DE19838826B4 - Optical element with transparent, scratch-resistant coating, method and device for its production and its use - Google Patents

Optical element with transparent, scratch-resistant coating, method and device for its production and its use Download PDF

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Abstract

Optisches Element, auf dem eine transparente, kratzfeste Beschichtung ausgebildet ist, wobei auf einer Substratoberfläche ein aus mindestens einer haftungsverbessernden Schicht mit einer Dicke zwischen 0,5 nm und 20 nm und mindestens einer aus diamantähnlichem Kohlenstoff bestehenden Schicht mit einer Dicke von mindestens 40 nm gebildetes erstes Interferenzschichtsystem für Licht mindestens einer vorgebbaren Wellenlänge aufgebracht ist.optical Element on which a transparent, scratch-resistant coating is formed is, wherein on a substrate surface of at least one adhesion-improving Layer with a thickness between 0.5 nm and 20 nm and at least one of diamond-like Carbon existing layer with a thickness of at least 40 nm formed first interference layer system for light at least one predetermined Wavelength applied is.

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Description

Die Erfindung betrifft optische Elemente, die mit einer transparenten, kratzfesten Beschichtung versehen sind, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung. Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit solcher optischen Elemente ist die als Spiegel, Fenster, fokussierende und defokussierende Optiken.The The invention relates to optical elements provided with a transparent, Scratch-resistant coating are provided, method for their preparation as well as their use. A preferred application such optical elements is the mirroring, window, focusing and defocusing optics.

Optische Elemente müssen in der Regel mit hoher Präzision hergestellt werden. Dabei treten für viele Anwendungsfälle Probleme durch im Betrieb auftretende mechanische und thermische (aufgrund einer zunehmenden Absorption) Belastungen auf, so daß die Oberfläche beschädigt und die optischen Eigenschaften eines solchen Elementes zumindest verschlechtert werden können.optical Elements must usually with high precision getting produced. There are problems for many applications by occurring during operation mechanical and thermal (due to a increasing absorption) loads, so that the surface is damaged and at least deteriorates the optical properties of such an element can be.

So werden in der Regel Laserspiegel aus Kupfer, wegen dessen guter Wärmeleitfähigkeit und hoher Reflektivität verwendet, um z.B. den Strahl eines CO2-Lasers zu formen, umzulenken und zu fokussieren. Das Reflexionsvermögen neuer Laserspiegel aus Kupfer liegt bei ca. 99%. Dieses verringert sich aber im Laufe der Zeit, insbesondere durch Oxidationsprozesse und Verschmutzung (Staub). Demzufolge ist eine Reinigung der Oberflächen erforderlich, die zwangsläufig zu mechanischen Beschädigungen führt, die wiederum das Reflexionsvermögen durch unerwünschte Streueffekte verringern und die Energieabsorption im Spiegelmaterial erhöht.As a rule, laser mirrors made of copper, because of its good thermal conductivity and high reflectivity are used, for example, to shape the beam of a CO 2 laser, deflect and focus. The reflectivity of new laser mirrors made of copper is about 99%. However, this decreases over time, especially due to oxidation processes and pollution (dust). As a result, it is necessary to clean the surfaces, which inevitably leads to mechanical damage, which in turn reduces the reflectivity due to undesired scattering effects and increases the energy absorption in the mirror material.

Um die mechanische Widerstandsfähigkeit der Kupferoberflächen zu verbessern, sind entsprechende Beschichtungen erforderlich, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Transparenz und gute Haftungseigenschaften auf dem Kupfer erreichen müssen.Around the mechanical resistance of the copper surfaces To improve, appropriate coatings are required a high thermal conductivity, achieve high transparency and good adhesion properties on the copper have to.

So sind Beschichtungen aus Molybdän bekannt, die zwar im Vergleich zum unbeschichteten Kupfer eine höhere Härte und demzufolge auch eine höhere Kratzfestigkeit aufweisen, jedoch das Reflexionsvermögen auf ca. (maximal) 98% verringern. Dadurch kann, insbesondere bei hohen Laserleistungen infolge der höheren Absorption, eine Zerstörung des gesamten Spiegels auftreten.So are coatings of molybdenum Although, compared to uncoated copper, a higher hardness and consequently a higher one Have scratch resistance but reflectivity reduce approx. (maximum) 98%. This can, especially at high Laser powers due to the higher Absorption, a destruction of the entire mirror occur.

