DE102020133528B3

DE102020133528B3 - Verfahren zur Herstellung einer optischen Komponente mit innerer, beschichteter Struktur und danach hergestellte optische Komponente

Info

Publication number: DE102020133528B3
Application number: DE102020133528.8A
Authority: DE
Inventors: Tina Rabis; Jörg-Peter Schmidt; Benjamin Höhn
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2040-12-16
Also published as: US20230213776A1; CN116194712A; CN116194712B; US11892650B2; WO2022013029A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Komponente bestehend aus mindestens zwei Einzelteilen, die gemeinsam einen offenen Hohlraum umschließen, wobei die den Hohlraum begrenzenden Innenseiten beschichtet oder strukturiert sind, und bei denen zuvor zonal im Bereich der freien Apertur Material abgetragen wurde und dort wiederum eine Beschichtung erfolgt und die Einzelteile mittels Ansprengen miteinander verbunden werden.Die Ansprenghöhe liegt dabei über der Abtraghöhe plus Beschichtungshöhe.Die Erfindung umfasst auch optische Komponenten, die nach diesem Verfahren hergestellt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine optische Komponente, insbesondere einen Lichtintegrator, der als Hohlintegrator ausgeführt ist und vorrangig eine quadratische, rechteckige, dreieckige, runde oder auch eine andersförmige Lichtaustrittsfläche aufweist.
Lichtintegratoren finden überall dort Anwendung, wo eine besonders gleichmäßige Beleuchtungsoptik erwünscht ist. Das kann z. B. in der Projektionslithographie, bei der Wafer-Inspektion oder der Lasermaterialbearbeitung der Fall sein. Ein Beispiel für Geräte, in denen Lichtintegratoren eingesetzt werden, sind Projektoren, insbesondere Beamer.
Grundsätzlich kann man Lichtintegratoren in solche unterscheiden, die das Licht innerhalb eines stabförmigen massiven Körpers leiten, der entweder von einem höher brechenden Material ummantelt oder mit einer Spiegelschicht versehen ist (Stab- oder Faserintegratoren), und solche, die durch einen rohrförmigen, in der Regel innen verspiegelten Hohlkörper gebildet werden (Hohlintegratoren).
Stab- oder Faserintegratoren werden vornehmlich für kreisförmige Strahlquerschnitte eingesetzt und haben im Vergleich zu den Hohlintegratoren den Nachteil höherer Lichtverluste aufgrund einer nicht vollständig zu vermeidenden Absorption durch das die Strahlung weiterleitende Material.
Bei beiden genannten Arten von Lichtintegratoren wird die Strahlung eines in eine Lichteintrittsfläche des Lichtintegrators eingeleiteten Lichtbündels mit einer beliebigen Energieverteilung über den Strahlquerschnitt, z. B. einer gaußförmigen Energieverteilung, durch mehrfache Reflexionen innerhalb des Lichtintegrators homogenisiert. Das Lichtbündel verlässt den Lichtintegrator über eine Lichtaustrittsfläche mit einer bestimmten Querschnittsgeometrie, wie kreisförmig oder rechteckig, mit einer wenigstens annähernd homogenen Energieverteilung über den Strahlungsquerschnitt, einer sogenannten Top-Head-Verteilung. Die Apertur des eingeleiteten Lichtbündels ist gleich der Apertur des austretenden Lichtbündels.
Hohlintegratoren werden vornehmlich für eckige Strahlquerschnitte, z. B. rechteckige oder quadratische Querschnitte, eingesetzt und haben im Vergleich zu den Stab- oder Faserintegratoren den Nachteil, dass sie sich nicht aus einem Stück herstellen lassen. Selbst wenn man einen hierfür erforderlichen Hohlkörper monolithisch herstellt, könnte auf die Innenfläche keine ausreichend gleichmäßige Innenverspiegelung aufgebracht werden, weshalb Hohlintegratoren grundsätzlich aus wenigstens zwei Bauteilen zusammengesetzt werden.
Stand der Technik
Ein solcher Hohlintegrator ist gattungsgemäß aus der Beschreibung des Standes der Technik der US 2005/0213333 A1 bekannt.
