DE202005021868U1

DE202005021868U1 - Diffraktive Elemente mit Antireflex-Eigenschaften

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Publication number: DE202005021868U1
Application number: DE202005021868U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2015-05-05
Also published as: DE102005020944A1

Abstract

Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung, welche für die Reflexionsunterdrückung bei einer vorbestimmten Lichtwellenlänge λ und für die Erzeugung eines definierten Phasenhubs 2π/x ausgebildet ist, mit
einer Substratbasis (1), welche auf einer ersten Oberfläche mit einem angrenzend an die Substratbasis angeordneten, mindestens eine unstrukturierte, nicht-diffraktive Schicht (2a, 2b) aufweisenden Antireflex-Schichtensystem (2) bedeckt ist und
einem auf der der ersten Oberfläche der Substratbasis abgewandten Seite auf dem Antireflex-Schichtensystem und angrenzend an dieses angeordneten, mindestens eine strukturierte,
diffraktive Schicht (3a, 3b, 3c), welche ein Material mit der Brechzahl n enthält oder daraus besteht, aufweisenden diffraktiven Element (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
die strukturierte, diffraktive Schicht eint Dicke d aufweist, welche proportional zu 1/x·(n – 1) ist, mit dem positiven, reellwertigen, dimensionslosen Teiler x und mit einer positiven, reellwertigen Proportionalitätskonstanten in Form der Wellenlänge λ und
dass die Brechzahl n des Materials der strukturierten, diffraktiven Schicht gleich mx/mx – 2...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf diffraktive Elemente, also auf Elemente, welche durch sie transmittiertes Licht zumindest teilweise beugen, mit Antireflex-Eigenschaften bzw. mit einer entsprechenden Entspiegelung.
Diffraktive Elemente mit Antireflex-Eigenschaften sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Ein wichtiges Problem bei der Herstellung von effizienten diffraktiven Strukturen ist die Verminderung der durch Fresnel-Reflexion an der Elementoberfläche entstehenden Intensitätsverluste, also die Vermeidung störender Reflexe. Das derzeit noch gebräuchlichste Verfahren ist das nachträgliche Aufbringen einer Antireflex-Beschichtung auf ein bereits strukturiertes Substrat. Diese Antireflex-Beschichtung besteht aus einer oder mehreren Schichten unterschiedlicher Brechzahl, wobei die Bedingung für die Unterdrückung des störenden Reflexes die destruktive Interferenz zwischen allen reflektierten Wellen ist. Problematisch beim nachträglichen Aufbringen der Antireflex-Beschichtung ist, dass hierbei auch die Flanken des Elementes, also diejenigen Oberflächenbereiche der Elementstruktur, welche senkrecht oder unter einem Winkel zur Schichtebene angeordnet sind, zum Teil mitbeschichtet werden. Dieser Effekt gewinnt an Bedeutung, wenn die Strukturabmessungen im Größenbereich der Dicke des Antireflex-Schichtsystems liegen (Dicke gleich Ausdehnung des Antireflex-Schichtsystems senkrecht zur Schichtebene). Die Funktionalität des Elements kann dann entscheidend beeinträchtigt werden.
Ein weiteres Verfahren, welches insbesondere in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen hat, ist das nachträgliche Aufbringen von Nanostrukturen auf dieses strukturierte Substrat, wobei die Abmessungen der Nanostrukturen unterhalb der Wellenlänge des einfallenden Lichts liegen. Diese Nanostrukturen verursachen somit keine Beugung oder Streuung des Lichts, sondern nur eine erhöhte Transmission bzw. eine verringerte Reflexion. Bei entsprechender Gestaltung der Nanostrukturen kann so die Fresnel-Reflexion nahezu komplett unterdrückt werden. Technologisch bereitet die Erzeugung dieser Strukturen auf diffraktiven Elementen jedoch noch erhebliche Probleme, insbesondere die Materialvielfalt in der diffraktive Elemente erforderlich sind, stellt hier zusätzlich ein Problem dar.
Bei den vorbeschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik muss somit ein bereits erzeugtes, also bereits strukturiertes diffraktives Element nachträg lich entspiegelt werden. Eine solche nachträgliche Entspiegelung bzw. Aufbringung einer Antireflex-Beschichtung birgt insbesondere auch den Nachteil eines Risikos der Beeinträchtigung oder Zerstörung der optischen Funktion des Elementes bzw. der Elementstruktur.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein diffraktives Element mit Antireflex-Eigenschaften (entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung) zur Verfügung zu stellen, welches eine Einschränkung der Funktionalität des Elementes bzw. dessen Elementstrukturen durch die Beschichtung mit einem Antireflex-Schichtsystem vermeidet und welches das Risiko der Beeinträchtigung oder Zerstörung der optischen Funktion aufgrund der nachträglichen Entspiegelung vermeidet oder zumindest verringert. Aufgabe ist es darüberhinaus, ein entsprechendes Strukturdesign an entsprechenden diffraktiven Elementstrukturen zur Verfügung zu stellen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen entspiegelten diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe basiert darauf, dass bereits entspiegelte, jedoch noch nicht strukturierte (also für auf sie einfallendes Licht noch nicht diffraktiv wirkende) Substrate genutzt werden und auf diese nachträglich eine diffraktive Elementestruktur aufgebracht wird, ohne dass die Antireflex-Eigenschaft des Beschichtungssystems des entspiegelten Substrates wieder verschlechtert wird.
Grundgedanke ist hier, dass für diskrete Höhenstufen und Brechzahlen der nachträglich aufgebrachten diffraktiven Elementstruktur bei gegebener Wellenlänge des eingestrahlten Lichts die Transmissionseigenschaften des entspiegelten Substrats bzw. der gesamten entspiegelten diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtung erhalten bleiben.
Ausgangspunkt der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist somit die Verwendung eines Elementträgers bzw. eines Substrates (Substratbasis), welcher bzw. welches mit einer unstrukturierten, also nicht-diffraktiven Antireflex-Beschichtung gemäß dem Stand der Technik versehen ist. Auf dieser unstrukturierten entspiegelten Substratbasis wird dann das diffraktive Element bzw. die diffraktive Struktur aufbauend hergestellt. Die Einhaltung bestimmter Design- bzw. Dimensionierungsvorschriften für das auf der entspiegelten Substratbasis angeordnete diffraktive Element garantiert die Entspiegelungswirkung für den Durchgang des Lichts durch die gesamte Anordnung, also Substratbasis, Antireflex-Beschichtung und diffraktives Element (Transmission des Lichts durch die Anordnung). Die Entspiegelungswirkung beruht auf der definierten Wechselwirkung des Antireflex-Schichtsystems mit den diskreten Höhenniveaus des auf der entspiegelten Substratbasis angeordneten diffraktiven Elementes. Diese Anordnung ist somit der invertierte Aufbau des Standes der Technik (der Stand der Technik geht immer davon aus, dass die bereits strukturierte Elementoberfläche entspiegelt werden muss).