Auch Beschichtungen aus bekannten dielektrischen Schichten, die die optischen Eigenschaften (z.B. Reflexion) zwar vertreten, sind wegen ihrer relativ geringen Härte nicht geeignet, entsprechende Spiegel wunschgemäß zu schützen.Also Coatings of known dielectric layers containing the optical Properties (e.g., reflection) are represented because of their relatively low hardness not suitable to protect corresponding mirror as desired.

Aus DD 268 716 A1 ist es bekannt, diamantähnliche Kohlenstoffschichten auf verschiedenen Substraten, dabei auch auf Kupfer aufzubringen. Die entsprechend aufgebrachten diamantähnlichen Kohlenstoffschichten erfüllen zwar die optischen Erfordernisse, verfügen auch über die entsprechende Härte, weisen aber eine unzureichende Haftfestigkeit, infolge der in den diamantähnlichen Kohlenstoffschichten vorhandenen hohen mechanischen Spannungen auf.Out DD 268 716 A1 It is known to apply diamond-like carbon layers on various substrates, including copper. Although the correspondingly applied diamond-like carbon layers meet the optical requirements, they also have the appropriate hardness, but they have an insufficient adhesive strength as a result of the high mechanical stresses present in the diamond-like carbon layers.

Andere optische Elemente, wie Fenster, fokussierende und defokussierende Optiken (Linsen) aus anderen Substratmaterialien, weisen ähnliche Probleme auf, wobei die drei wesentlichen oben genannten Anforderungen durch bekannte verschiedene Schutzschichtaufbauten in der Regel nicht gleichzeitig erfüllt werden.Other optical elements, such as windows, focusing and defocusing Optics (lenses) made from other substrate materials have similar problems On, the three main requirements above known various protective layer structures usually not fulfilled at the same time become.

Ein weiteres Problem, das beim Aufbringen von entsprechenden Schutzschichten auf solchen optischen Elementen auftritt, besteht darin, daß während des Schichtauftrages keine Spannungen im Substratmaterial, insbesondere durch einen unerwünschten Wärmeeintrag entstehen dürfen.One Another problem when applying appropriate protective coatings occurs on such optical elements, is that during the Layer orders no stresses in the substrate material, in particular by an undesirable heat input may arise.

Des weiteren ist aus EP 0 030 792 B1 ein Reflektor für infrarotes Licht bekannt. Bei diesem Reflektor wird auf die an sich reflektierende Oberfläche zusätzlich eine für infrarotes Licht durchlässige Oberflächenschicht aus glasartigem diamantähnlichen Kohlenstoff aufgebracht. Zusätzlich kann zwischen Substratoberfläche und dieser Kohlenstoffschicht eine Bindeschicht, die ebenfalls für infrarotes Licht transparent sein soll, aufgebracht werden. Eine solche Bindeschicht kann beispielsweise aus Silicium oder Germanium bestehen.Furthermore, it is off EP 0 030 792 B1 a reflector for infrared light known. In this reflector, a surface layer of glassy diamond-like carbon which is permeable to infrared light is additionally applied to the reflective surface. In addition, a bonding layer, which should also be transparent to infrared light, can be applied between the substrate surface and this carbon layer. Such a bonding layer may consist, for example, of silicon or germanium.

