DE102016116747A1

DE102016116747A1 - DIFFACTIVE OPTICAL ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Info

Publication number: DE102016116747A1
Application number: DE102016116747.9A
Authority: DE
Inventors: Roland Enzmann; Markus Arzberger; Andreas Plössl; Roland Schulz; Georg Roßbach; Frank Singer; Matthias Sabathil
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2018-03-08

Abstract

Ein diffraktives optisches Element umfasst einen Träger, eine an einer Oberseite des Trägers angeordnete diffraktive Struktur und eine über der Oberseite des Trägers und der diffraktiven Struktur angeordnete Abdeckung.A diffractive optical element comprises a support, a diffractive structure disposed on an upper surface of the support, and a cover disposed above the upper surface of the support and the diffractive structure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein diffraktives optisches Element sowie ein Verfahren zum Herstellen eines diffraktiven optischen Elements.The present invention relates to a diffractive optical element and a method for producing a diffractive optical element.

Diffraktive optische Elemente sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise zur Erzeugung von Lichtmustern und zur Abschwächung von Lichtstrahlen eingesetzt.Diffractive optical elements are known from the prior art and are used, for example, for generating light patterns and for attenuating light beams.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein diffraktives optisches Element bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines diffraktiven optischen Elements anzugeben. Diese Aufgaben werden durch ein diffraktives optisches Element und durch ein Verfahren zum Herstellen eines diffraktiven optischen Elements mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.An object of the present invention is to provide a diffractive optical element. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a diffractive optical element. These objects are achieved by a diffractive optical element and a method for producing a diffractive optical element having the features of the independent claims. In the dependent claims various developments are given.

Vorteilhafterweise schützt die über der Oberseite des Trägers und der diffraktiven Struktur dieses diffraktiven optischen Elements angeordnete Abdeckung die diffraktive Struktur vor Umgebungseinflüssen. Dadurch kann eine Gefahr einer Beschädigung des diffraktiven optischen Elements oder einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des diffraktiven optischen Elements durch äußere Einwirkungen reduziert werden. Beispielsweise kann die Abdeckung ein Zerkratzen der diffraktiven Struktur und ein Anlagern von kondensierender Feuchtigkeit an der diffraktiven Struktur verhindern.Advantageously, the cover, which is arranged above the upper side of the carrier and the diffractive structure of this diffractive optical element, protects the diffractive structure from environmental influences. As a result, a risk of damage to the diffractive optical element or impairment of the functionality of the diffractive optical element due to external influences can be reduced. For example, the cover may prevent scratching of the diffractive structure and attachment of condensing moisture to the diffractive structure.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements weist der Träger Saphir oder ein Glas auf. Vorteilhafterweise kann der Träger dadurch eine hohe Transparenz für elektromagnetische Strahlung eines Wellenbereichs aufweisen, zu dessen Formung oder Abschwächung das diffraktive optische Element vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das diffraktive optische Element bei Verwendung eines solchen Trägers einfach und kostengünstig durch etablierte Standardverfahren herstellbar ist.In one embodiment of the diffractive optical element, the support comprises sapphire or a glass. Advantageously, the carrier can thereby have a high transparency for electromagnetic radiation of a wave range, for the formation or weakening of which the diffractive optical element is provided. A further advantage is that the diffractive optical element can be produced simply and cost-effectively by established standard methods when using such a carrier.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements weist die diffraktive Struktur ein Kunststoffmaterial auf, beispielsweise ein Epoxid, ein Silikon, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyetherimid oder Polysulfon. Vorteilhafterweise kann das diffraktive optische Element dadurch einfach und kostengünstig hergestellt werden.In one embodiment of the diffractive optical element, the diffractive structure comprises a plastic material, for example an epoxide, a silicone, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether imide or polysulfone. Advantageously, the diffractive optical element can thereby be produced simply and inexpensively.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements ist die Abdeckung als Platte ausgebildet, insbesondere als Glasplatte oder als Saphirplatte. Vorteilhafterweise kann die Abdeckung die diffraktive Struktur des diffraktiven optischen Elements dadurch auf robuste Weise vor äußeren Einwirkungen schützen.In one embodiment of the diffractive optical element, the cover is designed as a plate, in particular as a glass plate or as a sapphire plate. Advantageously, the cover can thereby protect the diffractive structure of the diffractive optical element in a robust manner against external influences.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements ist die Abdeckung durch eine Lötverbindung an der Oberseite des Trägers befestigt. Die Lötverbindung kann beispielsweise eine bei niedrigen Temperaturen hergestellte Lötverbindung sein, beispielsweise eine Lötverbindung unter Verwendung von Gold und Zinn oder von Gold, Indium und Zinn.In one embodiment of the diffractive optical element, the cover is secured by a solder connection to the top of the carrier. The solder joint may be, for example, a solder joint made at low temperatures, for example a solder joint using gold and tin or gold, indium and tin.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements umgrenzt die Lötverbindung die diffraktive Struktur vollständig. Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, die diffraktive Struktur des diffraktiven optischen Elements hermetisch dicht zu kapseln und dadurch vor äußeren Einwirkungen zu schützen, insbesondere beispielsweise vor von außen vordringender Feuchtigkeit.In one embodiment of the diffractive optical element, the solder joint completely outlines the diffractive structure. Advantageously, this makes it possible to hermetically encapsulate the diffractive structure of the diffractive optical element and thereby protect it against external influences, in particular against moisture penetrating from the outside, for example.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements ist zwischen der diffraktiven Struktur und der Abdeckung ein Spalt ausgebildet. In dem Spalt kann beispielsweise Luft oder ein anderes Gas angeordnet sein. Vorteilhafterweise wird dadurch ein ausreichender Unterschied zwischen den Brechungsindizes der diffraktiven Struktur und dem in dem Spalt angeordneten Gas sichergestellt, wodurch die Funktionsfähigkeit der diffraktiven Struktur des diffraktiven optischen Elements gewährleistet ist.In one embodiment of the diffractive optical element, a gap is formed between the diffractive structure and the cover. For example, air or another gas can be arranged in the gap. Advantageously, this ensures a sufficient difference between the refractive indices of the diffractive structure and the gas arranged in the gap, whereby the functionality of the diffractive structure of the diffractive optical element is ensured.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements ist an einer der Oberseite des Trägers zugewandten Oberseite der Abdeckung eine weitere diffraktive Struktur angeordnet. Das diffraktive optische Element verfügt dann über zwei diffraktive Strukturen, die im Lichtweg hintereinander angeordnet sind. Dadurch kann das diffraktive optische Element eine besonders wirksame Strahlformung oder Strahlabschwächung ermöglichen.In one embodiment of the diffractive optical element, a further diffractive structure is arranged on an upper side of the cover facing the upper side of the carrier. The diffractive optical element then has two diffractive structures which are arranged one behind the other in the light path. As a result, the diffractive optical element can enable a particularly effective beam shaping or beam attenuation.