Wesentlicher Aspekt der erfindungsgemäßen entspiegelten diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtung ist daher, dass sie eine Substratbasis, welche auf einer Oberfläche (erste Oberfläche) mit einem angrenzend an die Substratbasis angeordneten, mindestens eine unstrukturierte, nicht-diffraktive Schicht aufweisenden Antireflex-Schichtensystem bedeckt ist, aufweist, sowie desweiteren ein auf der der ersten Oberfläche der Substratbasis abgewandten Seite auf dem Antireflex-Schichtensystem und angrenzend an dieses angeordnete, mindestens eine strukturierte, diffraktive Schicht, welche ein Material mit der Brechzahl n enthält oder daraus besteht, aufweisendes diffraktives Element aufweist.
Wesentlich ist desweiteren, dass auf der der Substratbasis bzw. dem Antireflex-Schichtensystem abgewandten Oberfläche des diffraktiven Elements (also auf der der Substratbasis abgewandten Oberfläche derjenigen diffraktiven Schicht, welche den größten Abstand von der Substratbasis besitzt) kein weiteres Antireflex-Schichtensystem angeordnet ist. Das diffraktive Element selbst ist somit auf seiner der Substratbasis abgewandten Seite nicht mit einer unstrukturierten, nicht-diffraktiven Beschichtung versehen.
Vorteilhafterweise können die strukturierten, diffraktiven Schichten hier jeweils eine Dicke d aufweisen, welche proportional zu 1/n oder einem ganzzahligen Vielfachen von 1/n ist (n = Brechzahl des Materials, aus der die strukturierte, diffraktive Schicht besteht) mit einer Proportionalitätskonstanten wie im Folgenden beschrieben: Die Dicke d einer strukturierten, diffraktiven Schicht ist gleich mλ/2n, wobei in der positiven reellwertigen Proportionalitätskonstanten λ/2 λ der Lichtwellenlänge des auf die entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung eingestrahlten Lichts entspricht (m ist dann eine positivwertige natürliche Zahl). Die Dicke (nachfolgend alternativ auch als Höhe bezeichnet) einer strukturierten diffraktiven Schicht ist hierbei die Ausdehnung der strukturierten diffraktiven Schicht senkrecht zur dem Antireflex-Schichtensystem abgewandten Schichtoberfläche der strukturierten, diffraktiven Schicht.
Durch dieses nachträgliche bzw. zusätzliche Aufbringen einer oder mehrerer strukturierter, diffraktiver Schichten beliebiger Brechzahl n mit einer Dicke d von λ/2n ändert sich das Reflexionsverhalten des bereits entspiegelten, unstrukturierten Substrats nicht. Auch ganzzahlige Vielfache dieser Schichtdicke, also das Aufbringen von m strukturierten, diffraktiven Schichten der Schichtdicke λ/2n (was dann die Gesamtschichtdicke von mλ/2n ergibt) bzw. das Aufbringen einer Schicht der Dicke mλ/2n hat keinen Einfluss auf die Reflexion. Die entspiegelnde Wirkung des mit dem Antireflex-Schichtensystem versehenen unstrukturierten Substrates bleibt also für diese Schichtdicken und damit für diese Höhenniveaus erhalten. Ein diffraktives Element aus mindestens einer oder mehrerer solcher strukturierter diffraktiver Schichten, welches genau diese Höhenniveaus nutzt, ist somit entspiegelt.
Für das Design diffraktiver Multilevel-Elemente (also für auf dem Antireflex-Schichtensystem angeordnete diffraktive Elemente, welche mehrere unterschiedlich strukturierte, diffraktive Schichten aufweisen) ist die Einschränkung auf die besagten Höhenniveaus und damit auf definierte Phasenniveaus oft akzeptabel. Da sich die nutzbaren Niveaus für eine gegebene Wellenlänge λ aus der Brechzahl n ergeben, kann durch Wahl der Brechzahl n (im Rahmen der zur Verfügung stehen den Materialien) eine geeignete Anpassung erfolgen. Es können somit diffraktive Elemente, welche mehrere strukturierte, diffraktive Schichten unterschiedlicher Dicke d aufweisen, aufgebaut werden, indem die entsprechenden Brechzahlen n der verschiedenen Schichten des diffraktiven Elementes unterschiedlich gewählt werden. Für jede Schicht muss dann nur die besagte Beziehung gelten, dass die Dicke d gleich λ/2n bzw. einem Vielfachen davon, also gleich mλ/2n (mit m = 1, 2, ...) ist.
Im Spezialfall des Designs binärer diffraktiver Elemente kann häufig die Forderung nach einer definierten Phasendifferenz bzw. einer definierten Phasenverschiebung des Lichts in den von ihm durchlaufenen strukturierten, diffraktiven Schichtbereichen aus dem Material mit der Brechzahl n bestehen. Bei einem binären diffraktiven Element handelt es sich um ein optisches Element, welches in Richtung senkrecht zur Schichtebene des Antireflex-Schichtsystems genau zwei diskrete Höhenniveaus aufweist. Die geometrischen Parameter wie die Periode und der Füllfaktor eines solchen binären diffraktiven optischen Elementes sind dabei in der Regel in Richtung der Schichtebene über die gesamte Schichtebene hinweg konstant. Die Höhe der Stufe bzw. des Abstandes zwischen den beiden Höhenniveaus in Richtung senkrecht zur Schichtebene ist im allgemeinen beliebig und richtet sich nach der jeweiligen Applikation. Das Oberflächenprofil eines binären diffraktiven optischen Elementes enthält somit zwei diskrete Höhenniveaus. Zwischen diesen beiden Niveaus gibt es idealerweise nur sprungartige, d. h. unstetige, nicht-kontinuierliche Übergänge.
Dies trifft z. B. für entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtungen in Form von binären diffraktiven optischen Gittern mit paraxialer Beugung zu, bei denen für senkrechte Strahlinzidenz bzw. senkrechten Strahleinfall die nullte Beugungsordnung unterdrückt werden soll. Die dazu im diffraktiven Element bzw. in der einen strukturierten diffraktiven Schicht des diffraktiven Elements (welche dann wie beschrieben eine Dicke von mλ/2n aufweist) notwendige Phasenverschiebung beträgt π.
Soll also sowohl ein bestimmter Phasenhub 2π/x erzeugt werden, als auch eine optimale Reflexionsunterdrückung erfolgen, so muss die zur Erzeugung des Phasenhubs 2π/x benötigte Stufenhöhe λ/x(n – 1) (also die Dicke d der strukturierten diffraktiven Schicht des diffraktiven Elements) ein ganzzahliges Vielfaches (m = 1, 2, ...) der Antireflex-Schichtdicke λ/2n sein. Der Phasenhub ist hierbei definiert als die Phasendifferenz zwischen beiden Höhenstufen, also als die durch die entsprechende Stufenhöhe erzeugte Phasendifferenz. Dieser Phasenhub wird üblicherweise in Einheiten von π angegeben, also beispielsweise π/2 oder π/4. Da der maximale Phasenhub üblicherweise 2π beträgt, wurde er hier allgemein mit 2π/x definiert. Für x = 1 ist der Phasenhub 2π, für x = 2 ist er π usw.
Aus diesen beiden Bedingungen, nämlich