Von F. Davanloo et. al. ist in "Mechanical and adhesion properties of amorphic diamond films"; Thin Solid Films; 212 (1992); Seiten 216 bis 219 ebenfalls auf die guten mechanischen Eigenschaften solcher diamantähnlichen Kohlenstoffschichten, die auf verschiedensten Substraten aufgebracht werden können, hingewiesen. Darin ist außerdem die Möglichkeit der Ausbildung von kristallinen oder amorphen Zwischenschichten zwischen Substrat und der diamantähnlichen Kohlenstoffschicht erwähnt.From F. Davanloo et. al. is in "Mechanical and adhesion properties of amorphic diamond films; Thin Solid Films; 212 (1992); Pages 216 to 219 also on the good mechanical Properties of such diamond-like Carbon layers deposited on a variety of substrates can be pointed. That's in it as well the possibility the formation of crystalline or amorphous interlayers between the substrate and the diamond-like carbon layer mentioned.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, optische Elemente mit einer kratzfesten, transparenten gut haftenden Oberflächenbeschichtung zu versehen, dowie ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Umwandlung anzugeben.It It is therefore an object of the invention to provide optical elements with a scratch-resistant, transparent well-adhering surface coating, dowie to specify a process for their production and their transformation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gehöst, wobei die optischen Elemente mit einem Verfahren nach Anspruch 8 und einer Vorrichtung nach Anspruch 10 hergestellt werden können. Geeignete Verwendungen sind in den Ansprüchen 12 und 13 bezeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung, ergeben sich mit den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.According to the invention this object is achieved with the features of claim 1, wherein the optical elements can be produced by a method according to claim 8 and a device according to claim 10. Suitable uses are specified in claims 12 and 13. Advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the features mentioned in the subordinate claims.

Die erfindungsgemäßen optischen Elemente zeichnen sich dadurch aus, daß auf der Substratoberfläche des optischen Elementes ein für zumindest eine vorgebbare Lichtwellenlänge ausgelegtes Interferenzschichtsystem aufgebracht wird. Das Interferenzschichtsystem wird aus mindestens einer haftungsverbessernden Schicht und mindestens einer Schicht aus diamantähnlichem Kohlenstoff gebildet, wobei die haftungsverbessernde Schicht unmittelbar auf der Substratoberfläche und die diamantähnliche Kohlenstoffschicht als Deckschicht darüber aufgebracht wird.The according to the invention optical Elements are characterized in that on the substrate surface of optical element for at least one predetermined wavelength of light designed interference layer system is applied. The interference layer system will consist of at least an adhesion-promoting layer and at least one layer of diamond-like Carbon formed, wherein the adhesion-improving layer directly on the substrate surface and the diamond-like carbon layer as a cover over it is applied.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, einen solchen Schichtaufbau auf einem Substrat, das entweder kupferbeschichtet oder aus reinem Kupfer besteht, aufge bracht wird. Ein so ausgebildetes optisches Element ist für die Anwendung als Spiegel und hier insbesondere als Laserspiegel geeignet. Die haftungsverbessernde Schicht kann aus Al, Aluminiumoxid oder einer Mischung davon bestehen. Das Aluminiumoxid AlxOy ist dabei bevorzugt mit stöchiometrischem Al2O3 ausgebildet.It has proved to be advantageous, such a layer structure on a substrate which is either copper-coated or consists of pure copper, is brought up. An optical element designed in this way is suitable for use as a mirror and in particular as a laser mirror. The adhesion-promoting layer may consist of Al, alumina or a mixture thereof. The alumina Al x O y is preferably formed with stoichiometric Al 2 O 3 .

Selbstverständlich können auch andere Substrate, wie z.B. ZnS, Ge, ZnSe, NaCl, KCl, KBr, (für Licht im infraroten Bereich) und CaF oder MgF (für Licht im UV-Bereich) oder Al2O3 (Saphir) mit einem erfindungsgemäßen Interferenzschichtaufbau versehen werden, wobei ein solches Interferenzschichtsystem auch aus mehr als zwei Schichten gebildet werden kann.Of course, other substrates, such as ZnS, Ge, ZnSe, NaCl, KCl, KBr, (for light in the infrared region) and CaF or MgF (for light in the UV range) or Al 2 O 3 (sapphire) with an inventive Interference layer structure are provided, wherein such an interference layer system can also be formed from more than two layers.

Andere Materialien, die für die haftungsverbessernde Schicht geeignet sind, sind Si, Mo, Ni, W, Zr, Ti, Hf, Mg, Ta, Be, Th bzw. Verbindungen oder Verbindungskombinationen davon (z.B. Oxide, Nitride, Carbide, Fluoride).Other Materials for the adhesion-promoting layer are suitable, Si, Mo, Ni, W, Zr, Ti, Hf, Mg, Ta, Be, Th or compounds or combinations of compounds thereof (e.g., oxides, nitrides, carbides, fluorides).

