxid und Siliziumdioxid gemäß Tabelle 11 aufgebracht wurde. Synthetisches Quarzglas weist bei einer Wellenlänge von 565 nm einen Brechungsindex von 1,4596 auf. Als Substratmaterial können beispielsweise auch optische Gläser verwendet werden, wie etwa das unter der Bezeichnung BK7 bei der Firma Schott AG erhältliche optische Glas, das bei einer Wellenlänge von 546 nm einen Brechungsindex von 1,5187 aufweist. Tabelle 11 Nr. Material Brechungsindex bei 565nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Nb2O5 2.31 8.0 18.5 2 SiO2 1.44 65.3 93.8 3 Nb2O5 2.31 12.7 29.3 4 SiO2 1.44 84.7 121.8 5 Nb2O5 2.31 8.0 18.5 6 SiO2 1.44 84.7 121.7 7 Nb2O5 2.31 20.1 46.6 8 SiO2 1.44 27.4 39.3 9 Nb2O5 2.31 77.0 178.1 10 SiO2 1.44 13.1 18.9 11 Nb2O5 2.31 24.7 57.1 12 MgF2 1.37 95.8 131.6 In 8a First, as a comparative example, the reflection of an optical element for the ultraviolet wavelength range from 380 nm to 750 nm, which was prepared by applying to a substrate made of synthetic quartz glass an antireflection coating of non-porous, alternatingly arranged layers of niobium oxide and silicon dioxide, which is conventional for this wavelength range, according to the table 11 was applied. Synthetic quartz glass has a refractive index of 1.4596 at a wavelength of 565 nm. As the substrate material, for example, optical glasses may also be used, such as the optical glass available under the name BK7 from Schott AG, which has a refractive index of 1.5187 at a wavelength of 546 nm. Table 11 No. material Refractive index at 565nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Nb 2 O 5 2.31 8.0 18.5 2 SiO 2 1:44 65.3 93.8 3 Nb 2 O 5 2.31 12.7 29.3 4 SiO 2 1:44 84.7 121.8 5 Nb 2 O 5 2.31 8.0 18.5 6 SiO 2 1:44 84.7 121.7 7 Nb 2 O 5 2.31 20.1 46.6 8th SiO 2 1:44 27.4 39.3 9 Nb 2 O 5 2.31 77.0 178.1 10 SiO 2 1:44 13.1 18.9 11 Nb 2 O 5 2.31 24.7 57.1 12 MgF 2 1:37 95.8 131.6

Für Einfallswinkel von 0° und 20° schwankt die Reflexion im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm im Wesentlichen zwischen unter ca. 0,1% und unter ca. 0,4%. Für Einfallswinkel von 40° schwankt die Reflexion im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm im Wesentlichen zwischen ca. 0,3% und etwas über ca. 1,0%. Für Einfallswinkel von 50° liegt die Reflexion über dem gesamten Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm im Wesentlichen über 1%. For angles of incidence of 0 ° and 20 °, the reflection in the wavelength range from 380 nm to 750 nm substantially varies between below about 0.1% and below about 0.4%. For angles of incidence of 40 °, the reflection in the wavelength range from 380 nm to 750 nm varies substantially between approximately 0.3% and slightly above approximately 1.0%. For angles of incidence of 50 °, the reflection over the entire wavelength range from 380 nm to 750 nm is substantially more than 1%.

Im Gegensatz dazu ist in den 8b–e die Reflexion für optische Elemente aufgetragen, die wie hier vorgeschlagen, anschließend an ein Teillagensystem aus nichtporösen Lagen mindestens eine poröse Lage an der Grenzfläche des optischen Elements zum umgebenden Medium aufweisen. In 8b ist die Reflexion unpolarisierter Strahlung eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 12 auf einem Substrat aus synthetischem Quarzglas für Einfallswinkel von 0°, 20°, 40° und 50° aufgetragen, in 8c die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 13, in 8d die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 14 und in 8e die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 15. Tabelle 12 Nr. Material Brechungsindex bei 565nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Nb2O5 2.31 3.5 8.1 2 SiO2 1.44 63.2 90.9 3 Nb2O5 2.31 10.5 24.2 4 SiO2 1.44 49.5 71.2 5 Nb2O5 2.31 3.4 7.9 6 SiO2 1.44 13.0 18.7 7 Nb2O5 2.31 9.5 22.1 8 SiO2 1.44 82.8 119.1 9 Nb2O5 2.31 5.4 12.4 10 MgF2 + 50% Poren 1.18 124.6 147.3 Tabelle 13 Nr. Material Brechungsindex bei 565nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Nb2O5 2.31 5.2 12.0 2 SiO2 1.44 56.7 81.6 3 Nb2O5 2.31 13.6 31.5 4 SiO2 1.44 25.5 36.6 5 Nb2O5 2.31 6.1 14.1 6 SiO2 1.44 28.5 41.0 7 Nb2O5 2.31 18.5 42.9 8 SiO2 1.44 60.3 86.6 9 Nb2O5 2.31 10.4 24.1 10 SiO2 + 50% Poren 1.22 120.2 146.8 Tabelle 14 Nr. Material Brechungsindex bei 565nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Nb2O5 2.31 3.9 9.1 2 SiO2 1.44 62.4 89.7 3 Nb2O5 2.31 11.9 27.5 4 SiO2 1.44 47.4 68.2 5 Nb2O5 2.31 3.1 7.1 6 SiO2 1.44 10.8 15.6 7 Nb2O5 2.31 12.2 28.2 8 SiO2 1.44 70.6 101.5 9 Nb2O5 2.31 5.9 13.6 10 MgF2 1.37 10.0 13.7 11 MgF2 + 20% Poren 1.30 12.0 15.6 12 MgF2 + 30% Poren 1.26 16.0 20.1 13 MgF2 + 40% Poren 1.22 24.0 29.3 14 MgF2 + 50% Poren 1.18 73.3 86.7 Tabelle 15 Nr. Material Brechungsindex bei 565nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Nb2O5 2.31 4.6 10.6 2 SiO2 1.44 60.6 87.1 3 Nb2O5 2.31 13.4 30.9 4 SiO2 1.44 41.8 60.1 5 Nb2O5 2.31 3.0 6.9 6 SiO2 1.44 13.4 19.2 7 Nb2O5 2.31 14.4 33.2 8 SiO2 1.44 65.0 93.4 9 Nb2O5 2.31 5.8 13.4 10 SiO2 1.44 8.0 11.5 11 SiO2 + 20% Poren 1.36 10.0 13.6 12 SiO2 + 30% Poren 1.32 12.0 15.8 13 SiO2 + 40% Poren 1.27 16.0 20.3 14 SiO2 + 50% Poren 1.22 20.0 24.4 15 SiO2 + 60% Poren 1.18 74.4 87.4 In contrast, in the 8b -E applied the reflection for optical elements, which as proposed here, following a partial layer system of non-porous layers have at least one porous layer at the interface of the optical element to the surrounding medium. In 8b the reflection of unpolarized radiation of an optical element with an antireflection coating according to Table 12 is applied to a substrate made of synthetic quartz glass for angles of incidence of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, in FIG 8c the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 13, in 8d the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 14 and in 8e the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 15. Table 12 No. material Refractive index at 565nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Nb 2 O 5 2.31 3.5 8.1 2 SiO 2 1:44 63.2 90.9 3 Nb 2 O 5 2.31 10.5 24.2 4 SiO 2 1:44 49.5 71.2 5 Nb 2 O 5 2.31 3.4 7.9 6 SiO 2 1:44 13.0 18.7 7 Nb 2 O 5 2.31 9.5 22.1 8th SiO 2 1:44 82.8 119.1 9 Nb 2 O 5 2.31 5.4 12.4 10 MgF 2 + 50% pores 1.18 124.6 147.3 Table 13 No. material Refractive index at 565nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Nb 2 O 5 2.31 5.2 12.0 2 SiO 2 1:44 56.7 81.6 3 Nb 2 O 5 2.31 13.6 31.5 4 SiO 2 1:44 25.5 36.6 5 Nb 2 O 5 2.31 6.1 14.1 6 SiO 2 1:44 28.5 41.0 7 Nb 2 O 5 2.31 18.5 42.9 8th SiO 2 1:44 60.3 86.6 9 Nb 2 O 5 2.31 10.4 24.1 10 SiO 2 + 50% pores 1.22 120.2 146.8 Table 14 No. material Refractive index at 565nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Nb 2 O 5 2.31 3.9 9.1 2 SiO 2 1:44 62.4 89.7 3 Nb 2 O 5 2.31 11.9 27.5 4 SiO 2 1:44 47.4 68.2 5 Nb 2 O 5 2.31 3.1 7.1 6 SiO 2 1:44 10.8 15.6 7 Nb 2 O 5 2.31 12.2 28.2 8th SiO 2 1:44 70.6 101.5 9 Nb 2 O 5 2.31 5.9 13.6 10 MgF 2 1:37 10.0 13.7 11 MgF 2 + 20% pores 1.30 12.0 15.6 12 MgF 2 + 30% pores 1.26 16.0 20.1 13 MgF 2 + 40% pores 1.22 24.0 29.3 14 MgF 2 + 50% pores 1.18 73.3 86.7 Table 15 No. material Refractive index at 565nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Nb 2 O 5 2.31 4.6 10.6 2 SiO 2 1:44 60.6 87.1 3 Nb 2 O 5 2.31 13.4 30.9 4 SiO 2 1:44 41.8 60.1 5 Nb 2 O 5 2.31 3.0 6.9 6 SiO 2 1:44 13.4 19.2 7 Nb 2 O 5 2.31 14.4 33.2 8th SiO 2 1:44 65.0 93.4 9 Nb 2 O 5 2.31 5.8 13.4 10 SiO 2 1:44 8.0 11.5 11 SiO 2 + 20% pores 1:36 10.0 13.6 12 SiO 2 + 30% pores 1:32 12.0 15.8 13 SiO 2 + 40% pores 1.27 16.0 20.3 14 SiO 2 + 50% pores 1.22 20.0 24.4 15 SiO 2 + 60% pores 1.18 74.4 87.4