In der US 2005/0213333 A1 geht man von einem Stand der Technik aus, der durch einen Lichtintegrator gebildet wird, der aus vier zusammengesetzten flachen Glasplatten besteht, die gemeinsam einen quaderförmigen Hohlraum umschließen. Die Glasplatten weisen jeweils eine verspiegelte Innenseite, eine Außenseite, zwei Längsseiten und zwei Stirnseiten auf. Die Glasplatten sind so zueinander angeordnet, dass die sich gegenüberliegenden Glasplatten ein inneres bzw. ein äußeres Glasplattenpaar bilden. Dabei liegen die Längsseiten des inneren Glasplattenpaares an den Innenseiten des äußeren Glasplattenpaares so an, dass die Längsseiten des inneren Glasplattenpaares über die Längsseiten des äußeren Glasplattenpaares hinausragen. Um einen Hohlkörper mit einem von einem quadratischen Querschnitt abweichenden rechteckigen Querschnitt zu bilden, weisen die Glasplatten paarweise eine unterschiedliche Breite auf.
Die Verbindung der Glasplatten untereinander ist über Klebstoffstreifen hergestellt, die in den von den aufeinander stehenden Längsseiten gebildeten Kerben eingebracht sind.
Der Anmelder der US 2005/0213333 A1 ist der Auffassung, dass ein solcher Lichtintegrator, bedingt durch die Ausführung und Anordnung der Glasplatten zueinander und deren ausschließlichen stoffschlüssigen Verbindung, nachteilig ist. Ein solcher Lichtintegrator könne keine Kräfte aufnehmen und wäre leicht deformierbar.
Um diese Nachteile zu beheben, sind gemäß dem Gegenstand der US 2005/0213333 A1 die Glasplatten als zueinander gepaarte Bauteile ausgebildet, indem in den Längsseiten der Glasplatten zueinander korrespondierende Aussparungen und Vorsprünge ausgebildet sind, über welche die Glasplatten zusätzlich zum Stoffschluss mittels der Klebestreifen durch Formschluss miteinander verbunden sind.
Ein derartiger Hohlintegrator weist sicher eine höhere Stabilität auf, jedoch ist seine Herstellung schon allein deshalb aufwändiger, da anstelle von nur gleichen Glasplatten geometrisch verschiedene Glasplatten erforderlich sind.
Beide aus dem Stand der Technik bekannten Hohlintegratoren mit rechteckigem Querschnitt sind, für deren Herstellung nachteilig, aus verschiedenen Glasplatten zusammengesetzt. Sie sind darüber hinaus mit der Dimensionierung der Glasplatten für nur eine konkrete Querschnittsgröße der Lichtaustrittsfläche ausgelegt.
Aus der DE 103 36 694 A1 ist ein Lichtintegrator, hier Lichtmischstab bekannt, der aus gleich gestalteten Spiegelelementen zusammengesetzt und für nur eine konkrete Querschnittsgröße ausgelegt ist.
Die US 5 224 200 A zeigt ein optisches System mit einem Lichtintegrator, hier als Homogenisierer bezeichnet, der aus vier gleichen rechteckigen Glasstäben zusammengesetzt ist. Der Querschnitt des gebildeten rechteckigen Hohlraumes soll verändert sein, indem die Glasstäbe zueinander verschiebbar angeordnet werden. Der Lichtintegrator bildet hier keine starre Baugruppe in der die Glasstäbe dauerhaft fest miteinander verbunden sind.
Die US 2006/0227676 A1 zeigt einen Lichtintegrator, hier als optisches Element zur Homogenisierung der Energieverteilung eines Strahls dargestellt, der aus vier rechteckigen Reflektoren zusammengesetzt ist, wobei diese, indem sie zueinander unterschiedlich verschoben angeordnet werden, einen unterschiedlich großen Hohlraum miteinander einschließen können. Es gibt keinen Hinweis, wie die Reflektoren untereinander verbunden sind, um zu gewährleisten, dass die Reflektoren exakt einen rechten Winkel miteinander einschließen.
Die US 3 536 536 A zeigt einen Lichtintegrator, der hier optischer Tunnel genannt wird. Er besteht aus vier gleichen Glasplatten, die miteinander über eine Klebeverbindung fest miteinander verbunden sind. Dazu sind in Längsseiten der Glasplatten mit Klebstoff gefüllte Aussparungen eingebracht. Die Innenseiten der benachbarten Glasplatten liegen an den Längsseiten und damit am Klebstoff an. Bei der Montage kann sich gegebenenfalls überschüssiger Klebstoff unkontrolliert verteilen und auch in den von den Glasplatten gebildeten Hohlraum dringen.
Es gibt keinen Hinweis, dass die vier Glasplatten zur Bildung eines Lichtintegrators anders miteinander verbunden werden als bündig miteinander abschließend, womit nur eine Querschnittsgröße des Hohlraumes realisierbar ist.