Das Interferenzschichtsystem, das auf dem Substrat aufgebracht werden soll, weist für die haftungsverbessernde Schicht eine Dicke zwischen 0,5 nm und 20 nm, bevorzugt 1 nm bis 15 nm und für die diamantähnliche Kohlenstoffschicht eine Dicke von mindestens 40 nm auf, wobei eine Optimierung entsprechend der Wellenlänge des verwendeten Lichtes erfolgen kann.The Interference layer system applied to the substrate should, points for the adhesion improving layer has a thickness between 0.5 nm and 20 nm, preferably 1 nm to 15 nm and for the diamond-like Carbon layer has a thickness of at least 40 nm, with a Optimization according to the wavelength of the light used can.

In einigen Fällen kann es günstig sein, ein zweites Interferenzschichtsystem direkt auf die Substratoberfläche aufzubringen, das auch für eine andere Wellenlänge ausgelegt sein kann.In some cases it can be cheap be to apply a second interference layer system directly to the substrate surface, that too for a different wavelength can be designed.

Der Auftrag des Interferenzschichtsystemes kann vorteilhaft mittels lasergezündeter Lichtbogenentladung im Vakuum erfolgen, wobei verschiedene Targets für die haftungsverbessernde Schicht und ein Kohlenstofftarget für die Ausbildung der diamantähnlichen Kohlenstoffschicht verwendet werden, die jeweils als Kathode geschaltet sind. Vorteilhaft wird hierfür eine walzenförmige Kathode verwendet, die aus axial voneinander getrennten Scheiben der verschiedenen Materialien gebildet ist, wie dies insbesondere in DD 279 695 A1 beschrieben ist. Es kann aber auch in etwas einfacherer anlagentechnischer Form gearbeitet werden, wie dies in DE 39 01 401 C2 beschrieben wird.The order of the interference layer system can advantageously be carried out by means of laser-ignited arc discharge in a vacuum, wherein different targets for the adhesion-improving layer and a carbon target for the formation of the diamond-like carbon layer are used, which are each connected as a cathode. Advantageously, for this purpose, a cylindrical roller is used, which is formed from axially separate disks of different materials, as in particular DD 279 695 A1 is described. But it can also be worked in a somewhat simpler plant technical form, as in DE 39 01 401 C2 is described.

Mit dieser Vorgehensweise können mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht werden. Vorteilhaft ist insbesondere die relativ hohe Abscheiderate für die diamantähnliche Kohlenstoffschicht. Außerdem wird das zu beschichtende Substrat nur unwesentlich erwärmt und das aus verschiedenen Materialien bestehende Interferenzschichtsystem kann nacheinander in der gleichen Anlage, ohne daß ein zwischenzeitliches Fluten der Anlage zwischen dem Aufbringendes Interferenzschichtsystems durchgeführt werden muß, aufgebracht werden.With this approach can Several advantages can be achieved simultaneously. In particular, it is advantageous the relatively high deposition rate for the diamond-like ones Carbon layer. Furthermore the substrate to be coated is heated only slightly and the interference layer system consisting of different materials can successively in the same plant, without an interim Flooding of the plant between the application of the interference layer system carried out must become, be applied.

Die erfindungsgemäßen optischen Elemente können aber auch als Fenster, Linsen für Transmissions-Anwendungen verwendet werden.The according to the invention optical Elements can but also as windows, lenses for Transmission applications are used.

Bei der Ausbildung eines Interferenzschichtsystems auf einer Kupferoberfläche, das aus Aluminium, Aluminiumoxid oder einer Mischung dieser beiden, als haftungsverbessernde Schicht, auf die wiederum eine diamantähnliche Kohlenstoffschicht aufgebracht worden ist, besteht, kann durch geeignete Beeinflussung der jeweiligen Schichtdicken, unter Berücksichtigung der Brechungsindizes, ein Reflexionsvermögen für Licht bestimmter vorgebbarer Wellenlängen im Bereich 100 im Vergleich zur Reflektivität einer reinen Kupferoberfläche erhalten werden.at the formation of an interference layer system on a copper surface, the made of aluminum, aluminum oxide or a mixture of these two, as an adhesion-enhancing layer, on which in turn a diamond-like Carbon layer has been applied can, by appropriate influence the respective layer thicknesses, taking into account the refractive indices, a reflectivity for light certain predeterminable wavelengths in the range 100 compared to the reflectivity of a pure copper surface become.