1) d = λ/x(n –1) und
2) d = mλ/2π

Bei diffraktiven Multilevel-Elementen, also Elementen mit mehreren diskreten Höhenstufen in Richtung senkrecht zur Schichtebene, muss dann jede einzelne Stufe einerseits eine bestimmte Phasenverschiebung 2π/x realisieren und andererseits die Antireflex-Bedingung erfüllen. Die Höhe einer jeden Stufe bzw. die Stufenhöhe ist hier der Abstand zweier benachbarter diskreter Höhenniveaus in Richtung senkrecht zur Schichtebene. Während bei binären diffraktiven optischen Elementen das Ziel in der Regel die Realisierung einer Phasenverschiebung von 2π/x mit x = 2, also die Unterdrückung der nullten Ordnung ist (diese Phasendifferenz wird dann mit einer einzigen Stufe realisiert), werden bei diffraktiven Multilevel-Elementen im allgemeinen andere Anforderungen an die je Stufe zu erzeugende Phasendifferenz gestellt. Die je Stufe zu erzeugende Phasendifferenz ergibt sich somit aus dem Applikationszusammenhang, wobei dann für jede einzelne Stufe sowohl die Antireflex-Bedingung als auch die Phasenbedingung erfüllt wird. Ein diffraktives optisches Multilevel-Element enthält hierbei, wie bereits beschrieben, n diskrete Höhenniveaus. Zwischen diesen einzelnen Niveaus gibt es idealerweise nur sprungartige, d. h. unstetige, nicht-kontinuierliche Übergänge.
Die diffraktiven Elemente mit Antireflex-Eigenschaften gemäß der Erfindung weisen gegenüber den Elementen gemäß dem Stand der Technik eine Reihe von wichtigen Vorteilen auf:

• Entsprechende entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtungen mit diffraktiven Elementen sind auch für Elemente mit vergleichsweise kleinen Strukturen ausführbar, ohne dass die Funktionalität des Elementes aufgrund der nachträglichen Beschichtung mit einem Antireflex-Schichtsystem beeinträchtigt wird. Ein Verwaschen der Konturen der Strukturen des diffraktiven Elementes (beispielsweise die Füllung von kleineren Aussparungen oder Herausstanzungen) wird somit vermieden. Die Strukturen des erfindungsgemäßen Elementes können somit in ihrer ursprünglichen Form genutzt werden.
• Für die erfindungsgemäßen entspiegelten diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtungen und auch für die diffraktiven Elemente dieser Transmissionsvorrichtungen sind vielfältige Materialkombinationen möglich. Das Trägermaterial, d. h. das Material der Substratbasis sowie die für die Antireflex-Beschichtung verwendeten Materialien und die Materialien des diffraktiven Elementes können völlig verschieden sein, dennoch sind die Fresnel-Verluste niedrig. Diese Freiheit in den Materialkombinationen hat insbesondere Vorteile im Falle sehr schlecht ätzbarer Substratmaterialien, der Kombination verschiedener Materialeigenschaften zur Erreichung oder Optimierung bestimmter Eigenschaften wie beispielsweise der thermischen Ausdehnung, des Herstellens sehr dünner Elemente oder des Herstellens von Elementen mit ganz speziellen gewünschten optischen Eigenschaften.
• Die Entspiegelung mittels des Antireflex-Schichtsystems ist vor der Mikrostrukturierung bzw. der Strukturierung des diffraktiven Elementes durchführbar. Geeignete entspiegelte, un strukturierte Substrate können daher ohne weiteres auf Lager gehalten werden. Eine Verkürzung der Lieferzeit und eine Reduzierung des Herstellungsrisikos ist somit möglich.