Aus der DE 10 2010 026 252 A1 ist ein Lichtintegrator bekannt, der aus vier gleichen, quaderförmigen Glasplatten besteht. Sie weisen jeweils eine Innenseite und eine Aussenseite, mit einer Länge und einer Breite, sowie eine erste und eine zweite Längsseite und zwei Stirnseiten mit einer Höhe h auf. Die Innenseiten sind unterteilt in jeweils eine verspiegelte, optisch wirksame Fläche, und eine Klebefläche, die eine in Längsrichtung verlaufende Nut einschließt, die an die optisch wirksame Fläche angrenzt.
Nachteilig und problematisch bei allen diesen Lösungen ist der Einsatz von Klebstoffen, die Kontaminierungen mit sich bringen, die bei der Herstellung ein Ausgasen erforderlich machen und zudem Alterungsprozessen unterworfen sind. Zudem lassen sich innere Strukturen erst nach der Herstellung beschichten.
Aus CN 103746062 B ist eine polygonale Spiegelkavität bekannt nebst einem Herstellungsverfahren dafür. Nachteilig ist die Verwendung von Klebstoff, die die Langzeitstabilität des Bauteils verringert und bei hoher optischer Leistungsdichte zum Spontanausfall führen kann.
Aus US 2008/0 157 004 A1 ist ein Lichttunnel bekannt, bei dem einzelne Reflexionselemente einen Rückversatz der Fügeflächen aufweisen. Problematisch ist die Einhaltung der Fertigungstoleranzen.
Aus US 2006/0 227 424 A1 ist ein Lichttunnel bekannt, bei dem einzelne Spiegelelemente mit einer Hülse zusammengefügt werden.
Aus DE 10 2017 121 210 A1 ist unter anderem ein Lichttunnel bekannt, bei dem einzelne Reflexionselemente einen Rückversatz der Fügeflächen aufweisen. Problematisch ist die Einhaltung der Fertigungstoleranzen.
Aus DE 101 03 100 A1 sind Lichtmischer mit einem Hohlabschnitt bekannt, bei dem im Hohlabschnitt einzelne Spiegelelemente einen Rückversatz der Fügeflächen aufweisen. Problematisch ist die Einhaltung der Fertigungstoleranzen.
Aus DE 10 2010 046 342 A1 ist ein durch zwei Reflexionselemente begrenzter zylinderförmiger Hohlraum bekannt, wobei die Reflexionselemente durch elastisch spreizbare Halteelemente mechanisch verbunden werden. Eine mechanische Verbindung ist nur mit eingeschränkter Präzision herstellbar.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stabile, einfach herstellbare optische Komponente mit Innenstrukturierung bzw. Innenbeschichtung zur Formung eines Strahlquerschnitts zu schaffen, der die zuvor genannten Nachteile beseitigt und insbesondere ohne Klebstoffe auskommt. Außerdem soll die zum Teil schlechte Schichtqualität beim nachträglichen Beschichten vermieden werden.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 12 und eine Verwendung nach Anspruch 15.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung stellt eine stabile, einfach herstellbare optische Komponente mit Innenstrukturierung bzw. Innenbeschichtung dar.
Beschreibung
Die Erfindung beschreibt eine optische Komponente. Diese umfasst eine Anzahl N von Einzelteilen, welche an wenigstens N-1 ebenen Fügeflächen miteinander versprengt sind. Beispielsweise kann die optische Komponente vier Einzelteile umfassen, welche vorteilhaft an drei oder vier Fügeflächen miteinander versprengt sein können. Sind die vier Einzelteile an drei Fügeflächen miteinander versprengt, kann die vierte Fügefläche an der ersten Verbindungsfläche anliegen, ohne versprengt zu sein. Dann können gewisse Toleranzen ausgeglichen werden. Sind die vier Einzelteile an vier Fügeflächen miteinander versprengt, wird eine noch stabilere Verbindung der Einzelteile erreicht. Dann können allerdings höhere Genauigkeiten der Einzelteile erforderlich sein. Die ebenen Fügeflächen können jeweils wegzusammenhängend, vorteilhaft einfach zusammenhängend, d.h. und außerdem nullhomotop, sein.
Unter Ansprengen und Versprengen kann man eine adhäsive Verbindung der Einzelteile durch molekulare oder atomare Anziehungskräfte verstehen. Gelegentlich wird dieses Verbindungsverfahren auch als Anschieben bezeichnet. Dabei kann es zu einem Kaltverschweißen kommen.
In einem Querschnitt der optischen Komponente ist ein Hohlraum vorhanden, welcher im Inneren der optischen Komponente angeordnet und von den N Einzelteilen umgeben ist.