Die Ausbildung des Aluminiumoxids als Bestandteil der haftungsverbessernden Schicht kann bei den bereits genannten Herstellungsverfahren durch eine gesonderte Sauerstoffquelle durch reaktive Oxidation von Aluminium während der Beschichtung erreicht werden. Dabei bleibt es für die Erfindung unerheblich, ob eine vollständige Oxidation oder eine teilweise Oxidation des Aluminiums erfolgt.The Formation of alumina as part of the adhesion-improving Layer can in the already mentioned manufacturing process by a separate source of oxygen by reactive oxidation of aluminum while the coating can be achieved. It remains for the invention irrelevant, whether a complete Oxidation or partial oxidation of the aluminum takes place.

Da die für die Ausbildung eines Interferenzschichtsystems erforderlichen Dicken der einzelnen Schichten sehr klein sind, kann gleichzeitig ein weiteres Erfordernis erfüllt werden. Durch die geringen Schichtdicken wird die thermische Leitfähigkeit gegenüber dem Substratmaterial nur geringfügig beeinflußt, so daß entsprechend kleine Temperaturgradienten und demzufolge auch verringerte Wärmespannungen auftreten.There the for the formation of an interference layer system required thicknesses the individual layers are very small, can simultaneously another Requirement fulfilled become. Due to the low layer thicknesses, the thermal conductivity across from the substrate material only slightly affected so that accordingly small temperature gradients and consequently also reduced thermal stresses occur.

Die erfindungsgemäßen optischen Elemente weisen daher die gewünschten optischen und mechanischen Eigenschaften, hohe Oberflächenhärte, gute Haftfestigkeit und thermische Eigenschaften auf.The optical elements according to the invention therefore have the desired optical and mechanical properties, high surface hardness, good adhesion and thermal properties.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft beschrieben werden.following the invention should be described by way of example.

Dabei zeigt:there shows:

1 ein Beispiel einer Vorrichtung für die Herstellung optischer Elemente. 1 an example of an apparatus for the production of optical elements.

Beispiel 1example 1

Für die Herstellung eines Laserspiegels aus einem Kupfersubstrat, der für einen CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 μm verwendet werden soll, wurde ein Interferenzschichtsystem, das aus einer Aluminiumschicht mit einer Dicke von 0,3 nm, einer Aluminiumoxidschicht mit einer Dicke von 2,7 nm und einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht mit einer Dicke von 120 nm besteht, aufgebracht.For the production of a laser mirror of a copper substrate that is to be used for a CO 2 laser with a wavelength of 10.6 microns, was an interference layer system nm of an aluminum layer having a thickness of 0.3, an aluminum oxide layer having a thickness of 2.7 nm and a diamond-like carbon layer having a thickness of 120 nm is deposited.

Das Reflexionsvermögen eines solchen Laserspiegels betrug bei der genannten Wellenlänge zwischen 99,5% und 100,5% im Vergleich zur reinen Kupferoberfläche. Die Haftfestigkeit wurde über sechs Monate mittels Klebeband-Test nach DIN 58196/6 gemessen und konnte über diesen Zeitraum gehalten werden. Es traten keine Ablöseerscheinungen des Schichtaufbaus auf dem Kupfersubstrat auf.The reflectivity such a laser mirror was at the wavelength between 99.5% and 100.5% compared to the pure copper surface. The Adhesive strength was over six Measured months by means of tape test according to DIN 58196/6 and could over this Period are kept. There were no detachment phenomena of the layer structure on the copper substrate.

Auch nach dem "Gitterschnitttest" konnte keine Schichtablösung festgestellt werden.Also after the "cross hatch test" no delamination could be detected become.