In einer weiteren Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements ist die Abdeckung als die Oberseite des Trägers und die diffraktive Struktur bedeckende Abdeckschicht ausgebildet. Vorteilhafterweise ist das diffraktive optische Element dadurch besonders einfach und kostengünstig herstellbar und kann besonders kompakte äußere Abmessungen aufweisen. Außerdem kann das diffraktive optische Element in dieser Ausführungsform besonders unempfindlich gegenüber äußeren Einwirkungen sein.In a further embodiment of the diffractive optical element, the cover is designed as the top side of the carrier and the cover layer covering the diffractive structure. Advantageously, the diffractive optical element is characterized particularly simple and inexpensive to produce and can have particularly compact external dimensions. In addition, the diffractive optical element in this embodiment be particularly insensitive to external influences.

In einer Ausführungsform des diffraktiven optischen Elements weist die Abdeckung Silikon, ein Epoxid, Benzocyclobuten (BCB), SiO₂ oder ein Glas auf. Vorteilhafterweise schützt eine ein solches Material aufweisende Abdeckschicht die diffraktive Struktur des diffraktiven optischen Elements zuverlässig vor äußeren Einwirkungen.In one embodiment of the diffractive optical element, the cover comprises silicone, an epoxide, benzocyclobutene (BCB), SiO ₂ or a glass. Advantageously, a cover layer having such a material reliably protects the diffractive structure of the diffractive optical element from external influences.

Ein Verfahren zum Herstellen eines diffraktiven optischen Elements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers, zum Ausbilden einer diffraktiven Struktur an einer Oberseite und zum Anordnen einer Abdeckung über der Oberseite des Trägers und der diffraktiven Struktur.A method of making a diffractive optical element includes steps of providing a carrier, forming a diffractive structure on an upper surface, and disposing a cover over the upper surface of the carrier and the diffractive structure.