Erfindungsgemäße entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtungen können, wie in einem der nachfolgenden Beispiele beschrieben, ausgeführt sein oder verwendet werden. In den nachfolgend beschriebenen Beispielen werden für identische bzw. sich entsprechende Bestandteile der erfindungsgemäßen optischen Transmissionsvorrichtungen identische Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt die Reflektivität eines Quarzsubstrates nach dem Stand der Technik mit und ohne Entspiegelung durch eine Antireflex-Beschichtung.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes binäres, eindimensionales Beugungsgitter.
3 zeigt weitere erfindungsgemäße entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtungen.
4 zeigt eine entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung gemäß der Erfindung im Vergleich zu einer entsprechenden herkömmlichen entspiegelten diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtung nach dem Stand der Technik.
5 zeigt die ersten Schritte zur Herstellung einer entspiegelten diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtung gemäß der Erfin dung.
1B zeigt zwei mit einem Antireflex-Schichtensystem versehene, also entspiegelte Substrate. Gezeigt ist jeweils eine flache, ebene Substratbasis 1, auf der und angrenzend an die ein Antireflex-Schichtsystem 2 angeordnet ist. Die Substratbasis 1 besteht im vorliegenden Fall aus einem Quarzsubstrat mit der Brechzahl n = 1,46. Die einzelnen Schichten des Antireflex-Schichtsystems 2 sind hier als ebene, dünne Schichten ausgebildet, deren Schichtebene parallel zur Schichtebene der Substratbasis 1 verläuft. Das Antireflex-Schichtsystem 2 besteht hier aus zwei (1B oben) bzw. drei (1B unten) einzelnen aufeinandergestapelten, aneinander angrenzend angeordneten Einzelschichten 2a, 2b bzw. 2a, 2b, 2c. 1B zeigt somit einen Schnitt durch eine entspiegelte unstrukturierte, nicht-diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach dem Stand der Technik senkrecht zur Substratbasisebene bzw. zur Ebene der Schichten des Antireflex-Schichtsystems 2. Die einzelnen Schichten des zweischichtigen bzw. dreischichtigen Antireflex-Schichtsystems 2 weisen im gezeigten Fall die in 1B rechts dargestellten Höhen bzw. Dicken (senkrecht zur Schichtebene) h und die einzelnen optischen Brechungsindezes n auf. Die Beschichtung ist aus den zwei bzw. drei Schichten unterschiedlicher Brechzahl so ausgeführt, dass die Bedingung für die Unterdrückung des störenden Reflexes, also die destruktive Interferenz zwischen allen reflektierten Wellen, erfüllt ist. Im in 1B oben gezeigten Fall handelt es sich bei dem Antireflex-Schichtsystem um die Kombination einer TiO₂-Schicht 2a mit einer MgF₂-Schicht 2b. Das dreischichtige Antireflex-Schichtsystem 2 der 1B unten besteht aus einer auf der Substratbasis 1 angeordneten ThO₃- Schicht 2a, auf der eine Nd₂O₃-Schicht 2b angeordnet ist. Auf letzterer ist wiederum die dritte Schicht, eine MgF₂-Schicht 2c angeordnet.
1A zeigt nun für den Lichteinfall senkrecht zur Schichtebene die spektrale Verteilung der Reflexion eines unbeschichteten Quarzsubstrates (a) sowie die des in 1B oben dargestellten zweischichtigen entspiegelten Quarzsubstrates (b) und diejenige des in 1B unten dargestellten dreischichtigen entspiegelten Quarzsubstrates (c). Die Bedingung der destruktiven Interferenz ist hierbei optimal erfüllt für die Wellenlänge λ = 633 nm.
Wie 1A zeigt, beträgt die Reflektivität für einfallendes Licht der Wellenlänge im Bereich von 500 bis 800 nm für eine nicht entspiegelte Substratbasis 1 etwa 3,5% (a). Für die auf die Wellenlänge λ = 633 nm optimierten entspiegelten Transmissionsvorrichtungen der 1B beträgt die Reflektivität im Fall des zweischichtigen Antireflex-Schichtsystems für den Wellenlängenbereich von ca. 585 nm bis 675 nm weniger als 1% (optimale Unterdrückung bei 633 nm), siehe (b). Im Fall des dreischichtigen Antireflex-Schichtsystems (c) ist die Reflektivität bereits für den Bereich von etwa 520 nm bis über 800 nm auf unter 1% reduziert (Optimum auch hier bei λ = 633 nm; dort Reflektivität 0%). Gezeigt ist hierbei jeweils die Reflektivität für den Lichteinfall senkrecht zu den Schichtebenen.
2 zeigt eine erfindungsgemäße entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung. Diese weist eine ebene, flache Substratbasis aus Quarz mit der Brechzahl n = 1,46 (für λ = 633 nm) auf (Substratbasis 1). Diese Substratbasis 1 ist als ebene, flache Platte ausgebildet, d. h. nicht strukturiert (es sind somit keine Strukturen bzw. Erhöhungen oder Vertiefungen in die dem nachfolgend beschriebenen Antireflex-Schichtsystem zugewandte Oberfläche 1a der Substratbasis 1 eingebracht). Auf der ebenen Oberfläche 1a (erste Oberfläche) der Substratbasis 1 ist angrenzend an diese die erste Schicht 2a des Antireflex-Schichtsystems angeordnet. Oberhalb dieser und angrenzend an diese die zweite Schicht 2b des Antireflex-Schichtsystems 2. Das Antireflex-Schichtsystem 2 kann hierbei wie im in 1B oben gezeigten Fall ausgeformt sein. Die Substratbasis 1 bildet somit zusammen mit dem Antireflex-Schichtsystem 2a, 2b eine ebene Platte aus: die beiden Schichten 2a, 2b des Antireflex-Schichtsystems weisen aufgrund der fehlenden Struktur der Oberfläche 1a bzw. der Substratbasis 1 ebenfalls keine Struktur auf, sondern sind als ebene, dünne Schichten ausgebildet. Die beiden Schichten 2a, 2b stellen somit unstrukturierte, nicht-diffraktive Schichten dar, welche im vorliegenden Fall die Oberfläche 1a der ebenfalls unstrukturierten, nicht-diffraktiv wirkenden Substratbasis 1 vollständig bedecken.