Beim optischen Element gemäß Tabelle 12 ist auf einem Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus den Materialien Nioboxid und Siliziumdioxid wie im Vergleichsbeispiel eine zum umgebenden Medium hin abschließende Lage aus porösem Magnesiumfluorid aufgebracht, die einen Porengehalt von 50 Vol.-% aufweist. Die poröse Magnesiumfluoridlage wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Verglichen mit der Reflexion des aus dem Stand der Technik bekannten optischen Elementes (siehe 8a) weist das optische Element gemäß Tabelle 12 (siehe 8b) eine deutlich niedrigere Reflexion auf, nämlich von deutlich unter 0,2% bei Einfallswinkeln von 0° und 20° über den gesamten Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm. Auch für höhere Einfallswinkel von 40° oder 50° bleibt die Reflexion über den gesamten Wellenlängenbereich deutlich unter 1% für 40° und 2% für 50°. In the optical element according to Table 12, a layer of porous magnesium fluoride, which has a pore content of 50% by volume, is applied to a partial layer system of nonporous layers of the materials niobium oxide and silicon dioxide as in the comparative example. The porous magnesium fluoride layer is preferably applied by means of one of the methods described above. Compared with the reflection of the optical element known from the prior art (see 8a ) has the optical element according to Table 12 (see 8b ) a much lower reflection, namely of well below 0.2% at angles of incidence of 0 ° and 20 ° over the entire wavelength range of 380 nm to 750 nm. Even for higher angles of incidence of 40 ° or 50 °, the reflection remains over the entire Wavelength range well below 1% for 40 ° and 2% for 50 °.

Dieser Effekt, dass die Reflexion über den gesamten Wellenlängenbereich von 380 nm bis 750 nm auch für große Einfallswinkel deutlich geringer ist als beim in 8a dargestellten Vergleichsbeispiel, lässt sich auch für die anderen optischen Elemente mit zusätzlicher poröser Schicht beobachten, die gemäß Tabelle 13 (8c), Tabelle 14 (8d) oder Tabelle 15 (8e) eine Antireflexionsbeschichtung auf einem Substrat aus im vorliegenden Beispiel synthetischem Quarzglas aufweisen. This effect, that the reflection over the entire wavelength range from 380 nm to 750 nm is clearly smaller also for large angles of incidence than in 8a Comparative example shown, can also be observed for the other optical elements with additional porous layer, which according to Table 13 ( 8c ), Table 14 ( 8d ) or Table 15 ( 8e ) have an antireflection coating on a substrate of synthetic quartz glass in the present example.

Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 13 weist eine poröse Schicht aus Siliziumdioxid mit einem Porengehalt von 50 Vol.-% auf. Auch die poröse Siliziumdioxidschicht wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 14 weist auf einer das nichtporöse Teillagensystem abschließenden nichtporösen Magnesiumfluoridlage vier poröse Lagen aus Magnesiumfluorid auf, wobei die dem Substrat nächst gelegene poröse Lage den geringsten Porengehalt, nämlich von 20 Vol.-%, und damit auch den höchsten Brechungsindex der porösen Lagen aufweist, während die vom Substrat am weitesten entfernte Lage den höchsten Porengehalt, nämlich 50 Vol.-%, und damit den niedrigsten Brechungsindex aufweist. Zwischen diesen beiden porösen Lagen weisen die dazwischen liegenden Lagen ansteigenden Porengehalt bzw. abnehmenden Brechungsindex bei der mittleren Wellenlänge von 565 nm auf. Das optische Element gemäß Tabelle 15 weist als vom Substrat am weitesten entfernte Lage des Teillagensystems aus nichtporösen Lagen eine Siliziumdioxidlage auf den alternierenden Nioboxid- und Siliziumdioxidlagen auf. Daran schließen sich fünf poröse Siliziumdioxidlagen an, wobei der Porengehalt von 20 Vol.-% auf 60 Vol.-% bei der vom Substrat am weitesten entfernten porösen Siliziumdioxidlage zunimmt. The optical element with an antireflection coating according to Table 13 has a porous layer of silicon dioxide with a pore content of 50% by volume. The porous silicon dioxide layer is preferably applied by means of one of the methods described above. The optical element with an antireflection coating according to Table 14 has four porous layers of magnesium fluoride on a porous non-porous part of the non-porous magnesium fluoride layer, wherein the porous layer closest to the substrate, the lowest void content, namely 20 vol .-%, and thus the highest Refractive index of the porous layers, while the most distant from the substrate layer has the highest pore content, namely 50 vol .-%, and thus the lowest refractive index. Between these two porous layers, the intervening layers have increasing pore content or decreasing refractive index at the center wavelength of 565 nm. The optical element according to Table 15 has a silicon dioxide layer on the alternating niobium oxide and silicon dioxide layers as the layer of non-porous layers which is furthest from the substrate of the partial layer system. This is followed by five porous silica layers, with the void content increasing from 20% by volume to 60% by volume at the porous silicon dioxide layer farthest from the substrate.

Bei allen optischen Elemente, die gemäß Tabelle 12, Tabelle 13, Tabelle 14 und Tabelle 15 für den sichtbaren Wellenlängenbereich ausgelegt sind, ist die optische Dicke des zweiten Teillagensystems aus porösen Lagen kleiner als die Hälfte der mittleren Wellenlänge 565 nm. Außerdem sind die Brechungsindizes der Lagen des porösen Teillagensystems kleiner als die Brechungsindizes der Lagen des Teillagensystems aus nicht porösen Lagen. For all optical elements designed according to Table 12, Table 13, Table 14 and Table 15 for the visible wavelength range, the optical thickness of the second partial system of porous layers is less than half of the mean wavelength 565 nm. In addition, the refractive indices the layers of the porous part-system less than the refractive indices of the layers of the part-system of non-porous layers.