Vorteilhafterweise ist durch dieses Verfahren ein diffraktives optisches Element erhältlich, dessen diffraktive Struktur wirksam vor einer Beschädigung und einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit durch äußere Einwirkungen geschützt ist. Das Verfahren ist dabei einfach und kostengünstig durchführbar und kann etablierte Standardprozesse nutzen.Advantageously, by this method, a diffractive optical element is available whose diffractive structure is effectively protected against damage and impairment of the functionality by external influences. The process is simple and inexpensive to carry out and can use established standard processes.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Abdeckung mittels einer Lötverbindung an der Oberseite des Trägers befestigt. Vorteilhafterweise kann dies eine hermetisch dichte Kapselung der diffraktiven Struktur des durch das Verfahren erhältlichen diffraktiven optischen Elements ermöglichen.In one embodiment of the method, the cover is fastened to the top of the carrier by means of a solder connection. Advantageously, this may allow a hermetically sealed encapsulation of the diffractive structure of the diffractive optical element obtainable by the method.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Lötverbindung durch isothermes Erstarren hergestellt. Vorteilhafterweise wird die diffraktive Struktur dadurch nur einer sehr geringen thermischen Belastung ausgesetzt.In one embodiment of the method, the solder joint is produced by isothermal solidification. Advantageously, the diffractive structure is thereby exposed only to a very low thermal load.

In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Ausbilden einer weiteren diffraktiven Struktur an einer Oberseite der Abdeckung. Dabei wird die Abdeckung derart über der Oberseite des Trägers angeordnet, dass die Oberseite der Abdeckung der Oberseite des Trägers zugewandt ist. Das durch das Verfahren erhältliche optische Element weist dann zwei diffraktive Strukturen auf, die im Lichtweg durch das diffraktive optische Element hintereinander angeordnet sind. Dadurch kann das durch das Verfahren erhältliche diffraktive optische Element eine besonders wirksame Strahlformung ermöglichen.In one embodiment of the method, this comprises a further step of forming a further diffractive structure on an upper side of the cover. In this case, the cover is arranged above the upper side of the carrier such that the upper side of the cover faces the upper side of the carrier. The optical element obtainable by the method then has two diffractive structures which are arranged one behind the other in the light path through the diffractive optical element. As a result, the diffractive optical element obtainable by the method enables a particularly effective beam shaping.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Abdeckung als die Oberseite des Trägers und die diffraktive Struktur bedeckende Abdeckschicht aufgebracht. Vorteilhafterweise ist das Verfahren dadurch besonders einfach und kostengünstig durchführbar und ermöglicht die Herstellung eines diffraktiven optischen Elements mit besonders kompakten äußeren Abmessungen.In a further embodiment of the method, the cover is applied as the top side of the carrier and the cover layer covering the diffractive structure. Advantageously, the method is thereby particularly simple and inexpensive to carry out and allows the production of a diffractive optical element with particularly compact external dimensions.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Abdeckung durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren aufgebracht. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine kostengünstige Durchführung des Verfahrens.In one embodiment of the method, the cover is applied by a sputtering method. Advantageously, this allows a cost-effective implementation of the method.

In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden der diffraktiven Struktur Schritte zum Aufbringen einer Materialschicht auf die Oberseite des Trägers und zum Strukturieren der Materialschicht mittels eines Ätzverfahrens. Vorteilhafterweise kann das Ausbilden der diffraktiven Struktur in dieser Ausführungsform durch etablierte Halbleiterprozesse erfolgen, wodurch das Verfahren einfach, kostengünstig und reproduzierbar durchführbar ist.In one embodiment of the method, the formation of the diffractive structure comprises steps for applying a material layer to the top side of the carrier and for structuring the material layer by means of an etching method. Advantageously, the formation of the diffractive structure in this embodiment can be carried out by established semiconductor processes, whereby the method is simple, inexpensive and reproducible feasible.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter DarstellungThe above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings. In each case show in a schematic representation

1 eine geschnittene Seitenansicht eines Trägers mit einer an seiner Oberseite angeordneten diffraktiven Struktur; 1 a sectional side view of a carrier with a arranged at its top diffractive structure;

2 eine Aufsicht auf die Oberseite des Trägers; 2 a top view of the top of the carrier;

3 eine geschnittene Seitenansicht eines aus dem Träger, der diffraktiven Struktur und einer darüber angeordneten Abdeckplatte gebildeten diffraktiven optischen Elements; 3 a sectional side view of a diffractive optical element formed from the support, the diffractive structure and a cover plate arranged above it;

4 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren diffraktiven optischen Elements mit zwei diffraktiven Strukturen; und 4 a sectional side view of another diffractive optical element with two diffractive structures; and

5 eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren diffraktiven optischen Elements mit einem Träger, einer diffraktiven Struktur und einer darüber angeordneten Abdeckschicht. 5 a sectional side view of another diffractive optical element with a support, a diffractive structure and a covering layer disposed above.