Beispiel 2Example 2

Für die Herstellung eines ZnSe-Fensters, das für die Einkopplung eines CO2-Lasers mit einer Wellenlänge von 10,6 μm in eine Vakuumkammer verwendet werden soll, wurde ein Interferenzschichtsystem, das aus einer Aluminiumoxidschicht mit einer Dicke von 4 nm und einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht mit einer Dicke von 120 nm besteht, aufgebracht.For the production of a ZnSe window that microns 2 laser with a wavelength of 10.6 for the coupling of CO to be used in a vacuum chamber was an interference layer system which consists of an aluminum oxide layer having a thickness of 4 nm, and a diamond-like carbon film with a thickness of 120 nm applied.

Günstig kann es sein, daß auf die Oberfläche des ZnSe-Fensters ein zweites Interferenzschichtsystem aufgebracht, auf das wieder, wie erwähnt, das erste Interferenzschichtsystem aufgebracht wird.Cheap can it be that up the surface of the ZnSe window on second interference layer system applied to the again, like mentioned that first interference layer system is applied.

Bei dem in der 1 gezeigten Beispiel für eine Vorrichtung, mit der die erfindungsgemäßen optischen Elemente hergestellt werden können, wurde aus Übersichtlichkeitsgründen auf die Darstellung der üblicherweise verwendeten Vakuumkammer verzichtet.In the in the 1 shown example of a device with which the optical elements according to the invention can be produced, has been omitted for clarity, the representation of the vacuum chamber commonly used.

Hierbei wird ein walzenförmiges Target 1 und 1' verwendet, das aus den verschiedenen Materialien für die Herstellung des Interferenzschichtsystems gebildet ist. Dabei kann die Walze aus zwei verschiedenen Scheiben bestehen, wobei eine Scheibe aus Kohlenstoff mit einer Reinheit von 99,99% und die andere Scheibe aus einem Material, das für die Ausbildung der haftungsverbessernden Schicht geeignet ist, besteht. Die beiden walzenförmigen Elemente, die die Targets 1 und 1' darstellen, können aber auch voneinander getrennt und jeweils einzeln drehbar angetrieben werden.This is a roller-shaped target 1 and 1' used, which is formed from the various materials for the production of the interference layer system. In this case, the roller may consist of two different discs, one disc made of 99.99% pure carbon and the other disc made of a material suitable for the formation of the adhesion-promoting layer. The two cylindrical elements that are the targets 1 and 1' represent, but can also be separated from each other and each driven individually rotatable.

Bei diesem Beispiel wird zur Erzeugung eines Plasmas aus einer Bogenentladung eine Anode 4 verwendet, die in bevorzugter Form als Anodenschirm mit einem zentralen Spalt, durch den das erzeugte Plasma austreten kann, gebildet.In this example, to generate a plasma from an arc discharge, an anode is formed 4 is used, which forms in a preferred form as an anode screen with a central gap through which the generated plasma can escape.

In diesem Fall wird die Bogenentladung mit einem gepulsten Laserstrahl 5, wie dies in DD 279 695 B5 beschrieben worden ist, gezündet. Nach Ausbildung der Bogenentladung, bei der das Plasma erzeugt wird, wird die Spannung reduziert, so daß der Bogen verlischt und nach der Weiterbewegung des Laserstrahls 5 parallel in einer Ebene zur Drehachse der Targets 1 und 1' die Spannung erhöht und mit einem neuen Laserimpuls eine neue Bogenentladung gezündet, so daß dieser Vorgang beliebig oft wiederholbar ist.In this case, the arc discharge with a pulsed laser beam 5 like this in DD 279 695 B5 has been described ignited. After the formation of the arc discharge, in which the plasma is generated, the voltage is reduced, so that the arc is extinguished and after the further movement of the laser beam 5 parallel in a plane to the rotation axis of the targets 1 and 1' the voltage is increased and ignited with a new laser pulse, a new arc discharge, so that this process is repeated as often as desired.