Ein erstes Einzelteil ET₁ weist wenigstens eine erste Beschichtungsfläche mit einer darauf angebrachten ersten Beschichtung auf. Die erste Beschichtungsfläche weist wenigstens einen ersten ebenen Teilbereich auf. Die erste Beschichtungsfläche kann auch komplett eben ausgebildet sein, in diesem Fall kann der ebene Teilbereich die komplette Beschichtungsfläche ausmachen.
Das erste Einzelteil weist wenigstens eine erste Fügefläche FF₁ aus der Menge der wenigstens N-1 Fügeflächen auf. Erfindungsgemäß ist die erste Beschichtung auf dem ersten ebenen Teilbereich bezüglich der ersten Fügefläche FF₁ um einen Parallelversatz Δt zurückversetzt. Der Parallelversatz kann auf die Oberfläche der Schicht bezogen werden. Der Parallelversatz Δt ist kleiner als 200nm (Nanometer), vorteilhaft kann er kleiner als 100nm und besonders vorteilhaft kleiner als 50nm sein. Dadurch kann verhindert werden, dass optische Verluste in den Rückversatzzonen der optischen Komponente auftreten. Vorteilhaft kann der Rückversatz größer als 10nm, besonders vorteilhaft größer als 20nm sein. Dadurch können Dickentoleranzen der Beschichtung ausgeglichen werden. Der Parallelversatz Δt kann dadurch entstehen, dass der erste ebene Teilbereich der Beschichtungsfläche bezüglich der ersten Fügefläche um einen Betrag t zurückversetzt ist und die Beschichtung eine Dicke d<t aufweist. Der Parallelversatz Δt=t-d ergibt sich dann als Differenz dieser beiden Beträge. Die Dicke d der Beschichtung kann beispielsweise zwischen 20nm und 10µm betragen, vorteilhaft zwischen 50nm und 5µm und besonders vorteilhaft weniger als 2µm. Die Beschichtung kann eine oder mehrere Einzelschichten umfassen.
Die geometrischen Ausdehnungen der Einzelteile, insbesondere die Kantenlängen können größer als 10 mm sein.
Erfindungsgemäß ist die erste Beschichtung im Inneren der optischen Komponente angeordnet. In einer Querschnittsdarstellung kann die Beschichtung eine Begrenzung des Hohlraums darstellen. Ebenso kann die Beschichtung von Einzelteilen umgeben sein.
Vorteilhaft können die Fügeflächen frei von Beschichtungen sein, ebenso die entsprechenden zu versprengenden Gegenflächen (auch als Verbindungsflächen bezeichnet) des jeweils benachbarten Einzelteils. Das kann den Vorteil haben, dass die Grundmaterialien, aus denen die Einzelteile gefertigt sind, direkt miteinander versprengt werden können. Die erfindungsgemäße optische Komponente kann besonders vorteilhaft sein, wenn eine optische Beschichtung verwendet werden soll, auf welcher kein Ansprengen möglich ist.
Die optische Komponente nach kann für wenigstens eine Designwellenlänge und/oder einen Designwellenlängenbereich vorgesehen sein. Die Designwellenlänge oder der Designwellenlängenbereich kann der spektrale Bereich sein, für welchen die optische Komponente bestimmungsgemäß vorgesehen ist. Vorteilhaft kann der Parallelversatz Δt kleiner sein als die Designwellenlänge und/oder dem Minimalwert des Designwellenlängenbereichs. Dadurch können optische Verluste besonders effektiv vermieden werden. Die Designwellenlänge/ der Designwellenlängenbereich kann im ultravioletten Spektralbereich und/oder im EUV Bereich liegen. Es können eine oder mehrere der Wellenlängen 405nm, 248nm, 193nm, 157nm und/oder 13,5nm umfasst sein.
Vorteilhaft können die N Einzelteile allesamt an wenigstens N ebenen Fügeflächen miteinander versprengt sein. Das kann bedeuten, dass die N Einzelteile zyklisch versprengt sind, d.h. jeweils das i te Einzelteil ET_i mit dem i+1 ten Einzelteil ET_i+1 für i=1..N-1 und das N te Einzelteil ET_N mit dem ersten Einzelteil ET₁. Dadurch kann eine besonders stabile optische Komponente hergestellt werden. Allerdings können hohe Anforderungen an die mechanische Präzision der Einzelteile erforderlich sein, um eine mechanische Überbestimmung zu vermeiden.
Eine spezielle Ausführung der optischen Komponente kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Abstand der ersten Beschichtung zu einer Oberfläche eines gegenüberliegenden zweiten Einzelteils kleiner ist als die Designwellenlänge. Beispielsweise können genau zwei Einzelteile vorhanden sein und entweder genau eine Fügefläche vorhanden sein oder sämtliche Fügeflächen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein.