1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines zur Herstellung eines diffraktiven optischen Elements vorgesehenen Trägers 100. Der Träger 100 ist als flache Scheibe mit einer planen Oberseite 101 ausgebildet. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf die Oberseite 101 des Trägers 100. Im in 1 und 2 gezeigten Beispiel weist der Träger 100 in lateraler Richtung eine etwa quadratische Form auf. Der Träger 100 könnte aber auch eine andere Rechteckform, eine Kreisscheibenform oder eine andere Form aufweisen. Der Träger 100 kann auch als Substrat bezeichnet werden. 1 shows a schematic sectional side view of a provided for producing a diffractive optical element support 100 , The carrier 100 is as a flat disc with a plane top 101 educated. 2 shows a schematic representation of a plan view of the top 101 of the carrier 100 , Im in 1 and 2 example shown, the carrier 100 in the lateral direction on an approximately square shape. The carrier 100 but could also be another rectangular shape, have a circular disk shape or another shape. The carrier 100 can also be referred to as a substrate.

Der Träger 100 weist ein Material auf, das für elektromagnetische Strahlung zumindest einiger Wellenlängenbereiche, beispielsweise für sichtbares Licht und/oder für Licht mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich, transparent ist. Der Träger 100 kann beispielsweise Saphir oder ein Glas aufweisen.The carrier 100 has a material which is transparent to electromagnetic radiation of at least some wavelength ranges, for example for visible light and / or for light having a wavelength from the infrared spectral range. The carrier 100 may for example comprise sapphire or a glass.

In zur Oberseite 101 des Trägers 100 senkrechte Richtung kann der Träger 100 beispielsweise eine Dicke von ungefähr 0,3 mm aufweisen. Der Träger 100 kann aber auch eine geringere Dicke, beispielsweise eine Dicke von mindestens 50 µm oder 75 µm. In lateraler Richtung kann der Träger 100 beispielsweise eine Kantenlänge von 2,7 mm oder weniger aufweisen.In to the top 101 of the carrier 100 vertical direction can be the carrier 100 For example, have a thickness of about 0.3 mm. The carrier 100 but may also have a smaller thickness, for example, a thickness of at least 50 microns or 75 microns. In the lateral direction, the carrier 100 For example, have an edge length of 2.7 mm or less.

An der Oberseite 101 des Trägers 100 ist eine diffraktive Struktur 200 angeordnet. Die diffraktive Struktur 200 ist dazu ausgebildet, Licht, das in zur Oberseite 101 des Trägers 100 senkrechte Richtung durch den Träger 100 und die diffraktive Struktur 200 läuft, durch Beugung zu formen. Hierzu ist die diffraktive Struktur 200 auf bekannte Weise geeignet strukturiert.At the top 101 of the carrier 100 is a diffractive structure 200 arranged. The diffractive structure 200 is designed to light that in to the top 101 of the carrier 100 vertical direction through the carrier 100 and the diffractive structure 200 is going to shape by diffraction. This is the diffractive structure 200 structured in a known manner.

Die diffraktive Struktur 200 kann ein Kunststoffmaterial aufweisen. Beispielsweise kann die diffraktive Struktur 200 ein Epoxid aufweisen, beispielsweise ein UV-härtendes Epoxid. Alternativ kann die diffraktive Struktur 200 auch ein Silikon, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat aufweisen. Insbesondere für Anwendungen im Infrarot-Bereich ist auch eine Verwendung von Polyetherimid oder Polysulfon möglich.The diffractive structure 200 may have a plastic material. For example, the diffractive structure 200 have an epoxide, for example, a UV-curing epoxy. Alternatively, the diffractive structure 200 also have a silicone, polycarbonate or polymethylmethacrylate. In particular for applications in the infrared range, a use of polyetherimide or polysulfone is possible.

Die diffraktive Struktur 200 bedeckt die Oberseite 101 des Trägers 100 nicht vollständig. Ein die diffraktive Struktur 200 vollständig umgrenzender Randbereich der Oberseite 101 des Trägers 100 ist nicht durch die diffraktive Struktur 200 bedeckt. In diesem Randbereich der Oberseite 101 des Trägers 100 ist eine Metallisierung 335 angeordnet worden. Die Metallisierung 335 umgrenzt die diffraktive Struktur 200 an der Oberseite 101 des Trägers 100 vollständig.The diffractive structure 200 covers the top 101 of the carrier 100 not completely. A the diffractive structure 200 completely bordering edge area of the top 101 of the carrier 100 is not due to the diffractive structure 200 covered. In this edge area of the top 101 of the carrier 100 is a metallization 335 been arranged. The metallization 335 delimits the diffractive structure 200 at the top 101 of the carrier 100 Completely.