Bei dem in der 1 gezeigten Beispiel kann zusätzlich eine nicht dargestellte Blende zwischen den Targets 1 und 1' sowie dem Substrat 3 (zu beschichtendes optisches Element) angeordnet, um zu verhindern, daß ioniesierte Teilchen aus dem Plasma auf direktem Wege zum Substrat 3 gelangen.In the in the 1 In addition, an aperture, not shown, between the targets 1 and 1' as well as the substrate 3 (to be coated optical element) arranged to prevent ionized particles from the plasma directly to the substrate 3 reach.

Dies führt dazu, daß das Auftreffen unerwünschter größerer Teilchen bzw. Tröpfchen behindert wird.This leads to, that this Impact of unwanted larger particles or droplets is hampered.

Für die Beschichtung ist es nicht zwingend, wie in der 1 dargestellt, ein negatives Potential am Substrat 3 anzulegen, sondern es genügt für viele Anwendungsfälle, daß das Substrat an Masse gelegt ist.For the coating, it is not mandatory, as in the 1 shown, a negative potential on the substrate 3 but it is sufficient for many applications that the substrate is grounded.

Das in der 1 dargestellte Beispiel einer Vorrichtung zur Herstellung erfindungsgemäßer optischer Elemente kann in nicht dargestellter Form modifizierter werden, indem zumindest auf die Anode 4 verzichtet wird und das Plasma ausschließlich mit einem Laserstrahl 5 ausreichender Intensität erzeugt.That in the 1 illustrated example of an apparatus for producing optical elements according to the invention can be modified in a form not shown by at least the anode 4 is omitted and the plasma exclusively with a laser beam 5 generated sufficient intensity.

Die Ausbildung des Interferenzschichtsystems auf dem Substrat wird dabei so vorgenommen, daß unmittelbar auf die gegebenenfalls vorgereinigte Substratoberfläche, wobei für die Reinigung der Substratoberfläche aus der Vakuumbeschichtungstechnik bekannte Reinigungsverfahren unter Verwendung von z.B. Argon, zurückgegriffen werden kann, eine erste Schicht aus dem haftungsverbessernden Material ausgebildet und im Anschluß daran eine zweite Schicht aus kohlenstoffähnlichem Diamant abgeschieden wird.The formation of the interference layer system on the substrate is carried out so that directly on the optionally pre-cleaned substrate surface, wherein for the cleaning of the substrate surface from the Vakuumbeschichtungstech nik known cleaning method using, for example, argon, can be recourse, formed a first layer of the adhesion-improving material and then a second layer of carbon-like diamond is deposited.

Für bestimmte Anwendungen kann auch ein Mehrschichtaufbau, der aus mehreren solcher Schichten besteht, ausgebildet werden, wobei in jedem Fall die jeweiligen Schichtdicken unter Berücksichtigung der entsprechenden Brechungsindizes so eingestellt werden, daß Interferenz für zumindest eine Lichtwellenlänge erreicht wird.For certain Applications can also be a multi-layer construction consisting of several such layers be formed, in each case the respective Layer thicknesses under consideration the corresponding refractive indices are set so that interference for at least one Light wavelength is reached.

Claims (13)