Auf der der ersten Oberfläche 1a abgewandten Oberfläche der Schicht 2b und angrenzend an diese ist nun ein diffraktives Element 3 angeordnet, welches im vorliegenden Fall aus einer einzelnen strukturierten diffraktiven Schicht 3 mit der Dicke d (senkrecht zur Schichtebene bzw. senkrecht zur ersten Oberfläche 1a) besteht. Diese strukturierte diffraktive Schicht 3 weist im vorliegenden Fall mehrere quaderförmige Gitterstege 3s mit der Stegbreite s auf. Die Gitterstege 3s sind aus Quarzglas mit der Brechzahl n = 1,46 gebildet. Da 2 einen Schnitt sowohl senkrecht zur Schichtebene der Substratbasis 1 bzw. des Antireflex- Schichtsystems 2, als auch senkrecht zur Längsrichtung der Gitterstege 3s zeigt, sind im vorliegenden Fall rechteckförmige Schnitte der Gitterstege 3s in Dicken- und Breitenrichtung sichtbar (die Gitterstege verlaufen somit senkrecht zur dargestellten Ebene).
Im vorliegenden Fall ist die strukturiert, diffraktive Schicht 3 somit dadurch gekennzeichnet, dass aus einer ursprünglich vorhandenen, durchgehenden bzw. unstrukturierten Quarzschicht räumliche Strukturen in Form von Gittergräben 3g, welche in Richtung senkrecht zu der dem Antireflex-Schichtensystem 2 abgewandten Schichtoberfläche der strukturierten, diffraktiven Schicht 3 und somit in Richtung der Schichtdicke d der strukturierten, diffraktiven Schicht vollständig durch diese Schicht hindurchgehen bzw. vollständig aus der ursprünglich vorhandenen Quarzschicht herausgelöst wurden (beispielsweise herausgeätzt wurden). Die gezeigte diffraktive Schicht 3 weist somit Aussparungen bzw. längliche Löcher in Form der Gittergräben 3g auf. Die Gitterstege 3s weisen senkrecht zu ihrer Längsausdehnungsrichtung und in der Ebene der Schicht 3 eine Breite s auf. Der Abstand zweier benachbarter Gitterstege 3s beträgt P (Periode des Gitters, hier gleich 50 μm). Der Faktor f = s/P ist der Füllfaktor des Gitters, welcher hier im vorliegenden Fall 50% beträgt.
Das diffraktive Element (hier gleich der Schicht 3) ist im vorliegenden Fall somit als (in Lateralrichtung, also senkrecht zur Dickenrichtung bzw. in der Schichtebene gesehen) regelmäßige, periodische Struktur in Form eines eindimensionalen Beugungsgitters ausgebildet. Alternativ hierzu sind natürlich beliebige ein- oder zweidimensionale periodische Strukturen in der Schichtebene ausbildbar.
Weiterhin gezeigt ist mittels des Pfeils E senkrecht auf die strukturierte, diffraktive Schicht 3 einfallendes Licht. Dieses Licht kann mit einer Lichtquelle, welche hier nicht gezeigt ist und oberhalb bzw. auf der der Substratbasis 1 abgewandten Seite der strukturierten diffraktiven Schicht 3 angeordnet ist, erzeugt werden und auf die gezeigte erfindungsgemäße optische Transmissionsvorrichtung 1, 2, 3 eingestrahlt werden. Das Licht kann beispielsweise mittels eines Lasers erzeugt werden. Im später beschriebenen Fall hat dieses Laserlicht die Wellenlänge von λ = 633 nm. Sowohl die Substratbasis 1, als auch die Schichten 2a, 2b des Antireflex-Schichtsystems 2 als auch die aus einem Festkörpermaterial (hier Quarzglas) geformten, optisch wirksamen Strukturen der strukturierten diffraktiven Schicht (hier also die Gitterstege 3s im Gegensatz zu den aus der Schicht herausgelösten Gittergräben 3g) bestehen aus einem lichttransmittierenden Material mit jeweils unterschiedlichem optischen Brechungsindex n₁, n_2a, n_2b und n₃. Sofern nachfolgend vom Brechungsindex n die Rede ist, bezieht dieser sich auf die Materialstrukturen 3s der strukturierten diffraktiven Schicht 3. Die Transmission des Lichts ist weiterhin durch den Pfeil T in 2 angedeutet.
Das in 2 gezeigte diffraktive Element in Form des binären eindimensionalen Beugungsgitters 3 unterdrückt die ungebeugte nullte transmittierte Ordnung. Um dies zu erreichen, ist eine Phasenverschiebung von π (also ein Phasenhub 2π/x mit x = 2) zwischen Gitterstegen 3s und Gittergräben 3g realisiert. Die Tiefe des Elementes bzw. die Dicke der strukturierten diffraktiven Schicht d beträgt somit d = λ/2(n – 1) mit n = 1.46 als dem Brechungsindex der Materialstruktu ren der strukturierten diffraktiven Schicht 3. Zur Erfüllung der vorstehend beschriebenen Antireflex-Bedingung muss diese Tiefe d ein ganzzahliges Vielfaches von λ/2n sein, es muss also als zweite Bedingung gelten d = mλ/2n. Da im vorliegenden Fall der Phasenhub π beträgt (x = 2), gilt somit für die Brechzahl n = m/m – 1.
Die somit möglichen diskreten Brechzahlen n sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Diese zeigt eine Übersicht über mögliche Brechzahlen n, bei welchen sowohl die Antireflex-Bedingung, als auch eine Phasenverschiebung von π für ein binäres, diffraktives Element erfüllt werden kann.