In 8f ist die Reflexion für eine weitere Variante eines optischen Elements für den sichtbaren Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung dargestellt, die auf einem nichtporösen Teillagensystem eine poröse Magnesiumfluoridlage mit 50 Vol.-% Poren aufweist (siehe Tabelle 16). Der wesentliche Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gemäß Tabelle 12 bis 15 besteht in den Materialien des nichtporösen Teillagensystems. Anstelle von alternierenden Lagen aus Nioboxid und Siliziumdioxid handelt es sich um alternierend angeordnete Lagen aus Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, wobei eine dem Substrat fernere Siliziumdioxidlage durch eine Lage aus Nioboxid ersetzt wurde. Bei der Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 16 liegt somit nur eine Lage vor, deren Brechungsindex bei 565 nm größer ist als das 1,25-fache des Brechungsindexes des Substrats aus synthetischem Quarzglas, der bei 565 nm bei 1,4596 liegt. Trotzdem ist der Reflexionsverlauf über den sichtbaren Wellenlängenbereich für die verschiedenen Einfallswinkel ist vergleichbar mit dem Reflexionsverlauf für die anderen Varianten (siehe 8b–e). Dieses Beispiel hat den besonderen Vorteil, dass bis auf eine Lage nur Materialien mit sehr geringer Absorption verwendet werden und somit eine besonders hohe Transmission erhalten werden kann. Tabelle 16 Nr. Material Brechungsindex bei 565nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 SiO2 1.44 63.0 90.5 2 Al2O3 1.63 14.5 23.5 3 SiO2 1.44 57.3 82.4 4 Al2O3 1.63 46.2 75.1 5 SiO2 1.44 14.8 21.3 6 Al2O3 1.63 106.3 172.9 7 SiO2 1.44 33.7 48.5 8 Al2O3 1.63 17.8 29.0 9 SiO2 1.44 131.1 188.5 10 Al2O3 1.63 99.6 162.0 11 Nb2O5 2.31 8.5 19.7 12 Al2O3 1.63 36.3 59.0 13 SiO2 1.44 22.6 32.6 14 Al2O3 1.63 40.9 66.6 15 MgF2 + 50% Poren 1.18 115.8 137.0 In 8f For example, the reflectance for a further variant of an optical element for the visible wavelength range is shown with an antireflection coating which has a porous magnesium fluoride layer with 50% by volume pores on a non-porous part-layer system (see Table 16). The essential difference from the embodiments described above according to Tables 12 to 15 is the materials of the non-porous part-system. Instead of alternating layers of niobium oxide and silicon dioxide, there are alternately arranged layers of silicon dioxide and aluminum oxide, wherein a silicon dioxide layer further away from the substrate has been replaced by a layer of niobium oxide. Thus, in the anti-reflection coating shown in Table 16, there is only one layer whose refractive index at 565 nm is greater than 1.25 times the refractive index of the synthetic quartz glass substrate at 565 nm at 1.4596. Nevertheless, the reflection path over the visible wavelength range for the different angles of incidence is comparable to the reflection curve for the other variants (see 8b -e). This example has the particular advantage that, apart from one layer, only materials with very low absorption are used and thus a particularly high transmission can be obtained. Table 16 No. material Refractive index at 565nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 SiO 2 1:44 63.0 90.5 2 Al 2 O 3 1.63 14.5 23.5 3 SiO 2 1:44 57.3 82.4 4 Al 2 O 3 1.63 46.2 75.1 5 SiO 2 1:44 14.8 21.3 6 Al 2 O 3 1.63 106.3 172.9 7 SiO 2 1:44 33.7 48.5 8th Al 2 O 3 1.63 17.8 29.0 9 SiO 2 1:44 131.1 188.5 10 Al 2 O 3 1.63 99.6 162.0 11 Nb 2 O 5 2.31 8.5 19.7 12 Al 2 O 3 1.63 36.3 59.0 13 SiO 2 1:44 22.6 32.6 14 Al 2 O 3 1.63 40.9 66.6 15 MgF 2 + 50% pores 1.18 115.8 137.0

Optische Elemente für einen Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm Optical elements for a wavelength range from 750 nm to 1400 nm

Der Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm umfasst im Wesentlichen den nahinfraroten Wellenlängenbereich. Über den Wellenlängenbereich von 700 nm bis 1500 nm wurde die Reflexion an optischen Elementen mit unterschiedlichen Antireflexionsbeschichtungen für unpolarisierte Strahlung bei Einfallswinkeln von 0°, 20°, 40° und 50°, gemessen zur Flächennormalen untersucht. The wavelength range from 750 nm to 1400 nm essentially encompasses the near-infrared wavelength range. Over the wavelength range of 700 nm to 1500 nm, the reflection on optical elements with different antireflection coatings for unpolarized radiation was examined at incident angles of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, measured to the surface normal.

In 9a ist zunächst als Vergleichsbeispiel die Reflexion eines optischen Elements für den ultravioletten Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm dargestellt, das hergestellt wurde, indem auf ein Substrat aus synthetischem Quarzglas eine für diesen Wellenlängenbereich herkömmliche Antireflexionsbeschichtung aus nichtporösen, alternierend angeordneten Lagen aus Tantaloxid und Siliziumdioxid gemäß Tabelle 17 aufgebracht wurde. Synthetisches Quarzglas weist bei einer Wellenlänge von 1100 nm einen Brechungsindex von 1,4492 auf. Als Substratmaterial können beispielsweise auch optische Gläser verwendet werden, wie etwa das unter der Bezeichnung LF5 bei der Firma Schott AG erhältliche optische Glas, das bei einer Wellenlänge von 1060 nm einen Brechungsindex von 1,5659 aufweist. Tabelle 17 Nr. Material Brechungsindex bei 1100nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 2 SiO2 1.45 64.0 92.7 3 Ta2O5 2.01 20.1 40.4 4 SiO2 1.45 43.4 62.9 5 Ta2O5 2.01 40.6 81.4 6 SiO2 1.45 13.3 19.2 7 Ta2O5 2.01 89.1 178.7 8 SiO2 1.45 10.0 14.5 9 Ta2O5 2.01 70.8 142.1 10 SiO2 1.45 26.9 39.0 11 Ta2O5 2.01 23.9 48.1 12 MgF2 1.37 161.1 221.2 In 9a First, as a comparative example, the reflection of an optical element for the ultraviolet wavelength range from 750 nm to 1400 nm, which has been prepared by applying to a substrate made of synthetic quartz glass an antireflection coating of non-porous, alternating layers of tantalum oxide and silicon dioxide, conventional for this wavelength range, according to the table 17 was applied. Synthetic quartz glass has a refractive index of 1.4492 at a wavelength of 1100 nm. As the substrate material, for example, optical glasses may also be used, such as the optical glass available under the name LF5 from Schott AG, which has a refractive index of 1.5659 at a wavelength of 1060 nm. Table 17 No. material Refractive index at 1100nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 2 SiO 2 1:45 64.0 92.7 3 Ta 2 O 5 2:01 20.1 40.4 4 SiO 2 1:45 43.4 62.9 5 Ta 2 O 5 2:01 40.6 81.4 6 SiO 2 1:45 13.3 19.2 7 Ta 2 O 5 2:01 89.1 178.7 8th SiO 2 1:45 10.0 14.5 9 Ta 2 O 5 2:01 70.8 142.1 10 SiO 2 1:45 26.9 39.0 11 Ta 2 O 5 2:01 23.9 48.1 12 MgF 2 1:37 161.1 221.2

Für Einfallswinkel von 0° und 20° schwankt die Reflexion im Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm im Wesentlichen zwischen ca. 0,2% und ca. 0,5%. Für Einfallswinkel von 40° schwankt die Reflexion im Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm über weite Bereiche zwischen ca. 0,6% und ca. 1,0%. Für Einfallswinkel von 50° liegt die Reflexion über dem gesamten Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm über weite Bereiche über 1,5%. For angles of incidence of 0 ° and 20 °, the reflection in the wavelength range of 750 nm to 1400 nm substantially varies between about 0.2% and about 0.5%. For angles of incidence of 40 °, the reflection in the wavelength range from 750 nm to 1400 nm varies over wide ranges between about 0.6% and about 1.0%. For angles of incidence of 50 °, the reflection over the entire wavelength range from 750 nm to 1400 nm over wide ranges is above 1.5%.