Eine spezielle Ausführung der optischen Komponente kann dadurch gekennzeichnet sein, dass auf dem ersten Einzelteil eine an die erste Beschichtungsfläche angrenzende weitere Beschichtungsfläche vorhanden ist, die sich außerhalb der Ebene der ersten Beschichtungsfläche erstreckt.
Eine spezielle Ausführung der optischen Komponente kann dadurch gekennzeichnet sein, dass wenigstens drei Einzelteile vorhanden sind und auf einem zweiten Einzelteil aus der Menge der N Einzelteile eine an die erste Beschichtung angrenzende zweite Beschichtung vorhanden ist und auf einem dritten Einzelteil aus der Menge der N Einzelteile eine an die zweite Beschichtung angrenzende dritte Beschichtung vorhanden ist. Bei dieser Betrachtung können Lücken einer Breite bis zur erfindungsgemäßen Obergrenze des Parallelversatzes Δt außer Betracht bleiben.
Eine spezielle Ausführung der optischen Komponente kann dadurch gekennzeichnet sein, dass und/oder dass der Hohlraum, abgesehen von eventuell vorhandenen Lücken einer Lückenbreite kleiner als die Designwellenlänge und/oder dem Minimalwert des Designwellenlängenbereichs, vollständig von Beschichtungen begrenzt ist.
Eine spezielle Ausführung der optischen Komponente kann dadurch gekennzeichnet sein, dass und/oder dass der Hohlraum, abgesehen von eventuell vorhandenen Lücken einer Lückenbreite bis zur erfindungsgemäßen Obergrenze des Parallelversatzes Δt, vollständig von Beschichtungen begrenzt ist.
Vorteilhaft kann eine oder mehrere oder alle der optischen Beschichtungen als eine der folgenden Beschichtungen ausgebildet sein:

• teilweise oder vollständig reflektierende Beschichtung,
• Antireflexbschichtung
• dichroitische Beschichtung
• polarisationsabhängig reflektierende Beschichtung
• absorbierende Beschichtung

Vorteilhaft kann eine oder mehrere oder alle der optischen Beschichtungen wenigstens eine metallische Schicht und/oder wenigstens eine anorganische dielektrische Schicht und/oder wenigstens eine organische Schicht umfassen. Ebenfalls vorteilhaft kann eine oder mehrere oder alle der optischen Beschichtungen als anorganisches Schichtsystem ausgebildet sein.
Vorteilhaft kann ein Strahlengang vorgesehen sein, der durch wenigstens ein Einzelteil und wenigstens teilweise durch die erste Beschichtung hindurch verläuft. Die Hauptausbreitungsrichtung des Lichts kann eine z-Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems xyz sein. Die Normale der ersten Beschichtungsfläche kann eine Komponente in z-Richtung haben, speziell kann die Normale unter 45° zu z orientiert oder genau in z-Richtung orientiert sein.
Ebenfalls vorteilhaft kann ein Strahlengang vorgesehen sein, der vollständig außerhalb der Einzelteile in dem Hohlraum verläuft. Vorteilhaft kann der Hohlraum vollständig oder teilweise durch reflektierende Beschichtungen begrenzt sein. Die Hauptausbreitungsrichtung des Lichts kann eine z-Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems xyz sein. Die Beschichtungsflächen können jeweils eine Normale aufweisen, die eine zu z senkrechte Komponente hat, speziell können die Normalen der Beschichtungsflächen senkrecht zu z orientiert sein.
Vorteilhaft kann der Hohlraum in dem Querschnitt eine Form aufweisen, die quadratisch, rechteckig, dreieckig, fünfeckig, sechseckig rund, zylindrisch oder elliptisch ist. Der Querschnitt kann ein xy Schnitt sein, d.h in einer xy Ebene liegen. In einer speziellen Ausführung kann der Hohlraum eine über verschiedene Querschnittsebenen variierende Querschnittsfläche aufweisen. Alternativ kann der Querschnitt konstant über die z-Richtung sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer optischen Komponente umfasst folgende Schritte:

• Bereitstellen von N Einzelteilen mit N>1 umfassend
- ◯ Bereitstellen von wenigstens einem ersten Einzelteil ET₁ mit wenigstens einer ebenen ersten Oberfläche, auf der wenigstens eine erste Beschichtungsfläche und eine erste Fügefläche FF₁ vorgesehen sind,
- ◯ Vorsehen wenigstens einer ersten Verbindungsfläche VF₁ auf der ersten Oberfläche oder auf einer ersten Seitenfläche des ersten Einzelteils,
- ◯ Bereitstellen von wenigstens N-1 weiteren Einzelteilen ET₂...ET_N mit jeweils einer Fügefläche FF_n und einer Verbindungsfläche VF_n wobei n= 2...N ist,
• Oberflächliches Abtragen von Material durch ein Oberflächenbearbeitungsverfahren wenigstens der ersten Beschichtungsfläche bis zu einer vorbestimmten Tiefe t bezüglich der ersten Fügefläche,
• Auftragen einer Beschichtung und/oder Struktur mit einer vorbestimmten Dicke d auf der ersten Beschichtungsfläche, wobei d ≤ t gilt,
• Verbinden der Einzelteile durch Ansprengen jeweils einer Fügefläche FF_n an die folgende Verbindungsfläche VF_n+1 mit n=1...N-1, so dass die erste Beschichtungsfläche mit der aufgetragenen ersten Beschichtung und/oder Struktur im Inneren der optischen Komponente liegt.