m Ideale Brechzahl n Beispielmaterialien λ = 633 nm

1 / /

2 2.00 HfO₂ (n = 1.98), Ta₂O₃ (n = 2.1)

3 1.50 SiO₂ (n = 1.46)

4 1.33 MgF₂ (n = 1.38)

5 1.25

6 1.2

... ...
Das Quarz der Gitterstege 3s besitzt bei einer Wellenlänge von λ = 633 nm eine Brechzahl von n = 1.46, was nahe der für n = 3 möglichen Brechzahl von 1,5 liegt.
Die Effizienzverbesserung der erfindungsgemäßen binären diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtung mit einem binären diffraktiven Element (bei dem also die strukturierte, diffraktive Schicht 3 auf einem unstrukturierten entspiegelten Elementträger 1, 2 angeordnet ist) zeigt sich bei Vergleich mit einem herkömmlichen Quarzsubstrat, in das zunächst die Gitterstrukturen eingebracht (beispielsweise eingeätzt) wurden und welches dann anschließend mit einer Antireflex-Beschichtung 2a, 2b versehen wurde. Um bei der gegebenen Brechzahl von Quarz (n = 1.46) ein Auslöschung der nullten Ordnung zu erreichen, muss die Tiefe bzw. Dicke d des Gitters 688 nm betragen. Dies ergibt sich gemäß der Formel d = λ/2(n – 1) = 633 nm/2(1.46 – 1) = 688 nm. Ohne eine Entspiegelung des Substrates erzeugt ein solches Gitter eine Reflexion von 3,4% (siehe auch 1A (a)). Die Gesamttransmission beträgt somit 100% minus dem Reflexionsgrad, also 96,6%, wobei die ungebeugte nullte Ordnung (welche ja ausgelöscht werden soll) noch mit 0,03% beiträgt. Um diesen besagten Reflexionsverlust zu verhindern, wird nun ein entsprechendes Quarzsubstrat nicht strukturiert, sondern direkt über eine Beschichtung mit 122 nm TiO₂ mit n = 2,32 + i*0,001 (durchgehende, unstrukturierte Schicht 2a) und 76 nm MgF₂ mit n = 1.38 (unstrukturierte, durchgehende Schicht 2b) entspiegelt. Auf diese Antireflex-Beschichtung 2 kann nun erfindungsgemäß gemäß der Antireflex-Bedingung d = mλ/2n eine Quarzschicht 3 mit einer Dicke d, die ein ganzzahliges Vielfaches m von λ/2n = 633 nm/(2*1,46) = 217 nm ist, aufgebracht und strukturiert werden. Für m = 3 beträgt diese Schichtdicke 650 nm. Die geringfügige Abweichung von der für die Phasenverschiebung notwendigen Tiefe des Gitters (hier 688 nm) resultiert aus der Abweichung der Brechzahl von Quarz (n = 1,46) vom Idealwert 1,5.
Zur Erzeugung des binären, diffraktiven Elementes, welches die Auslöschung der nullten Ordnung bewirkt, wird somit auf das entspiegelte Substrat 1,2 eine Schicht von 688 nm SiO₂ aufgebracht. Anschließend werden die Gittergräben 3g aus dieser Schicht 3 herausstrukturiert, d. h. die 688 nm dicke Quarzschicht wird bis zur MgF₂-Schicht 2b durchstrukturiert. Die Gesamtreflexion des resultierenden Gitters ist von 3,4% für ein nicht-entspiegeltes Substrat (vgl. 1A) auf 2,0% gesunken. 98% der einfallenden Lichtleistung E werden in die transmittierten Ordnungen gebeugt, wobei die nullte Ordnung deutlich weniger als 0,1% beinhaltet. Somit ist die Intensität in dem gebeugten, transmittierten Ordnungen und damit die Effizienz des Elementes um 1,4% verbessert worden. Im vorliegenden Fall ist somit die Auslöschung der nullten Ordnung in den Vordergrund gestellt worden, daher ist die Dicke der Schicht 3 zu 688 nm und nicht zu 650 nm gewählt worden. Die Schichtdicke d der Schicht 3 erfüllt somit die Antireflexionsbedingung d = mλ/2n nicht exakt. Sofern die Abweichung der Schichtdicke d von einer durch diese Bedingung vorgegebene Schichtdicke jedoch < 10%, bevorzugt < 5%, bevorzugt < 3%, bevorzugt < 2%, bevorzugt < 1%, beträgt, lässt sich jedoch trotzdem eine sehr gute Entspiegelungswirkung durch die diskreten Höhenniveaus des diffraktiven Elementes erzielen.
Alternativ hierzu kann auch die Verminderung der Reflexion in den Vordergrund gestellt werden. In diesem Fall beträgt die Dicke d der Schicht 3 im vorliegenden Fall d = mλ/2n mit m = 3, λ = 633 nm, n = 1,46, also d = 650 nm. Die Reflektivität beträgt dann weniger als 0,1% und die Transmission beträgt 99,7%, wovon 98,6% gebeugt werden (d. h. es verbleiben etwa 1,1% in der ungebeugten nullten Ordnung). Gegenüber einem unentspiegelten Substrat (siehe vorher: Gesamttransmission 96,6%) ist somit die Effizienz des Elementes ist somit im Vergleich zum nicht entspiegelten Fall um 3.1% angestiegen.