Im Gegensatz dazu ist in den 9b–e die Reflexion für optische Elemente aufgetragen, die wie hier vorgeschlagen, anschließend an ein Teillagensystem aus nichtporösen Lagen mindestens eine poröse Lage an der Grenzfläche des optischen Elements zum umgebenden Medium aufweisen. In 9b ist die Reflexion unpolarisierter Strahlung eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 18 auf einem Substrat aus synthetischem Quarzglas für Einfallswinkel von 0°, 20°, 40° und 50° aufgetragen, in 9c die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 19, in 9d die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 20 und in 9e die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 21. Tabelle 18 Nr. Material Brechungsindex bei 1100nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 SiO2 1.45 20.0 29.0 2 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 3 SiO2 1.45 62.0 89.9 4 Ta2O5 2.01 19.9 40.0 5 SiO2 1.45 37.9 54.9 6 Ta2O5 2.01 35.1 70.3 7 SiO2 1.45 21.1 30.5 8 Ta2O5 2.01 67.3 135.0 9 SiO2 1.45 10.0 14.5 10 Ta2O5 2.01 70.7 141.9 11 SiO2 1.45 29.4 42.6 12 Ta2O5 2.01 32.7 65.6 13 SiO2 1.45 84.9 123.0 14 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 15 MgF2 + 50% Poren 1.18 182.0 215.1 Tabelle 19 Nr. Material Brechungsindex bei 1100nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 SiO2 1.45 10.0 14.5 2 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 3 SiO2 1.45 59.6 86.3 4 Ta2O5 2.01 16.4 32.9 5 SiO2 1.45 32.2 46.7 6 Ta2O5 2.01 26.9 54.0 7 SiO2 1.45 25.2 36.6 8 Ta2O5 2.01 62.0 124.4 9 SiO2 1.45 10.0 14.5 10 Ta2O5 2.01 79.0 158.6 11 SiO2 1.45 25.4 36.8 12 Ta2O5 2.01 39.4 79.0 13 SiO2 1.45 69.2 100.2 14 Ta2O5 2.01 13.2 26.5 15 SiO2 + 50% Poren 1.22 176.1 214.8 Tabelle 20 Nr. Material Brechungsindex bei 1100nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 SiO2 1.45 20.0 29.0 2 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 3 SiO2 1.45 63.0 91.3 4 Ta2O5 2.01 20.0 40.2 5 SiO2 1.45 36.7 53.2 6 Ta2O5 2.01 32.3 64.8 7 SiO2 1.45 21.3 30.8 8 Ta2O5 2.01 62.6 125.5 9 SiO2 1.45 10.0 14.5 10 Ta2O5 2.01 72.4 145.3 11 SiO2 1.45 27.3 39.5 12 Ta2O5 2.01 35.1 70.5 13 SiO2 1.45 69.4 100.5 14 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 15 MgF2 1.37 12.0 16.5 16 MgF2 + 20% Poren 1.30 16.0 20.7 17 MgF2 + 30% Poren 1.26 24.0 30.2 18 MgF2 + 40% Poren 1.22 40.0 48.8 19 MgF2 + 50% Poren 1.18 107.8 127.3 Tabelle 21 Nr. Material Brechungsindex bei 1100nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 SiO2 1.45 20.0 29.0 2 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 3 SiO2 1.45 63.3 91.7 4 Ta2O5 2.01 20.0 40.2 5 SiO2 1.45 36.1 52.3 6 Ta2O5 2.01 31.3 62.8 7 SiO2 1.45 21.3 30.8 8 Ta2O5 2.01 60.1 120.6 9 SiO2 1.45 10.0 14.5 10 Ta2O5 2.01 74.3 149.1 11 SiO2 1.45 25.9 37.5 12 Ta2O5 2.01 35.7 71.7 13 SiO2 1.45 62.1 90.0 14 Ta2O5 2.01 10.0 20.1 15 SiO2 1.45 10.0 14.5 16 SiO2 + 20% Poren 1.36 14.0 19.0 17 SiO2 + 30% Poren 1.31 25.6 33.7 18 SiO2 + 40% Poren 1.27 20.0 25.3 19 SiO2 + 50% Poren 1.22 36.0 43.9 20 SiO2 + 60% Poren 1.17 108.5 127.4 In contrast, in the 9b -E applied the reflection for optical elements, which as proposed here, following a partial layer system of non-porous layers have at least one porous layer at the interface of the optical element to the surrounding medium. In 9b the reflection of unpolarized radiation of an optical element with an antireflection coating according to Table 18 is applied to a substrate made of synthetic quartz glass for angles of incidence of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, in 9c the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 19, in 9d the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 20 and in 9e the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 21. Table 18 No. material Refractive index at 1100nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 SiO 2 1:45 20.0 29.0 2 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 3 SiO 2 1:45 62.0 89.9 4 Ta 2 O 5 2:01 19.9 40.0 5 SiO 2 1:45 37.9 54.9 6 Ta 2 O 5 2:01 35.1 70.3 7 SiO 2 1:45 21.1 30.5 8th Ta 2 O 5 2:01 67.3 135.0 9 SiO 2 1:45 10.0 14.5 10 Ta 2 O 5 2:01 70.7 141.9 11 SiO 2 1:45 29.4 42.6 12 Ta 2 O 5 2:01 32.7 65.6 13 SiO 2 1:45 84.9 123.0 14 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 15 MgF 2 + 50% pores 1.18 182.0 215.1 Table 19 No. material Refractive index at 1100nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 SiO 2 1:45 10.0 14.5 2 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 3 SiO 2 1:45 59.6 86.3 4 Ta 2 O 5 2:01 16.4 32.9 5 SiO 2 1:45 32.2 46.7 6 Ta 2 O 5 2:01 26.9 54.0 7 SiO 2 1:45 25.2 36.6 8th Ta 2 O 5 2:01 62.0 124.4 9 SiO 2 1:45 10.0 14.5 10 Ta 2 O 5 2:01 79.0 158.6 11 SiO 2 1:45 25.4 36.8 12 Ta 2 O 5 2:01 39.4 79.0 13 SiO 2 1:45 69.2 100.2 14 Ta 2 O 5 2:01 13.2 26.5 15 SiO 2 + 50% pores 1.22 176.1 214.8 Table 20 No. material Refractive index at 1100nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 SiO 2 1:45 20.0 29.0 2 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 3 SiO 2 1:45 63.0 91.3 4 Ta 2 O 5 2:01 20.0 40.2 5 SiO 2 1:45 36.7 53.2 6 Ta 2 O 5 2:01 32.3 64.8 7 SiO 2 1:45 21.3 30.8 8th Ta 2 O 5 2:01 62.6 125.5 9 SiO 2 1:45 10.0 14.5 10 Ta 2 O 5 2:01 72.4 145.3 11 SiO 2 1:45 27.3 39.5 12 Ta 2 O 5 2:01 35.1 70.5 13 SiO 2 1:45 69.4 100.5 14 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 15 MgF 2 1:37 12.0 16.5 16 MgF 2 + 20% pores 1.30 16.0 20.7 17 MgF 2 + 30% pores 1.26 24.0 30.2 18 MgF 2 + 40% pores 1.22 40.0 48.8 19 MgF 2 + 50% pores 1.18 107.8 127.3 Table 21 No. material Refractive index at 1100nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 SiO 2 1:45 20.0 29.0 2 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 3 SiO2 1:45 63.3 91.7 4 Ta 2 O 5 2:01 20.0 40.2 5 SiO 2 1:45 36.1 52.3 6 Ta 2 O 5 2:01 31.3 62.8 7 SiO 2 1:45 21.3 30.8 8th Ta 2 O 5 2:01 60.1 120.6 9 SiO 2 1:45 10.0 14.5 10 Ta 2 O 5 2:01 74.3 149.1 11 SiO 2 1:45 25.9 37.5 12 Ta 2 O 5 2:01 35.7 71.7 13 SiO 2 1:45 62.1 90.0 14 Ta 2 O 5 2:01 10.0 20.1 15 SiO 2 1:45 10.0 14.5 16 SiO 2 + 20% pores 1:36 14.0 19.0 17 SiO 2 + 30% pores 1.31 25.6 33.7 18 SiO 2 + 40% pores 1.27 20.0 25.3 19 SiO 2 + 50% pores 1.22 36.0 43.9 20 SiO 2 + 60% pores 1.17 108.5 127.4

Beim optische Element gemäß Tabelle 18 ist auf einem Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus den Materialien Tantaloxid und Siliziumdioxid wie im Vergleichsbeispiel eine zum umgebenden Medium hin abschließende Lage aus porösem Magnesiumfluorid aufgebracht, die einen Porengehalt von 50 Vol.-% aufweist. Die poröse Magnesiumfluoridlage wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Verglichen mit der Reflexion des aus dem Stand der Technik bekannten optischen Elementes (siehe 9a) weist das optische Element gemäß Tabelle 18 (siehe 9b) eine deutlich niedrigere Reflexion auf, nämlich von deutlich unter 0,2% bei Einfallswinkeln von 0° und 20° über den gesamten Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm. Auch für höhere Einfallswinkel von 40° oder 50° bleibt die Reflexion über diesen Wellenlängenbereich deutlich unter 1% für 40° und 2% für 50°. In the optical element according to Table 18, a layer of porous magnesium fluoride, which has a pore content of 50% by volume, is applied to a partial layer system of non-porous layers of the materials tantalum oxide and silicon dioxide as in the comparative example. The porous magnesium fluoride layer is preferably applied by means of one of the methods described above. Compared with the reflection of the optical element known from the prior art (see 9a ) has the optical element according to Table 18 (see 9b ), a much lower reflection, namely of well below 0.2% at angles of incidence of 0 ° and 20 ° over the entire wavelength range of 750 nm to 1400 nm. Even for higher angles of incidence of 40 ° or 50 °, the reflection remains over this wavelength range well below 1% for 40 ° and 2% for 50 °.