Vorteilhaft kann das Verfahren außerdem das Verbinden des letzten Einzelteils ET_N mit dem ersten Einzelteil ET₁ durch Ansprengen der letzten Fügefläche FFN an die erste Verbindungsfläche VF₁ umfassen.
Vorteilhaft kann das Oberflächenbearbeitungsverfahren ein Ionenstrahlätzen (IBF), ein nasschemisches Ätzen, ein trockenchemisches Ätzen, ein Plasmaätzen und/oder eine zonale Politur umfassen.
Vorteilhaft kann die Verwendung einer optischen Komponente zu wenigstens einem der folgenden Zwecke sein:

• Als Polarisationsstrahlteiler
• Als dichroitischer Lang-, Kurz- oder Bandpassfilter
• Als Hohllichtleiter
• Als Lichttrichter
• Als Diffusor
• Als Spiegel.

Die Figuren zeigen Folgendes:

1 zeigt ein erstes Einzelteil.
2 zeigt das erste Einzelteil mit einer ersten Beschichtung.
3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel.
4 zeigt einen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels.
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel.
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel.
7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel.

Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen erläutert.
1 zeigt ein erstes Einzelteil. Dargestellt ist ein erstes Einzelteil 11 mit einer ersten Fügefläche FF₁ 21 und einer ersten Beschichtungsfläche 51, deren erster ebener Teilbereich 61 sich über die gesamte erste Beschichtungsfläche erstreckt, d.h. mit dieser identisch ist. Die Beschichtungsfläche ist gegenüber der Fügefläche um einen Parallelversatz t zurückversetzt. An einer Seitenfläche ist eine erste Verbindungsfläche 31 vorgesehen.
2 zeigt das erste Einzelteil mit einer ersten Beschichtung. Hier ist auf die erste Beschichtungsfläche eine erste Beschichtung 51 einer Dicke d aufgetragen. Damit ergibt sich ein Parallelversatz Δt der Beschichtung bezüglich der Fügefläche, der als Rückversatz ausgebildet ist.
3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Hier sind ein erstes 11, ein zweites 12, ein drittes 13 und ein viertes Einzelteil 14 an einer ersten 21, einer zweiten 22, einer dritten 23 und einer vierten Fügefläche 14 miteinander versprengt. Das Versprengen kommt dadurch zustande, dass in zyklischer Weise an die jeweilige Fügefläche die Verbindungsfläche (Gegenfläche) des nächsten Einzelteils angesprengt ist. Im Inneren der optischen Komponente 1 ist ein Hohlraum 2 vorhanden. Der Hohlraum wird, abgesehen von schmalen Spalten am Rand, von einer ersten 51, einer zweiten 52, einer dritten 53 und einer vierten Beschichtung 54 begrenzt. Die optische Komponente kann ein Hohllichtleiter sein, bei dem das Licht innerhalb des Hohlraums durch Reflexionen an den Beschichtungen in z-Richtung durchgeleitet und ggf. dabei homogenisiert wird.
4 zeigt einen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels. Hier ist die optische Komponente 1 in einer xy Ebene geschnitten. Die Schraffuren sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. In dem Querschnitt der optischen Komponente ist ein Hohlraum 2 vorhanden, welcher im Inneren der optischen Komponente angeordnet und von den vier Einzelteilen 11, 12, 13, 14 umgeben ist. Die Beschichtungen stellen die Begrenzung des Hohlraums dar.
In einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ist die Komponente nur an drei Fügeflächen 21, 22, 23 versprengt, während an der vierten Fügefläche die erste Verbindungsfläche einfach anliegt, ohne versprengt zu sein.