Die Metallisierung 335 kann beispielsweise eine Schichtenfolge von Titan, Platin und Gold umfassen. Die Metallisierung 335 kann beispielsweise durch Aufdampfen oder ein anderes Abscheideverfahren an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnet worden sein. Das Anordnen der Metallisierung 335 kann vor oder nach dem Ausbilden der diffraktiven Struktur 200 an der Oberseite 101 des Trägers 100 erfolgt sein.The metallization 335 For example, it may comprise a layer sequence of titanium, platinum and gold. The metallization 335 For example, by vapor deposition or another deposition process on the top 101 of the carrier 100 have been arranged. Arranging the metallization 335 may be before or after the formation of the diffractive structure 200 at the top 101 of the carrier 100 be done.

3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 und der über der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten diffraktiven Struktur 200 in einem den Darstellungen der 1 und 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. 3 shows a schematic sectional side view of the carrier 100 and that over the top 101 of the carrier 100 arranged diffractive structure 200 in one of the representations of the 1 and 2 temporally subsequent processing status.

Über der Oberseite 101 des Trägers 100 und der diffraktiven Struktur 200 ist eine Abdeckung 300 angeordnet worden. Die Abdeckung 300 ist als flache Abdeckplatte 310 mit einer planen Oberseite 311 ausgebildet. Die Abdeckplatte 310 ist so über der Oberseite 101 des Trägers 100 und der diffraktiven Struktur 200 angeordnet worden, dass die Oberseite 311 der Abdeckplatte 310 der Oberseite 101 des Trägers 100 und der diffraktiven Struktur 200 zugewandt ist.Over the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 is a cover 300 been arranged. The cover 300 is as a flat cover plate 310 with a plan top 311 educated. The cover plate 310 is so over the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 been arranged that the top 311 the cover plate 310 the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 is facing.

Die Abdeckplatte 310 kann beispielsweise als Glasplatte ausgebildet sein. Die Abdeckplatte 310 kann auch Saphir aufweisen. In zur Oberseite 311 der Abdeckplatte 310 senkrechte Richtung kann die Abdeckplatte 310 eine Dicke von beispielsweise 0,3 mm aufweisen. Die Abdeckplatte 310 kann auch eine geringere Dicke aufweisen. Die Form der Abdeckplatte 310 kann der Form des Trägers 100 entsprechen.The cover plate 310 may be formed, for example, as a glass plate. The cover plate 310 can also have sapphire. In to the top 311 the cover plate 310 vertical direction can be the cover plate 310 have a thickness of, for example, 0.3 mm. The cover plate 310 may also have a smaller thickness. The shape of the cover plate 310 can be the shape of the carrier 100 correspond.

Die Abdeckplatte 310 ist durch eine Lötverbindung 330 an der Oberseite 101 des Trägers 100 befestigt worden. Die Lötverbindung 330 ist im Bereich der zuvor an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten Metallisierung 335 ausgebildet worden. Die Lötverbindung 330 wurde bei einer Temperatur ausgebildet, die nicht zu einer Beschädigung der diffraktiven Struktur 200 geführt hat. Bei der Lötverbindung 330 kann es sich beispielsweise um eine Lötverbindung unter Verwendung von Gold und Zinn oder Gold, Indium und Zinn handeln. Die Lötverbindung 330 kann eine eutektische Bondverbindung sein. Die Lötverbindung (330) kann auch durch isothermes Erstarren hergestellt worden sein.The cover plate 310 is through a solder joint 330 at the top 101 of the carrier 100 attached. The solder connection 330 is in the area of previously at the top 101 of the carrier 100 arranged metallization 335 been trained. The solder connection 330 was formed at a temperature that did not damage the diffractive structure 200 has led. At the solder connection 330 For example, it may be a solder joint using gold and tin or gold, indium and tin. The solder connection 330 may be a eutectic bond. The solder connection ( 330 ) may also have been produced by isothermal solidification.

Die Lötverbindung 330 umgrenzt die an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnete diffraktive Struktur 200 vollständig. Dadurch ist die diffraktive Struktur 200 durch die Lötverbindung 330 hermetisch dicht gekapselt und gegen die Umgebung abgeschlossen.The solder connection 330 bounds the one at the top 101 of the carrier 100 arranged diffractive structure 200 Completely. This is the diffractive structure 200 through the solder joint 330 hermetically sealed and sealed against the environment.

Die Abdeckplatte 310 ist derart über der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnet worden, dass zwischen der an der Oberseite 101 des Trägers angeordneten diffraktiven Struktur 200 und der der Oberseite 101 des Trägers 100 zugewandten Oberseite 311 der Abdeckplatte 310 ein Spalt 340 verblieben ist. Im Bereich des Spalts 340 kann Luft oder ein anderes Gas angeordnet sein. Der Bereich des Spalts 340 ist durch die umlaufende Lötverbindung 330 dicht abgeschlossen.The cover plate 310 is so over the top 101 of the carrier 100 been arranged that between the at the top 101 the carrier arranged diffractive structure 200 and the top 101 of the carrier 100 facing top 311 the cover plate 310 A gap 340 remained. In the area of the gap 340 may be arranged air or another gas. The area of the gap 340 is due to the circumferential solder joint 330 tightly closed.