Dieser Effekt, dass die Reflexion über den gesamten Wellenlängenbereich von 750 nm bis 1400 nm auch für große Einfallswinkel deutlich geringer ist als beim in 9a dargestellten Vergleichsbeispiel, lässt sich auch für die anderen optischen Elemente mit zusätzlicher poröser Schicht beobachten, die gemäß Tabelle 19 (9c), Tabelle 20 (9d) oder Tabelle 21 (9e) eine Antireflexionsbeschichtung auf einem Substrat aus im vorliegenden Beispiel synthetischem Quarzglas aufweisen. This effect, that the reflection over the entire wavelength range from 750 nm to 1400 nm is clearly smaller also for large angles of incidence than in 9a Comparative example shown, can also be observed for the other optical elements with additional porous layer, which according to Table 19 ( 9c ), Table 20 ( 9d ) or Table 21 ( 9e ) have an antireflection coating on a substrate of synthetic quartz glass in the present example.

Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 19 weist eine poröse Schicht aus Siliziumdioxid mit einem Porengehalt von 50 Vol.-% auf. Auch die poröse Siliziumdioxidschicht wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 20 weist auf einer das nichtporöse Teillagensystem abschließenden nichtporösen Magnesiumfluoridlage vier poröse Lagen aus Magnesiumfluorid auf, wobei die dem Substrat am nächsten gelegene poröse Lage den geringsten Porengehalt, nämlich von 20 Vol.-%, und damit auch den höchsten Brechungsindex der porösen Lagen aufweist, während die vom Substrat am weitesten entfernte Lage den höchsten Porengehalt, nämlich 50 Vol.-%, und damit den niedrigsten Brechungsindex aufweist. Zwischen diesen beiden porösen Lagen weisen die dazwischen liegenden Lagen ansteigenden Porengehalt bzw. abnehmenden Brechungsindex bei der mittleren Wellenlänge von 1100 nm auf. Das optische Element gemäß Tabelle 21 weist als vom Substrat am weitesten entfernte Lage des Teillagensystems aus nichtporösen Lagen eine Siliziumdioxidlage auf den alternierenden Tantaloxid- und Siliziumdioxidlagen auf. Daran schließen sich fünf poröse Siliziumdioxidlagen an, wobei der Porengehalt von 20 Vol.-% bis auf 60 Vol.-% bei der vom Substrat am weitesten entfernten porösen Siliziumdioxidlage zunimmt. The optical element with an antireflection coating according to Table 19 has a porous layer of silicon dioxide with a void content of 50% by volume. The porous silicon dioxide layer is preferably applied by means of one of the methods described above. The optical element with an antireflection coating according to Table 20 has four porous layers of magnesium fluoride on a nonporous magnesium fluoride layer which terminates the non-porous part-layer system The closest porous layer has the lowest void content, namely 20 vol.%, and thus also the highest refractive index of the porous layers, while the layer furthest from the substrate has the highest void content, namely 50 vol.%, and thus the having the lowest refractive index. Between these two porous layers, the intervening layers have increasing pore content or decreasing refractive index at the central wavelength of 1100 nm. The optical element shown in Table 21 has a silicon dioxide layer on the alternating tantalum oxide and silicon dioxide layers as the substrate of the non-porous layers that is farthest from the substrate. This is followed by five porous silica layers, the pore content increasing from 20% by volume to 60% by volume at the porous silicon dioxide layer farthest from the substrate.

Bei allen optischen Elemente, die gemäß Tabelle 18, Tabelle 19, Tabelle 20 und Tabelle 21 für eine Wellenlänge im nahinfraroten Wellenlängenbereich ausgelegt sind, ist die optische Dicke des zweiten Teillagensystems aus porösen Lagen kleiner als die Hälfte der mittleren Wellenlänge 1100 nm. Außerdem sind die Brechungsindizes der Lagen des porösen Teillagensystems kleiner als die Brechungsindizes der Lagen des Teillagensystems aus nicht porösen Lagen. For all optical elements designed according to Table 18, Table 19, Table 20 and Table 21 for a wavelength in the near infrared wavelength range, the optical thickness of the second partial system of porous layers is less than half of the central wavelength 1100 nm Refractive indices of the layers of the porous partial system less than the refractive indices of the layers of the partial system of non-porous layers.

Optische Elemente für einen Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm Der Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm umfasst im Wesentlichen den ultravioletten und sichtbaren Wellenlängenbereich, wobei die Spektralbereiche UV-C und VIS teilweise und die Spektralbereiche UV-A und UV-B ganz erfasst sind. Über den Wellenlängenbereich von 240 nm bis 550 nm wurde die Reflexion an optischen Elementen mit unterschiedlichen Antireflexionsbeschichtungen für unpolarisierte Strahlung bei Einfallswinkeln von 0°, 20°, 40° und 50°, gemessen zur Flächennormalen untersucht. Optical elements for a wavelength range from 250 nm to 500 nm The wavelength range from 250 nm to 500 nm essentially covers the ultraviolet and visible wavelength ranges, the spectral ranges UV-C and VIS being partially covered and the spectral ranges UV-A and UV-B being completely covered , Over the wavelength range from 240 nm to 550 nm, the reflection on optical elements with different antireflection coatings for unpolarized radiation was examined at incident angles of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, measured to the surface normal.

In 10a ist zunächst als Vergleichsbeispiel die Reflexion eines optischen Elements für den UV- bis VIS-Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm dargestellt, das hergestellt wurde, indem auf ein Substrat aus synthetischem eine für diesen Wellenlängenbereich herkömmliche Antireflexionsbeschichtung aus nichtporösen, alternierend angeordneten Lagen aus Scandiumoxid und Siliziumdioxid gemäß Tabelle 22 aufgebracht wurde. Synthetisches Quarzglas weist bei einer Wellenlänge von 375 nm einen Brechungsindex von 1,4729 auf. Als Substratmaterial kann beispielsweise auch Kalziumfluorid verwendet werden, das bei 375 nm einen Brechungsindex von 1,4440 aufweist. Tabelle 22 Nr. Material Brechungsindex bei 375nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Sc2O3 2.03 9.0 18.3 2 SiO2 1.45 34.2 49.7 3 Sc2O3 2.03 16.5 33.6 4 SiO2 1.45 38.5 55.8 5 Sc2O3 2.03 9.0 18.3 6 SiO2 1.45 74.1 107.4 7 Sc2O3 2.03 10.3 21.0 8 SiO2 1.45 26.4 38.2 9 Sc2O3 2.03 41.4 84.0 10 SiO2 1.45 9.0 13.1 11 Sc2O3 2.03 26.2 53.2 12 MgF2 1.38 62.3 86.1 In 10a is first shown as a comparative example, the reflection of an optical element for the UV to VIS wavelength range of 250 nm to 500 nm, which was prepared by applying to a synthetic substrate of a conventional anti-reflective coating for this wavelength range of non-porous, alternately arranged layers of scandium and Silicon dioxide was applied according to Table 22. Synthetic quartz glass has a refractive index of 1.4729 at a wavelength of 375 nm. Calcium fluoride, for example, which has a refractive index of 1.4440 at 375 nm can also be used as the substrate material. Table 22 No. material Refractive index at 375nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Sc 2 O 3 2:03 9.0 18.3 2 SiO 2 1:45 34.2 49.7 3 Sc 2 O 3 2:03 16.5 33.6 4 SiO 2 1:45 38.5 55.8 5 Sc 2 O 3 2:03 9.0 18.3 6 SiO 2 1:45 74.1 107.4 7 Sc 2 O 3 2:03 10.3 21.0 8th SiO 2 1:45 26.4 38.2 9 Sc 2 O 3 2:03 41.4 84.0 10 SiO 2 1:45 9.0 13.1 11 Sc 2 O 3 2:03 26.2 53.2 12 MgF 2 1:38 62.3 86.1

Für Einfallswinkel von 0° und 20° schwankt die Reflexion im Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm im Wesentlichen zwischen unter ca. 0,2% und ca. 0,6%. Für Einfallswinkel von 40° schwankt die Reflexion im Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm über weite Bereiche zwischen ca. 0,4% und ca. 1,2%. Für Einfallswinkel von 50° schwankt die Reflexion über dem gesamten Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm über weite Bereiche zwischen ca. 1% und ca. 2%. For angles of incidence of 0 ° and 20 °, the reflection in the wavelength range from 250 nm to 500 nm substantially varies between below about 0.2% and about 0.6%. For incidence angles of 40 °, the reflection in the wavelength range from 250 nm to 500 nm varies over wide ranges between about 0.4% and about 1.2%. For angles of incidence of 50 °, the reflection over the entire wavelength range from 250 nm to 500 nm varies over wide ranges between approximately 1% and approximately 2%.