Optisches Element, auf dem eine transparente, kratzfeste Beschichtung ausgebildet ist, wobei auf einer Substratoberfläche ein aus mindestens einer haftungsverbessernden Schicht mit einer Dicke zwischen 0,5 nm und 20 nm und mindestens einer aus diamantähnlichem Kohlenstoff bestehenden Schicht mit einer Dicke von mindestens 40 nm gebildetes erstes Interferenzschichtsystem für Licht mindestens einer vorgebbaren Wellenlänge aufgebracht ist.Optical element on which a transparent, scratch-resistant coating is formed, wherein on a substrate surface a at least one adhesion-promoting layer having a thickness between 0.5 nm and 20 nm and at least one diamond-like Carbon existing layer with a thickness of at least 40 nm formed first interference layer system for light at least one predetermined wavelength is applied. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat kupferbeschichtet oder aus reinem Kupfer gebildet ist.Optical element according to claim 1, characterized in that that this Substrate copper-coated or formed of pure copper. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit Aluminium, oder Silber oder Gold beschichtet oder aus reinem Al, Ag, oder Au ist.Optical element according to claim 1, characterized in that that this Substrate coated with aluminum, or silver or gold or out pure Al, Ag, or Au. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die haftungsverbessernde Schicht aus Aluminium, Aluminiumoxid oder einer Mischung davon gebildet ist.Optical element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Adhesion improving layer of aluminum, aluminum oxide or a Mixture of which is formed. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die haftungsverbessernde Schicht aus Si, Mo, Ni; W, Zr, Ti, Mg, Hf, Ta, Be oder Th oder chemische Verbindungen dieser Elemente gebildet ist.Optical element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adhesion-improving layer of Si, Mo, Ni; W, Zr, Ti, Mg, Hf, Ta, Be or Th or chemical compounds of these elements formed is. Optisches Element nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus ZnS, Ge, ZnSe, NaCl, KCl, KBr, CaF, Al2O3 oder MgF besteht.An optical element according to claim 1, 4 or 5, characterized in that the substrate consists of ZnS, Ge, ZnSe, NaCl, KCl, KBr, CaF, Al 2 O 3 or MgF. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Substratoberfläche und erstem Interferenzschichtsystem ein zweites Interferenzschichtsystem ausgebildet ist.Optical element according to one of claims 1 to 6, characterized in that between substrate surface and first interference layer system, a second interference layer system is trained. Verfahren zur Herstellung optischer Elemente nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Substrat mit einem Laserstrahl oder mit einer Laserstrahl gezündeten Lichtbogenentladung im Vakuum erzeugten Plasma beschichtet wird, wobei ein Target eines haftungsverbessernden Materials und ein Kohlenstofftarget als Kathode geschaltet sind, und das Substrat nacheinander mit dem Interferenzschichtsystem versehen wird.Process for producing optical elements according to one of the claims 1 to 7, wherein the substrate with a laser beam or with a Laser beam ignited Arc discharge is coated in vacuum plasma generated, wherein a target of an adhesion-promoting material and a carbon target are connected as a cathode, and the substrate successively with the Interference layer system is provided. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus den verschiedenen Materialien axial, scheibenförmig ausgebildete Walze oder mehrere Walzen aus verschiedenen Materialien als Kathode verwendet wird/werden.Method according to claim 8, characterized in that that one from the different materials axially, disc-shaped Roller or rolls of different materials as cathode is / are used. Vorrichtung zur Herstellung optischer Elemente nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem in einer Vakuumkammer ein Target (1) aus Kohlenstoff und ein Target (1') aus einem Material zur Ausbildung der haftungsverbessernden Schicht walzenförmig ausgebildet und drehbar angeordnet sind, auf deren Oberfläche zur Erzeugung eines Plasmas ein Laserstrahl (5) gerichtet ist, der entlang einer parallel zur Drehachse ausgerich teten Ebene auslenkbar ist und ionisierte Teilchen des Plasmas auf dem Substrat (3) als Interferenzschichtsystem abscheidbar sind.Device for producing optical elements according to one of Claims 1 to 7, in which in a vacuum chamber a target ( 1 ) of carbon and a target ( 1' ) of a material for forming the adhesion-improving layer are roller-shaped and rotatably arranged, on the surface thereof for generating a plasma, a laser beam ( 5 ) which is deflectable along a plane aligned parallel to the axis of rotation and ionized particles of the plasma on the substrate ( 3 ) are deposited as interference layer system. Vorrichtung zur Herstellung optischer Elemente nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Targets (1, 1') als Kathode geschaltet sind, wobei zur Ausbildung einer Lichtbogenentladung eine Anode (4) vorhanden ist.Device for producing optical elements according to Claim 10, characterized in that the targets ( 1 . 1' ) are connected as a cathode, wherein to form an arc discharge an anode ( 4 ) is available. Verwendung eines optischen Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Laserspiegel.Use of an optical element after a the claims 1 to 7 as a laser mirror. Verwendung eines optischen Elementes nach den Ansprüchen 1, 4 bis 7 als Fenster oder Fokussierungsoptik oder Defokussierungsoptiken.Use of an optical element according to claims 1, 4 to 7 as a window or focusing optics or defocusing optics.
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