Der Träger 100, die an der Oberseite 101 des Trägers 100 ausgebildete diffraktive Struktur 200 und die über der Oberseite 101 des Trägers 100 und der diffraktiven Struktur 200 angeordnete Abdeckung 300 bilden gemeinsam ein diffraktives optisches Element 10. Das diffraktive optische Element 10 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht oder Infrarotlicht, das in zur Oberseite 101 des Trägers 100 senkrechte Richtung durch das diffraktive optische Element 10 läuft, zu formen. Beispielsweise kann das diffraktive optische Element 10 zur Erzeugung eines Lichtmusters, beispielsweise eines Punktmusters, vorgesehen sein. Das diffraktive optische Element 10 kann auch dazu vorgesehen sein, einen Lichtstrahl, beispielsweise einen Laserstrahl, abzuschwächen. Beispielsweise kann das diffraktive optische Element 10 dazu vorgesehen sein, einen von einer Laservorrichtung erzeugten Laserstrahl soweit abzuschwächen, dass eine Augensicherheit der Laservorrichtung gewährleistet ist. The carrier 100 at the top 101 of the carrier 100 trained diffractive structure 200 and those over the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 arranged cover 300 together form a diffractive optical element 10 , The diffractive optical element 10 is designed to electromagnetic radiation, such as visible light or infrared light, in to the top 101 of the carrier 100 vertical direction through the diffractive optical element 10 is going to shape. For example, the diffractive optical element 10 be provided for generating a light pattern, for example a dot pattern. The diffractive optical element 10 may also be intended to attenuate a light beam, such as a laser beam. For example, the diffractive optical element 10 be provided to attenuate a laser beam generated by a laser device so far that eye safety of the laser device is ensured.

4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines diffraktiven optischen Elements 20 gemäß einer alternativen Ausführungsform. Das diffraktive optische Element 20 der 4 weist große Übereinstimmungen mit dem in 3 gezeigten diffraktiven optischen Element 10 auf. Komponenten des diffraktiven optischen Elements 20, die bei dem diffraktiven optischen Element 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 4 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 3. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem diffraktiven optischen Element 20 der 4 und dem diffraktiven optischen Element 10 der 3 beschrieben. 4 shows a schematic sectional side view of a diffractive optical element 20 according to an alternative embodiment. The diffractive optical element 20 of the 4 has great similarities with the one in 3 shown diffractive optical element 10 on. Components of the diffractive optical element 20 , which at the diffractive optical element 10 existing components are in 4 provided with the same reference numerals as in 3 , In the following, only the differences between the diffractive optical element 20 of the 4 and the diffractive optical element 10 of the 3 described.

Das diffraktive optische Element 20 weist an der Oberseite 311 der Abdeckplatte 310 eine weitere diffraktive Struktur 400 auf. Die weitere diffraktive Struktur 400 wurde an der Oberseite 311 der Abdeckplatte 310 ausgebildet, bevor die Abdeckplatte 310 über der Oberseite 101 des Trägers 100 und der diffraktiven Struktur 200 angeordnet und über die Lötverbindung 330 mit dem Träger 100 verbunden wurde. Die weitere diffraktive Struktur 400 kann auf die gleiche Weise ausgebildet worden sein, wie die an der Oberseite 101 des Trägers 100 ausgebildete diffraktive Struktur 200.The diffractive optical element 20 points at the top 311 the cover plate 310 another diffractive structure 400 on. The further diffractive structure 400 was at the top 311 the cover plate 310 formed before the cover plate 310 over the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 arranged and over the solder joint 330 with the carrier 100 was connected. The further diffractive structure 400 may have been formed in the same way as those on the top 101 of the carrier 100 trained diffractive structure 200 ,

Der Träger 100 und die Abdeckplatte 310 sind bei dem diffraktiven optischen Element 20 durch die Lötverbindung 330 derart miteinander verbunden, dass die Oberseite 101 des Trägers 100 und die Oberseite 311 der Abdeckplatte 310 einander zugewandt sind. Dadurch sind auch die an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnete diffraktive Struktur 200 und die an der Oberseite 311 der Abdeckplatte 310 angeordnete weitere diffraktive Struktur 400 einander zugewandt. Zwischen der diffraktiven Struktur 200 und der weiteren diffraktiven Struktur 400 ist der Spalt 340 ausgebildet.The carrier 100 and the cover plate 310 are at the diffractive optical element 20 through the solder joint 330 connected together in such a way that the top 101 of the carrier 100 and the top 311 the cover plate 310 facing each other. As a result, they are also on the top 101 of the carrier 100 arranged diffractive structure 200 and those on the top 311 the cover plate 310 arranged further diffractive structure 400 facing each other. Between the diffractive structure 200 and the other diffractive structure 400 is the gap 340 educated.