Im Gegensatz dazu ist in den 10b–e die Reflexion für optische Elemente aufgetragen, die wie hier vorgeschlagen, anschließend an ein Teillagensystem aus nichtporösen Lagen mindestens eine poröse Lage an der Grenzfläche des optischen Elements zum umgebenden Medium aufweisen. In 10b ist die Reflexion unpolarisierter Strahlung eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 23 auf einem Substrat aus synthetischem Quarzglas für Einfallswinkel von 0°, 20°, 40° und 50° aufgetragen, in 10c die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 24, in 10d die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 25 und in 10e die Reflexion eines optischen Elements mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 26. Tabelle 23 Nr. Material Brechungsindex bei 375nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.63 51.8 84.2 2 Sc2O3 2.03 19.4 39.3 3 Al2O3 1.63 12.9 21.0 4 Sc2O3 2.03 30.0 60.9 5 Al2O3 1.63 55.2 89.8 6 MgF2 + 50% Poren 1.19 74.9 88.9 Tabelle 24 Nr. Material Brechungsindex bei 375nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.63 51.8 84.2 2 Sc2O3 2.03 19.4 39.3 3 Al2O3 1.63 12.9 21.0 4 Sc2O3 2.03 30.0 60.9 5 Al2O3 1.63 55.2 89.8 6 SiO2 + 60% Poren 1.18 74.0 87.3 Tabelle 25 Nr. Material Brechungsindex bei 375nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.63 54.4 88.5 2 Sc2O3 2.03 17.0 34.5 3 Al2O3 1.63 17.8 29.0 4 Sc2O3 2.03 23.2 47.1 5 Al2O3 1.63 53.5 87.1 6 MgF2 1.38 6.0 8.3 7 MgF2 + 20% Poren 1.30 7.0 9.1 8 MgF2 + 30% Poren 1.26 9.0 11.4 9 MgF2 + 40% Poren 1.23 14.0 17.2 10 MgF2 + 50% Poren 1.19 45.7 54.2 Tabelle 26 Nr. Material Brechungsindex bei 375nm Dicke [nm] optische Dicke [nm] 1 Al2O3 1.63 54.6 88.8 2 Sc2O3 2.03 16.9 34.3 3 Al2O3 1.63 18.2 29.5 4 Sc2O3 2.03 22.6 46.0 5 Al2O3 1.63 50.7 82.6 6 SiO2 1.47 5.0 7.4 7 SiO2 + 20% Poren 1.37 5.0 6.9 8 SiO2 + 30% Poren 1.32 7.0 9.3 9 SiO2 + 40% Poren 1.28 8.0 10.2 10 SiO2 + 50% Poren 1.23 12.0 14.7 11 SiO2 + 60% Poren 1.18 48.9 57.7 In contrast, in the 10b -E applied the reflection for optical elements, which as proposed here, following a partial layer system of non-porous layers have at least one porous layer at the interface of the optical element to the surrounding medium. In 10b the reflection of unpolarized radiation of an optical element with an antireflection coating according to Table 23 is applied to a substrate made of synthetic quartz glass for angles of incidence of 0 °, 20 °, 40 ° and 50 °, in 10c the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 24, in 10d the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 25 and in 10e the reflection of an optical element with an antireflection coating according to Table 26. Table 23 No. material Refractive index at 375nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.63 51.8 84.2 2 Sc 2 O 3 2:03 19.4 39.3 3 Al 2 O 3 1.63 12.9 21.0 4 Sc 2 O 3 2:03 30.0 60.9 5 Al 2 O 3 1.63 55.2 89.8 6 MgF 2 + 50% pores 1.19 74.9 88.9 Table 24 No. material Refractive index at 375nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.63 51.8 84.2 2 Sc 2 O 3 2:03 19.4 39.3 3 Al 2 O 3 1.63 12.9 21.0 4 Sc 2 O 3 2:03 30.0 60.9 5 Al 2 O 3 1.63 55.2 89.8 6 SiO 2 + 60% pores 1.18 74.0 87.3 Table 25 No. material Refractive index at 375nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.63 54.4 88.5 2 Sc 2 O 3 2:03 17.0 34.5 3 Al 2 O 3 1.63 17.8 29.0 4 Sc 2 O 3 2:03 23.2 47.1 5 Al 2 O 3 1.63 53.5 87.1 6 MgF 2 1:38 6.0 8.3 7 MgF 2 + 20% pores 1.30 7.0 9.1 8th MgF 2 + 30% pores 1.26 9.0 11.4 9 MgF 2 + 40% pores 1.23 14.0 17.2 10 MgF 2 + 50% pores 1.19 45.7 54.2 Table 26 No. material Refractive index at 375nm Thickness [nm] optical thickness [nm] 1 Al 2 O 3 1.63 54.6 88.8 2 Sc 2 O 3 2:03 16.9 34.3 3 Al 2 O 3 1.63 18.2 29.5 4 Sc 2 O 3 2:03 22.6 46.0 5 Al 2 O 3 1.63 50.7 82.6 6 SiO 2 1:47 5.0 7.4 7 SiO 2 + 20% pores 1:37 5.0 6.9 8th SiO 2 + 30% pores 1:32 7.0 9.3 9 SiO 2 + 40% pores 1.28 8.0 10.2 10 SiO 2 + 50% pores 1.23 12.0 14.7 11 SiO 2 + 60% pores 1.18 48.9 57.7

Beim optische Element gemäß Tabelle 23 ist auf einem Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus den Materialien Scandiumoxid und Aluminiumoxid eine zum umgebenden Medium hin abschließende Lage aus porösem Magnesiumfluorid aufgebracht, die einen Porengehalt von 50 Vol.-% aufweist. Die poröse Magnesiumfluoridlage wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Verglichen mit der Reflexion des aus dem Stand der Technik bekannten optischen Elementes (siehe 10a) weist das optische Element gemäß Tabelle 23 (siehe 10b) eine deutlich niedrigere Reflexion auf, nämlich von deutlich unter 0,2% bei Einfallswinkeln von 0° und 20° über den gesamten Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm. Auch für höhere Einfallswinkel von 40° oder 50° bleibt die Reflexion über diesen Wellenlängenbereich überwiegend deutlich unter 1% für 40° und unter 2% für 50°. In the case of the optical element according to Table 23, a layer of porous magnesium fluoride, which has a pore content of 50% by volume, is applied to a partial layer system of non-porous layers of the materials scandium oxide and aluminum oxide. The porous magnesium fluoride layer is preferably applied by means of one of the methods described above. Compared with the reflection of the optical element known from the prior art (see 10a ) has the optical element according to Table 23 (see 10b ) has a much lower reflection, namely of well below 0.2% at angles of incidence of 0 ° and 20 ° over the entire wavelength range of 250 nm to 500 nm. Even for higher angles of incidence of 40 ° or 50 °, the reflection remains over this wavelength range mostly well below 1% for 40 ° and below 2% for 50 °.