3B zeigt eine weitere erfindungsgemäße entspiegelte, diffraktive Transmissionsvorrichtung. Diese ist im Vergleich mit einer erfindungsgemäßen Vorrich tung mit einem binären, diffraktiven Element, wie es in 2 für den Fall beschrieben wurde, dass die Verminderung der Reflexion im Vordergrund steht (also die Antireflexionsbedingung exakt erfüllt ist) beschrieben wurde (3A). Beide gezeigten erfindungsgemäßen Transmissionsvorrichtungen weisen diffraktive Elemente auf, welche hier aus drei entspiegelten Niveaus 3a, 3b, 3c mit der Dicke d = λ/2n bestehen. Im Gegensatz zum binären Element der 3A, bei dem quaderförmige Gittergräben 3g vollständig durch die drei diskreten Höhenniveaus hindurchgehen, so dass sich insgesamt ein diffraktives Element ergibt, welches eine strukturierte, diffraktive Schicht mit der Dicke 3λ/2n aufweist, wurden in der in 3B gezeigten Transmissionsvorrichtung in Einstrahlrichtung E gesehen pyramidenförmige, räumliche Strukturen 3p aus der Schicht mit der Dicke d = 3λ/2n herausgelöst. Dies geschieht, indem in Richtung der Einstrahlrichtung gesehen aus den drei einzelnen Höhenniveaus bzw. Einzelschichten 3a, 3b, 3c der Dicke d = λ/2n Gitterstege mit zunehmend geringerer Breite herausgelöst werden. Das diffraktive Element der in 3B gezeigten erfindungsgemäßen Transmissionsvorrichtung weist somit drei einzelne strukturierte diffraktive Schichten 3a, 3b, 3c auf, welche jeweils aus Quarz mit der Brechzahl n = 1,46 bestehen und aus welchen eine räumliche Gesamtstruktur so herausgelöst ist, dass die Gesamtstruktur vollständig bis auf die MgF₂-Schicht 2b durch den Stapel an strukturierten, diffraktiven Schichten 3a bis 3c hindurchgeht.
Das Licht kann hierbei, wie in der Figur mittels des Pfeils E gezeigt, auf die strukturierte diffraktive Schicht 3 der erfindungsgemäßen optischen Transmissionsvorrichtung eingestrahlt werden. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße optische Transmissionsvorrichtung von der anderen Seite zu beleuchten, d. h. das Licht auf die Substratseite 1 der Vorrichtung einzustrahlen.
3B zeigt somit eine erfindungsgemäße diffraktive, optische Transmissionsvorrichtung mit einem diffraktiven Multilevel-Element mit unterschiedlichen Treppenstufen einer Stufenhöhe von λ/2n.
4 skizziert eine erfindungsgemäße optische Transmissionsvorrichtung (4B) im Vergleich zu einer entsprechenden Transmissionsvorrichtung nach dem Stand der Technik (4A). Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierbei ebenfalls ein dreistufiges Multilevel-Element 3 mit drei strukturierten diffraktiven Schichten auf, aus denen räumliche Strukturen so herausgelöst wurden, dass treppenförmige Elemente 3 aus Quarzglas verblieben sind. Da die einzelnen strukturierten diffraktiven Schichten hier wieder die Antireflexions-Bedingung d = λ/2n erfüllen (Gesamtdicke der Schicht 3 ist somit d = 3λ/2n), ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Transmissionsvorrichtung die scharfen bzw. idealen Konturen der Strukturen beizubehalten, ohne dass die Antireflex-Eigenschaft der Transmissionsvorrichtung verschlechtert wird. Dies erfolgt wie beschrieben dadurch, dass für die gezeigten diskreten Höhenstufen und die Brechzahlen der Struktur bei gegebener Wellenlänge die Transmissionseigenschaften erhalten bleiben. Im Gegensatz hierzu zeigt 4A (Stand der Technik) eine Substratbasis 1, deren Oberfläche 1a bereits strukturiert ist bzw. ähnliche Höhenstufen, wie sie durch das nachträgliche Aufbringen der diffraktiven Struktur 3 in 4B erzeugt worden sind, aufweist. Die strukturierte Substratbasis 1 gemäß 4A ist nun jedoch noch nicht entspiegelt. Dadurch ist es notwendig, auf die strukturierte Oberfläche 1a das Antireflex-Schichtsystem 2 mit den beiden Schichten 2a, 2b aufzubringen. Hierdurch ergibt sich jedoch, wie in der Figur deutlich gezeigt ist, eine Verwaschung der scharfen Konturen der Oberfläche der Transmissionsvorrichtung. Eine solche Verwaschung der Oberflächenkonturen bzw. derjenigen Strukturen, welche die optischen Eigenschaften der Transmissionsvorrichtung bestimmen sollen, führt jedoch zu einer nachteiligen Beeinträchtigung der Funktionalität der Transmissionsvorrichtung.
5 skizziert die wesentlichen Herstellungsprozesse einer erfindungsgemäßen diffraktiven optischen Transmissionsvorrichtung. Wie 5A zeigt, bildet die Ausgangsbasis ein nicht-entspiegeltes Substrat 1. Die Nicht-Entspiegelung ist hierbei durch die Lichtreflexionseigenschaften des Substrats 1 (Pfeil R) gezeigt, so dass sich hier für den transmittierten Lichtanteil T = E – R ergibt (siehe vorbeschriebenes Beispiel R = 3,4%, E = 100%, somit T = 96,6% unter Vernachlässigung sämtlicher Absorption). Zweiter Schritt des Herstellungsprozesses ist die Herstellung eines unstrukturierten entspiegelten Substrates gemäß 5B. Hiermit wird eine Unterdrückung der Reflexion R erreicht. Der dritte Schritt des Herstellungsprozesses ist dann in 5C skizziert, er besteht in dem Aufbringen der zusätzlichen Höhenniveaus, welche hinsichtlich ihrer Höhe h jeweils die Antireflexionsbedingung h = λ/2n erfüllen. 5C zeigt somit ein entspiegeltes Substrat mit einer zusätzlichen Beschichtung, aus der schließlich das diffraktive Element herausstrukturiert wird: Aus den entspiegelten Niveaus (hier drei Niveaus mit der Gesamthöhe d = 3λ/2n) werden also mittels aus dem Stand der Tech nik bekannter Strukturierungsprozesse (beispielsweise Ätzen), wie beschrieben und beispielsweise in 3A oder 3B gezeigt, die räumlichen Strukturen aus den Schichten herausgelöst, so dass das diffraktive Element ausgebildet wird.