Das diffraktive optische Element 20 kann durch das Vorhandensein der beiden diffraktiven Strukturen 200, 400 eine wirksamere Strahlformung oder Strahlabschwächung ermöglichen als das nur mit der einen diffraktiven Struktur 200 ausgestattete diffraktive optische Element 10.The diffractive optical element 20 may be due to the presence of the two diffractive structures 200 . 400 allow more efficient beam shaping or attenuation than that with only one diffractive structure 200 equipped diffractive optical element 10 ,

5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines diffraktiven optischen Elements 30 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das in 5 gezeigte diffraktive optische Element 30 weist große Übereinstimmungen mit dem anhand der 3 beschriebenen diffraktiven optischen Element 10 auf. Komponenten des diffraktiven optischen Elements 30, die bei dem diffraktiven optischen Element 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 5 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 3. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem diffraktiven optischen Element 30 der 5 und dem diffraktiven optischen Element 10 der 3 beschrieben. 5 shows a schematic sectional side view of a diffractive optical element 30 according to a further embodiment. This in 5 shown diffractive optical element 30 has great similarities with the one based on the 3 described diffractive optical element 10 on. Components of the diffractive optical element 30 , which at the diffractive optical element 10 existing components are in 5 provided with the same reference numerals as in 3 , In the following, only the differences between the diffractive optical element 30 of the 5 and the diffractive optical element 10 of the 3 described.

Bei dem diffraktiven optischen Element 30 der 5 kann die diffraktive Struktur 200 aus einem Material mit hohem Brechungsindex ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Material mit einem Brechungsindex von mehr 2. Beispielsweise kann die diffraktive Struktur 200 GaN, SiN, Si oder GaP aufweisen.In the diffractive optical element 30 of the 5 can the diffractive structure 200 be formed of a material having a high refractive index, for example of a material having a refractive index of more 2. For example, the diffractive structure 200 GaN, SiN, Si or GaP.

Zum Ausbilden der diffraktiven Struktur 200 an der Oberseite 101 des Trägers 100 des diffraktiven optischen Elements 30 kann zunächst eine geschlossene Materialschicht 210 des Materials der diffraktiven Struktur 200 auf die Oberseite 101 des Trägers 100 aufgebracht worden sein. Das Aufbringen der Materialschicht 210 kann beispielsweise durch Aufdampfen, durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren (Sputtern) oder durch ein anderes Abscheideverfahren erfolgt sein. Nachfolgend kann die Materialschicht 210 strukturiert worden sein, beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens. Hierbei können nicht zu entfernende Teile der Materialschicht 210 durch eine Maske geschützt gewesen sein.For forming the diffractive structure 200 at the top 101 of the carrier 100 of the diffractive optical element 30 can first a closed material layer 210 the material of the diffractive structure 200 on top 101 of the carrier 100 have been applied. The application of the material layer 210 may be done, for example, by vapor deposition, by a sputtering process (sputtering) or by another deposition process. Subsequently, the material layer 210 have been structured, for example by means of an etching process. This can not be removed parts of the material layer 210 protected by a mask.

Bei dem diffraktiven optischen Element 30 der 5 ist die über der Oberseite 101 des Trägers 100 und der diffraktiven Struktur 200 angeordnete Abdeckung 300 als eine die Oberseite 101 des Trägers 100 und die diffraktive Struktur 200 bedeckende Abdeckschicht 320 ausgebildet. Die Abdeckschicht 320 bedeckt die Oberseite 101 des Trägers 100 und die diffraktive Struktur 200 unmittelbar und ohne einen zwischen der diffraktiven Struktur 200 und der Abdeckschicht 320 ausgebildeten Spalt. Die Abdeckschicht 320 kann sich auch in Öffnungen der diffraktiven Struktur 200 erstrecken.In the diffractive optical element 30 of the 5 that is over the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 arranged cover 300 as one the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 Covering cover layer 320 educated. The cover layer 320 covers the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 immediately and without one between the diffractive structure 200 and the cover layer 320 trained gap. The cover layer 320 can also be found in openings of the diffractive structure 200 extend.