Hier sind die Fügeflächen frei von Beschichtungen, ebenso die entsprechenden zu versprengenden Gegenflächen (Verbindungsflächen) des jeweils benachbarten Einzelteils.
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Bei dieser optischen Komponente 1 sind ein ersten 11 und ein zweites Einzelteil 12 vorhanden, die an zwei Fügeflächen 21a und 21b versprengt sind. Diese beiden Fügeflächen liegen in einer Ebene. Man kann diesen beiden Fügeflächen auch als eine nicht zusammenhängende Fügefläche betrachten. Die erste Beschichtungsfläche 41 weist einen ersten ebenen Teilbereich auf und eine außerhalb dieser Ebene liegende Teilfläche 41b, welche gekrümmt ausgebildet ist. Die erste 51 und zweite Beschichtung 52 begrenzen den Hohlraum. Diese Anordnung kann ebenfalls als Hohllichtleiter in z-Richtung dienen.
In einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Anordnung rotationssymmetrisch in y Richtung als Hohlkugel ausgebildet. Mit einer solchen Anordnung kann man eine Ulbrichtkugel darstellen.
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Hier ist die Lichtrichtung in z vorgesehen. Der Strahlengang kann durch ein oder beide Einzelteile und/oder durch die Beschichtung vorgesehen sein. Damit kann beispielsweise ein dichroitischer Filter dargestellt werden. Der Hohlraum 2 hat hier eine Dicke, die dem Parallelversatz Δt entspricht.
7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Hier ist die Lichtrichtung in z vorgesehen. Der Strahlengang kann durch ein oder beide Einzelteile 11, 12 und/oder durch die Beschichtung 51 vorgesehen sein. Die Beschichtung ist in einem Winkel von beispielsweise 45° zur Strahlrichtung vorgesehen. Mit einer solchen Anordnung kann beispielsweise ein Polarisationsstrahlteiler dargestellt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass sämtliche Figuren nicht maßstäblich gezeichnet sind. Insbesondere der Parallelversatz und die Dicke der Beschichtungen sind überhöht dargestellt.
Die in allen Figuren einheitlich verwendeten Bezugszeichen sind Folgende:

1.: Optische Komponente
2.: Hohlraum
11.: Erstes Einzelteil
12.: Zweites Einzelteil
13.: Drittes Einzelteil
14.: Viertes Einzelteil
21.: Erste Fügefläche
22.: Zweite Fügefläche
23.: Dritte Fügefläche
24.: Vierte Fügefläche
31.: Erste Verbindungsfläche
41.: Erstes Beschichtungsfläche
51.: Erste Beschichtung
52.: Zweite Beschichtung
53.: Dritte Beschichtung
54.: Vierte Beschichtung
61.: Erster ebener Teilbereich

Claims

Optische Komponente (1), umfassend eine Anzahl N von Einzelteilen (11, 12, 13, 14) mit N>1, welche an wenigstens N-1 ebenen Fügeflächen (21, 22, 23, 24) miteinander versprengt sind, wobei in einem Querschnitt der optischen Komponente (1) ein Hohlraum (2) vorhanden ist, welcher im Inneren der optischen Komponente (1) angeordnet und von den N Einzelteilen (11, 12, 13, 14) umgeben ist, wobei ein erstes Einzelteil ET₁ (11) wenigstens eine erste Beschichtungsfläche (41) mit einer darauf angebrachten ersten Beschichtung (51) aufweist und die erste Beschichtungsfläche (41) wenigstens einen ersten ebenen Teilbereich (61) aufweist und das erste Einzelteil (11) wenigstens eine erste Fügefläche FF₁ (21) aus der Menge der wenigstens N-1 Fügeflächen (21, 22, 23, 24) aufweist und die erste Beschichtung (51) auf dem ersten ebenen Teilbereich (61) bezüglich der ersten Fügefläche FF₁ (21) um einen Parallelversatz Δt, auf die Oberfläche der Beschichtung bezogen, zurückversetzt ist und der Parallelversatz Δt kleiner als 200nm ist und die erste Beschichtung (51) Inneren der optischen Komponente (1) angeordnet ist.