Dieser Effekt, dass die Reflexion über den gesamten Wellenlängenbereich von 250 nm bis 500 nm auch für große Einfallswinkel deutlich geringer ist als beim in 10a dargestellten Vergleichsbeispiel, lässt sich auch für die anderen optischen Elemente mit zusätzlicher poröser Schicht beobachten, die gemäß Tabelle 24 (10c), Tabelle 25 (10d) oder Tabelle 26 (10e) eine Antireflexionsbeschichtung auf einem Substrat aus im vorliegenden Beispiel synthetischem Quarzglas aufweisen. This effect, that the reflection over the entire wavelength range from 250 nm to 500 nm is clearly smaller also for large angles of incidence than in 10a Comparative example shown can also be observed for the other optical elements with additional porous layer, which according to Table 24 ( 10c ), Table 25 ( 10d ) or Table 26 ( 10e ) have an antireflection coating on a substrate of synthetic quartz glass in the present example.

Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 24 weist eine poröse Schicht aus Siliziumdioxid mit einem Porengehalt von 60 Vol.-% auf. Auch die poröse Siliziumdioxidschicht wird bevorzugt mittels einem der zuvor beschriebenen Verfahren aufgebracht. Das optische Element mit einer Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 25 weist auf einer das nichtporöse Teillagensystem abschließenden nichtporösen Magnesiumfluoridlage vier poröse Lagen aus Magnesiumfluorid auf, wobei die dem Substrat am nächsten gelegene poröse Lage den geringsten Porengehalt, nämlich von 20 Vol.-%, und damit auch den höchsten Brechungsindex der porösen Lagen aufweist, während die vom Substrat am weitesten entfernte Lage den höchsten Porengehalt, nämlich 50 Vol.-%, und damit den niedrigsten Brechungsindex aufweist. Zwischen diesen beiden porösen Lagen weisen die dazwischen liegenden Lagen ansteigenden Porengehalt bzw. abnehmenden Brechungsindex bei der mittleren Wellenlänge von 375 nm auf. Das optische Element gemäß Tabelle 26 weist als vom Substrat am weitesten entfernte Lage des Teillagensystems aus nichtporösen Lagen eine Siliziumdioxidlage auf den alternierenden Scandiumoxid- und Aluminiumoxidlagen auf. Daran schließen sich fünf poröse Siliziumdioxidlagen an, wobei der Porengehalt von 20 Vol.-% bis auf 60 Vol.-% bei der vom Substrat am weitesten entfernten porösen Siliziumdioxidlage zunimmt. The optical element with an antireflection coating according to Table 24 has a porous layer of silicon dioxide with a pore content of 60% by volume. The porous silicon dioxide layer is preferably applied by means of one of the methods described above. The optical element with an antireflection coating according to Table 25 has four porous layers of magnesium fluoride on a porous non-porous part of the non-porous magnesium fluoride layer, wherein the porous layer closest to the substrate, the lowest void content, namely 20 vol .-%, and thus the has the highest refractive index of the porous layers, while the most distant from the substrate layer has the highest pore content, namely 50 vol .-%, and thus the lowest refractive index. Between these two porous layers, the intervening layers have increasing pore content or decreasing refractive index at the central wavelength of 375 nm. The optical element according to Table 26 has as the substrate from the substrate furthest away position of the non-porous layers of partial layer system on a Siliziumdioxidlage on the alternating scandium oxide and alumina layers. This is followed by five porous silica layers, the pore content increasing from 20% by volume to 60% by volume at the porous silicon dioxide layer farthest from the substrate.

Bei allen optischen Elemente, die gemäß Tabelle 23, Tabelle 24, Tabelle 25 und Tabelle 26 für eine Wellenlänge im ultravioletten bis sichtbaren Wellenlängenbereich ausgelegt sind, ist die optische Dicke des zweiten Teillagensystems aus porösen Lagen kleiner als die Hälfte der mittleren Wellenlänge 375 nm. Außerdem sind die Brechungsindizes der Lagen des porösen Teillagensystems kleiner als die Brechungsindizes der Lagen des Teillagensystems aus nicht porösen Lagen. Alle Ausführungsbeispiele gemäß Tabelle 23, Tabelle 24, Tabelle 25 und Tabelle 26 haben eine Gesamtdicke, die mit weniger als 250 nm deutlich unter der Gesamtschichtdicke von 360 nm der herkömmlichen Antireflexionsbeschichtung gemäß Tabelle 22 liegt. Zudem ist bei allen Ausführungsbeispielen gemäß den Tabellen 23 bis 26 der Anteil der Scandiumoxidlagen nur halb so groß wie beim Vergleichsbeispiel gemäß Tabelle 22. Dies hat den Vorteil, Antireflexionsbeschichtungen mit deutlich verminderter Absorption zu erlauben. For all optical elements designed to have a wavelength in the ultraviolet to visible wavelength range according to Table 23, Table 24, Table 25, and Table 26, the optical thickness of the second partial system of porous layers is less than half the mean wavelength of 375 nm For example, the refractive indices of the layers of the porous part-system are smaller than the refractive indices of the layers of the part-system of non-porous layers. All embodiments according to Table 23, Table 24, Table 25 and Table 26 have a total thickness of less than 250 nm, well below the total layer thickness of 360 nm of the conventional antireflection coating according to Table 22. In addition, in all embodiments according to Tables 23 to 26, the proportion of scandium oxide layers is only half as large as in the comparative example according to Table 22. This has the advantage of allowing antireflection coatings with significantly reduced absorption.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2008/148462 A1 [0003] WO 2008/148462 A1 [0003]
  • US 6825976 B2 [0045] US 6825976 B2 [0045]