Die Abdeckschicht 320 kann beispielsweise Silikon, ein Epoxid, Benzocyclobuten (BCB), SiO₂ oder ein Glas aufweisen. Die Abdeckschicht 320 kann beispielsweise durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren (Sputtern) auf der Oberseite 101 des Trägers 100 und der diffraktiven Struktur 200 angeordnet worden sein.The cover layer 320 For example, it may include silicone, an epoxide, benzocyclobutene (BCB), SiO _2, or a glass. The cover layer 320 can, for example, by a sputtering process (sputtering) on the top 101 of the carrier 100 and the diffractive structure 200 have been arranged.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention has been further illustrated and described with reference to the preferred embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Rather, other variations may be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: diffraktives optisches Element diffractive optical element
2020: diffraktives optisches Element diffractive optical element
3030: diffraktives optisches Element diffractive optical element
100100: Träger carrier
101101: Oberseite top
200200: diffraktive Struktur diffractive structure
210210: Materialschicht material layer
300300: Abdeckung cover
310310: Abdeckplatte cover
311311: Oberseite top
320320: Abdeckschicht covering
330330: Lötverbindung solder
335335: Metallisierung metallization
340340: Spalt gap
400400: weitere diffraktive Struktur further diffractive structure

Claims

Diffractive optical element ( 10 . 20 . 30 ) with a carrier ( 100 ), one on a top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) arranged diffractive structure ( 200 ) and one above the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) and the diffractive structure ( 200 ) arranged cover ( 300 ).

Diffractive optical element ( 10 . 20 . 30 ) according to claim 1, wherein the carrier ( 100 ) Has sapphire or a glass.

Diffractive optical element ( 10 . 20 ) according to one of the preceding claims, wherein the diffractive structure ( 200 ) comprises a plastic material, for example an epoxy, a silicone, polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyetherimide or polysulphone.

Diffractive optical element ( 10 . 20 ) according to one of the preceding claims, wherein the cover ( 300 . 310 ) is formed as a plate, in particular as a glass plate or as a sapphire plate.

Diffractive optical element ( 10 . 20 ) according to claim 4, wherein the cover ( 300 . 310 ) by a solder connection ( 330 ) at the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) is attached.

Diffractive optical element ( 10 . 20 ) according to claim 5, wherein the solder joint ( 330 ) the diffractive structure ( 200 ) completely bounded.

Diffractive optical element ( 10 . 20 ) according to one of claims 4 to 6, wherein between the diffractive structure ( 200 ) and the cover ( 300 . 310 ) A gap ( 340 ) is trained.

Diffractive optical element ( 20 ) according to one of claims 4 to 7, wherein on one of the upper side ( 101 ) of the carrier ( 100 ) facing top ( 311 ) of the cover ( 300 . 310 ) another diffractive structure ( 400 ) is arranged.

Diffractive optical element ( 30 ) according to one of claims 1 and 2, wherein the cover ( 300 . 320 ) than the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) and the diffractive structure ( 200 ) Covering cover layer is formed.

Diffractive optical element ( 30 ) according to claim 9, wherein the cover ( 300 . 320 ) Silicone, an epoxide, benzocyclobutene, SiO ₂ or a glass.

Diffractive optical element ( 30 ) according to one of claims 9 and 10, wherein the diffractive structure ( 200 ) GaN, SiN, Si or GaP.

Method for producing a diffractive optical element ( 10 . 20 . 30 ) comprising the following steps: - providing a carrier ( 100 ); Forming a diffractive structure ( 200 ) on a top side ( 101 ) of the carrier ( 100 ); - placing a cover ( 300 ) above the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) and the diffractive structure ( 200 ).

Method according to claim 12, wherein the cover ( 300 . 310 ) by means of a solder joint ( 330 ) at the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) is attached.

A method according to claim 13, wherein the solder joint ( 330 ) is produced by isothermal solidification.

Method according to one of claims 12 to 14, wherein the method comprises the following further step: - forming a further diffractive structure ( 400 ) on a top side ( 311 ) of the cover ( 300 . 310 ); the cover ( 300 . 310 ) so above the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) is arranged that the top ( 311 ) of the cover ( 300 . 310 ) of the top side ( 101 ) of the carrier ( 100 ) is facing.

Method according to claim 12, wherein the cover ( 300 . 320 ) than the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ) and the diffractive structure ( 200 ) Covering cover layer is applied.

Method according to claim 16, wherein the cover ( 300 . 320 ) is applied by a sputtering method.

Method according to one of claims 16 and 17, wherein the formation of the diffractive structure ( 200 ) comprises the following steps: application of a material layer ( 210 ) on the top ( 101 ) of the carrier ( 100 ); - structuring the material layer ( 210 ) by means of an etching process.