Claims

Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung, welche für die Reflexionsunterdrückung bei einer vorbestimmten Lichtwellenlänge λ und für die Erzeugung eines definierten Phasenhubs 2π/x ausgebildet ist, mit einer Substratbasis (1), welche auf einer ersten Oberfläche mit einem angrenzend an die Substratbasis angeordneten, mindestens eine unstrukturierte, nicht-diffraktive Schicht (2a, 2b) aufweisenden Antireflex-Schichtensystem (2) bedeckt ist und einem auf der der ersten Oberfläche der Substratbasis abgewandten Seite auf dem Antireflex-Schichtensystem und angrenzend an dieses angeordneten, mindestens eine strukturierte, diffraktive Schicht (3a, 3b, 3c), welche ein Material mit der Brechzahl n enthält oder daraus besteht, aufweisenden diffraktiven Element (3), dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte, diffraktive Schicht eint Dicke d aufweist, welche proportional zu 1/x·(n – 1) ist, mit dem positiven, reellwertigen, dimensionslosen Teiler x und mit einer positiven, reellwertigen Proportionalitätskonstanten in Form der Wellenlänge λ und dass die Brechzahl n des Materials der strukturierten, diffraktiven Schicht gleich mx/mx – 2 ist, mit m aus der Menge der positivwertigen natürlichen Zahlen.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch räumliche Strukturen, die in Richtung senkrecht zur dem Antireflex-Schichtensystem abgewandten Schichtoberfläche der strukturierten, diffraktiven Schicht und damit in Richtung der Schichtdicke der strukturierten, diffraktiven Schicht vollständig durch die strukturierte, diffraktive Schicht hindurchgehen und/oder vollständig aus der strukturierten, diffraktiven Schicht herausgelöst sind.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen der strukturierten, diffraktiven Schicht Löcher, Herausstanzungen, Aussparungen, und/oder Durchbrechungen aufweisen.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler x größer oder gleich 0.1 und/oder kleiner oder gleich 100.0, bevorzugt größer oder gleich 0.5 und/oder kleiner oder gleich 4.0, bevorzugt gleich 2.0 ist.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl n des Materials der strukturierten, diffraktiven Schicht gleich m/m – 1 ist, mit m = 2, 3, ... (also mit m aus der Menge der positivwertigen natürlichen Zahlen größer als 1).
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Proportionalitätskonstante λ größer als 10 nm und/oder kleiner als 10000 nm, bevorzugt größer als 100 nm und/oder kleiner als 2000 nm, besonders bevorzugt größer als 350 nm und/oder kleiner als 780 nm, bevorzugt gleich 633 nm ist.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der strukturierten, diffraktiven Schicht HfO₂, Ta₂O₃, SiO₂ und/oder MgF₂ enthält oder daraus besteht.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte, diffraktive Schicht in Richtung senkrecht zu ihrer Schichtdicke, also in Lateralrichtung eine periodische Struktur ausbildet und/oder dass die strukturierte, diffraktive Schicht ein binäres, diffraktives Element ausbildet.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das binäre, diffraktive Element ein binäres eindimensionales Beugungsgitter ist.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche der Substratbasis eine ebene Oberfläche ausbildet und/oder dass die unstrukturierte, nicht-diffraktive Schicht des Antireflex-Schichtensystems in einer Ebene verläuft und/oder dass die strukturierte, diffraktive Schicht des diffraktiven Elements in einer Ebene verläuft, wobei bevorzugt die Ebenen der unstrukturierten, nicht-diffraktiven Schicht und der strukturierten, diffraktiven Schicht parallel zueinander und parallel zur ersten Oberfläche der Substratbasis verlaufen.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive Element mehrere in Richtung der Schichtdicke der mindestens einen strukturierten, diffraktiven Schicht zu einem Stapel übereinander gestapelte strukturierte, diffraktive Schichten aufweist.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der übereinander gestapelten strukturierten, diffraktiven Schichten Strukturen in Richtung der jeweiligen Schichtdicke vollständig so durch die jeweilige Schicht hindurchgehen und/oder vollständig so aus der jeweiligen Schicht herausgelöst sind, dass mindestens eine räumliche Gesamtstruktur entsteht, welche in Stapelrichtung vollständig durch den Stapel hindurchgeht und/oder vollständig aus dem Stapel herausgelöst ist.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mehreren übereinander gestapelten strukturierten, diffraktiven Schichten Materialien mit derselben Brechzahl aufweisen.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mehreren übereinander gestapelten strukturierten, diffraktiven Schichten Materialien mit unterschiedlicher Brechzahl aufweisen.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mehreren übereinander gestapelten strukturierten, diffraktiven Schichten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet sind.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt I strukturierte, diffraktive Schichten übereinander gestapelt sind, welche jeweils eine Dicke aufweisen, welche proportional zu 1/n_i oder einem ganzzahligen Vielfachen von 1/n_i ist, also gleich m_iλ/2·n_i ist, mit einer positiven, reellwertigen und für alle übereinandergestapelten Schichten identischen Proportionalitätskonstante λ gemäß Anspruch 6 und mit m_i = 1, 2, 3, ... (also mit m_i aus der Menge der positivwertigen natürlichen Zahlen), wobei n_i jeweils die Brechzahl der i-ten Schicht der übereinander gestapelten Schichten ist (i = 1, ..., I).
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die insgesamt I strukturierten, diffraktiven Schichten Materialien mit derselben Brechzahl n enthalten oder daraus bestehen, und dass diese Brechzahl n einen Wert so aufweist, dass sich für die Gesamtdicke (Summe der Dicken aller I strukturierten, diffraktiven Schichten des Stapels) in Stapelrichtung ein Wert ergibt, welcher gleich λ/x·(n – 1) ist, mit einem positiven, reellwertigen, dimensionslosen Teiler x gemäß Anspruch 4.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antireflex-Schichtensystem die erste Oberfläche der Substratbasis vollständig bedeckt.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antireflex-Schichtensystem mehrere in Richtung der Schichtdicke der mindestens einen unstrukturierten, nicht-diffraktiven Schicht zu einem Stapel übereinander gestapelte unstrukturierte, nicht-diffraktive Schichten aufweist.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mehreren übereinander gestapelten unstrukturierten, nicht-diffraktiven Schichten Materialien mit derselben Brechzahl aufweisen.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mehreren übereinander gestapelten unstrukturierten, nicht-diffraktiven Schichten Materialien mit unterschiedlicher Brechzahl aufweisen.
Entspiegelte diffraktive optische Transmissionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der unstrukturierten, nicht-diffraktiven Schichten des Antireflex-Schichtensystems in Richtung senkrecht zu ihrer der Substratbasis abgewandten Schichtoberfläche und damit in Richtung ihrer Schichtdicke eine Ausdehnung (Dicke) aufweist, welche für mit einer Wellenlänge λ größer als 10 nm und/oder kleiner als 10000 nm, bevorzugt größer als 100 nm und/oder kleiner als 2000 nm, besonders bevorzugt größer als 350 nm und/oder kleiner als 780 nm, insbesondere 633 nm senkrecht zur Schichtdicke einfallende Lichtwellen zur destruktiven Interferenz von reflektierten Wellen führt.