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, wobei die poröse Lage aufgebracht wird, indem zwei anorganische Materialien gemeinsam aufgebracht werden und anschließend eines der Materialien entfernt wird, so dass sich im nicht entfernten Material Poren ausbilden. A method for producing an optical element for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating having at least one layer of porous material, wherein the porous layer is applied by applying two inorganic materials together and then one of the materials is removed, so that form pores in the material not removed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antireflexionsbeschichtung mindestens zwei Lagen auf ein Substrat aufgebracht werden und die vom Substrat am weitesten entfernte Lage als poröse Lage aufgebracht wird, wobei als nicht zu entfernendes Material ein im Wellenlängenbereich des optischen Elements niedrigbrechendes Material aufgebracht wird. A method according to claim 1, characterized in that as antireflection coating at least two layers are applied to a substrate and the substrate from the substrate furthest removed layer is applied as a porous layer, wherein as a material not to be removed, a low-refractive material in the wavelength range of the optical element is applied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei anorganischen Materialien simultan oder als alternierende dünne Lagen aufgebracht werden. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the two inorganic materials are applied simultaneously or as alternating thin layers. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu entfernende Material chemisch oder chemisch-physikalisch entfernt wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material to be removed is removed chemically or chemically-physically. Optisches Element für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich mit einer Antireflexionsbeschichtung, die mindestens eine Lage aus porösem Material aufweist, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4. Optical element for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range with an antireflection coating comprising at least one layer of porous material, produced by the method according to one of claims 1 to 4. Optisches Element nach Anspruch 5, dessen Antireflexionsbeschichtung ein erstes Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus alternierend im Wellenlängenbereich des optischen Elements höher und niedriger brechenden Materialien auf einem Substrat aufweist und ein zweites, vom Substrat weiter entferntes Teillagensystem aus einer oder mehreren porösen Lagen, wobei die mindestens eine poröse Lage auf einem im Wellenlängenbereich des optischen Elements niedriger brechenden Material basiert. An optical element according to claim 5, wherein the antireflection coating comprises a first part-layer system of non-porous layers of materials higher and lower alternating in the wavelength range of the optical element on one substrate and a second part-system of one or more porous layers farther from the substrate, wherein the at least one porous layer is based on a lower refractive material in the wavelength range of the optical element. Optisches Element für einen Wellenlängenbereich im ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Wellenlängenbereich, dessen Antireflexionsbeschichtung ein erstes Teillagensystem aus nichtporösen Lagen aus alternierend im Wellenlängenbereich des optischen Elements höher und niedriger brechenden Materialien auf einem Substrat aufweist und ein zweites, vom Substrat weiter entferntes Teillagensystem aus einer oder mehreren porösen Lagen, wobei die mindestens eine poröse Lage auf einem im Wellenlängenbereich des optischen Elements niedriger brechenden Material basiert. Optical element for a wavelength range in the ultraviolet, visible and / or near-infrared wavelength range, the antireflection coating comprises a first part-layer system of non-porous layers of alternately in the wavelength range of the optical element higher and lower refractive materials on a substrate and a second, further away from the substrate part-system from a or more porous layers, wherein the at least one porous layer is based on a lower refractive material in the wavelength range of the optical element. Optisches Element nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lagensystem zwei oder mehr poröse Lagen aufweist, wobei der Brechungsindex der dem Substrat am nächsten angeordnete porösen Lagen am höchsten aller porösen Lagen ist und der Brechungsindex jeder weiteren porösen Lagen kontinuierlich geringer ist. An optical element according to claim 6 or 7, characterized in that the second layer system comprises two or more porous layers, wherein the refractive index of the porous layers closest to the substrate is at the highest of all porous layers and the refractive index of each further porous layer is continuously lower. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Dicke des zweiten Teillagensystems kleiner als die Hälfte der Wellenlänge ist, für die das optische Element ausgelegt ist. Optical element according to one of claims 6 to 8, characterized in that the optical thickness of the second part-system is less than half the wavelength for which the optical element is designed. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechungsindizes der Lagen des zweiten Teillagensystems kleiner als die Brechungsindizes der Lagen des ersten Teillagensystems sind. Optical element according to one of claims 6 to 9, characterized in that the refractive indices of the layers of the second part-system are smaller than the refractive indices of the layers of the first part-system. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teillagensystem nicht mehr als eine Lage aufweist, deren Brechungsindex im Wellenlängenbereich des optischen Elements größer als das 1,25-fache des entsprechenden Brechungsindexes des Substrats ist. Optical element according to one of claims 6 to 10, characterized in that the first part-system does not have more than one layer whose refractive index in the wavelength range of the optical element is greater than 1.25 times the corresponding refractive index of the substrate. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teillagensystem als höher brechendes Material eines oder mehrere der Gruppe Lanthanfluorid, Gadoliniumfluorid, Neodymfluorid, Ytterbiumfluorid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Zirkonoxid, Nioboxid, Yttriumoxid, Scandiumoxid, Ytterbiumoxid, Tantaloxid aufweist und als niedriger brechendes Material eines oder mehrere der Gruppe Aluminiumfluorid, Chiolith, Cryolith, Natriumfluorid, Magnesiumfluorid, Lithiumfluorid, Siliziumdioxid, Yttriumfluorid, Kalziumfluorid, Bariumfluorid aufweist. Optical element according to one of claims 6 to 11, characterized in that the first part-layer system as a higher refractive material of one or more of the group lanthanum fluoride, gadolinium fluoride, neodymium fluoride, ytterbium fluoride, alumina, hafnium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, yttrium oxide, scandium oxide, ytterbium oxide, tantalum oxide and as the lower refractive material, one or more of the group comprises aluminum fluoride, chiolite, cryolite, sodium fluoride, magnesium fluoride, lithium fluoride, silica, yttrium fluoride, calcium fluoride, barium fluoride. Optisches Element nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Material der ein oder mehreren porösen Lagen Magnesiumfluorid und/oder Siliziumdioxid aufweist. Optical element according to one of claims 5 to 12, characterized in that it comprises magnesium fluoride and / or silicon dioxide as the material of the one or more porous layers.
DE201110054427 2011-10-12 2011-10-12 Method for manufacturing optic element e.g. lens, in UV wavelength range, involves attaching porous layer by commonly applying two inorganic materials, and removing one of materials so that pores are formed in unremoved material Ceased DE102011054427A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110054427 DE102011054427A1 (en) 2011-10-12 2011-10-12 Method for manufacturing optic element e.g. lens, in UV wavelength range, involves attaching porous layer by commonly applying two inorganic materials, and removing one of materials so that pores are formed in unremoved material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110054427 DE102011054427A1 (en) 2011-10-12 2011-10-12 Method for manufacturing optic element e.g. lens, in UV wavelength range, involves attaching porous layer by commonly applying two inorganic materials, and removing one of materials so that pores are formed in unremoved material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011054427A1 true DE102011054427A1 (en) 2013-04-18

Family

ID=47990456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201110054427 Ceased DE102011054427A1 (en) 2011-10-12 2011-10-12 Method for manufacturing optic element e.g. lens, in UV wavelength range, involves attaching porous layer by commonly applying two inorganic materials, and removing one of materials so that pores are formed in unremoved material

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011054427A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016100914A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for producing a porous refractive index gradient layer
DE102016100907A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for producing a reflection-reducing layer system and reflection-reducing layer system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06167601A (en) * 1992-11-30 1994-06-14 Canon Inc Production of porous antireflection film
US6805903B2 (en) * 2000-08-29 2004-10-19 Japan Science And Technology Corporation Method of forming optical thin film
US6825976B2 (en) 2001-01-05 2004-11-30 Carl Zeiss Smt Ag Antireflection coating for ultraviolet light
WO2008148462A1 (en) 2007-06-05 2008-12-11 Carl Zeiss Smt Ag Methods for producing an antireflection surface on an optical element, optical element and associated optical arrangement
JP2009098305A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Hoya Corp Method for forming optical coating and optical element having such coating
US20100027123A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 Keio University Anti-reflection coating, optical member comprising it, and exchange lens unit and imaging device comprising such optical member

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06167601A (en) * 1992-11-30 1994-06-14 Canon Inc Production of porous antireflection film
US6805903B2 (en) * 2000-08-29 2004-10-19 Japan Science And Technology Corporation Method of forming optical thin film
US6825976B2 (en) 2001-01-05 2004-11-30 Carl Zeiss Smt Ag Antireflection coating for ultraviolet light
WO2008148462A1 (en) 2007-06-05 2008-12-11 Carl Zeiss Smt Ag Methods for producing an antireflection surface on an optical element, optical element and associated optical arrangement
JP2009098305A (en) * 2007-10-15 2009-05-07 Hoya Corp Method for forming optical coating and optical element having such coating
US20100027123A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 Keio University Anti-reflection coating, optical member comprising it, and exchange lens unit and imaging device comprising such optical member

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016100914A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for producing a porous refractive index gradient layer
DE102016100907A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for producing a reflection-reducing layer system and reflection-reducing layer system
DE102016100914B4 (en) 2016-01-20 2019-07-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for producing a porous refractive index gradient layer
DE102016100907B4 (en) 2016-01-20 2019-07-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for producing a reflection-reducing layer system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013106392B4 (en) Process for producing an antireflection coating
DE102010002359B4 (en) At 193 nm highly reflective wide-angle mirror and method for its production
DE112016001087B4 (en) Antireflection film and method of making same
DE102005040324A1 (en) Improved surface treatment of metal fluoride excimer optics devices
EP1749222B1 (en) High-reflecting dielectric mirror and method for the production thereof
DE102008040964B4 (en) Remove reflective layers from EUV mirrors
EP2650703A2 (en) Method for producing a reflection-reducing interference layer system and reflection-reducing interference layer system
DE10064143A1 (en) Anti-reflection coating for ultraviolet light at large angles of incidence
DE102011054837A1 (en) Optical element
DE102014100769B4 (en) Process for producing a reflection-reducing layer system and reflection-reducing layer system
DE102011054427A1 (en) Method for manufacturing optic element e.g. lens, in UV wavelength range, involves attaching porous layer by commonly applying two inorganic materials, and removing one of materials so that pores are formed in unremoved material
EP2839325B1 (en) Reflective diffraction grating and method for the production thereof
WO2004074200A1 (en) Vaporizing material for producing highly refractive optical layers
DE2240302B2 (en) Optical multi-layer anti-reflective coating
DE112016000959T5 (en) Antireflection film and process for its production and optical component
EP1364433B1 (en) Chirped multilayer mirror
DE102010006133B4 (en) Antireflection coating system and method for its production
DE102020118959B4 (en) Reflection-reducing layer system and method for producing a reflection-reducing layer system
CH680214A5 (en)
EP1595002B1 (en) Vaporizing material for producing highly refractive optical layers
DE102019122451B4 (en) Process for producing a porous silicon oxide layer
DE102016100907B4 (en) Method for producing a reflection-reducing layer system
DE102016100914B4 (en) Method for producing a porous refractive index gradient layer
DE10134157B4 (en) Ultra-precise surface device and method for its manufacture
DE102022212053A1 (en) METHOD OF MANUFACTURE OF AN ANTI-ANTICHOKING COATING, AND OPTICAL ELEMENT WITH AN ANTI-REFLECTING COATING, AND SEMI-FINISHED PRODUCT THEREFOR

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20130817