Optische Komponente (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass selbige (1) für wenigstens eine Designwellenlänge und/oder einen Designwellenlängenbereich vorgesehen ist und der Parallelversatz Δt kleiner ist als die Designwellenlänge und/oder dem Minimalwert des Designwellenlängenbereichs ist.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die N Einzelteile (11, 12, 13, 14) allesamt an wenigstens N ebenen Fügeflächen (21, 22, 23, 24) miteinander versprengt sind.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten Beschichtung zu einer Oberfläche eines gegenüberliegenden zweiten Einzelteils kleiner ist als die Hälfte der Designwellenlänge und/oder dass genau zwei Einzelteile vorhanden sind und entweder genau eine Fügefläche vorhanden ist oder sämtliche Fügeflächen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten Einzelteil eine an die erste Beschichtungsfläche angrenzende weitere Beschichtungsfläche vorhanden ist, die sich außerhalb der Ebene der ersten Beschichtungsfläche erstreckt.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Einzelteile vorhanden sind und auf einem zweiten Einzelteil aus der Menge der N Einzelteile (11, 12, 13, 14) eine an die erste Beschichtung angrenzende zweite Beschichtung vorhanden ist und auf einem dritten Einzelteil aus der Menge der N Einzelteile (11, 12, 13, 14) eine an die zweite Beschichtung angrenzende dritte Beschichtung vorhanden ist und/oder dass der Hohlraum, abgesehen von eventuell vorhandenen Lücken einer Lückenbreite kleiner als die Designwellenlänge und/oder dem Minimalwert des Designwellenlängenbereichs, vollständig von Beschichtungen begrenzt ist.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung als wenigstens eine der folgenden Beschichtungen ausgebildet ist: • teilweise oder vollständig reflektierende Beschichtung, • Antireflexbschichtung • dichroitische Beschichtung • polarisationsabhängig reflektierende Beschichtung • absorbierende Beschichtung und/oder dass die erste Beschichtung wenigstens eine metallische Schicht und/oder wenigstens eine anorganische dielektrische Schicht und/oder wenigstens eine organische Schicht umfasst.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlengang vorgesehen ist, der durch wenigstens ein Einzelteil und wenigstens teilweise durch die erste Beschichtung hindurch verläuft.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlengang vorgesehen ist, der vollständig außerhalb der Einzelteile in dem Hohlraum verläuft und/oder dass der Hohlraum vollständig oder teilweise durch reflektierende Beschichtungen begrenzt ist.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum in dem Querschnitt eine Form aufweist, die quadratisch, rechteckig, dreieckig, fünfeckig, sechseckig rund, zylindrisch oder elliptisch ist.
Optische Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum eine über verschiedene Querschnittsebenen variierende Querschnittsfläche aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Komponente (1) mit folgenden Schritten: a. Bereitstellen von N Einzelteilen (11, 12, 13, 14) mit N>1 umfassend i. Bereitstellen von wenigstens einem ersten Einzelteil (11) mit wenigstens einer ebenen ersten Oberfläche, auf der wenigstens eine erste Beschichtungsfläche und eine erste Fügefläche FF₁ vorgesehen sind, ii. Vorsehen wenigstens einer ersten Verbindungsfläche VF₁ auf der ersten Oberfläche oder auf einer ersten Seitenfläche des ersten Einzelteils, iii. Bereitstellen von wenigstens N-1 weiteren Einzelteilen (12, 13, 14) ET₂...ET_N mit jeweils einem Fügefläche FF_n und einer Verbindungsfläche VF_n wobei n= 2...N ist, b. Oberflächliches Abtragen von Material durch ein Oberflächenbearbeitungsverfahren wenigstens der ersten Beschichtungsfläche (41) bis zu einer vorbestimmten Tiefe t bezüglich der ersten Fügefläche (21), c. Auftragen einer Beschichtung (51) und/oder Struktur mit einer vorbestimmten Dicke d auf der ersten Beschichtungsfläche, wobei d ≤ t gilt, d. Verbinden der Einzelteile (11, 12, 13, 14) durch Ansprengen jeweils einer Fügefläche FF_n an die folgende Verbindungsfläche VF_n+1 mit n=1...N-1, so dass die erste Beschichtungsfläche (41) mit der aufgetragenen ersten Beschichtung (51) und/oder Struktur im Inneren der optischen Komponente (1) liegt.
Verfahren nach Anspruch 12 außerdem umfassend das Verbinden des letzten Einzelteils ET_N mit dem ersten Einzelteil (11) durch Ansprengen der letzten Fügefläche FFN an die erste Verbindungsfläche VF₁
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Oberflächenbearbeitungsverfahren ein Ionenstrahlätzen (IBF), ein nasschemisches Ätzen, ein trockenchemisches Ätzen, ein Plasmaätzen und/oder eine zonale Politur umfasst.
Verwendung einer optischen Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zu wenigstens einem der folgenden Zwecke a. Als Polarisationsstrahlteiler b. Als dichroitischer Lang-, Kurz- oder Bandpassfilter c. Als Hohllichtleiter d. Als Lichttrichter e. Als Diffusor f. Als Spiegel