ES3034149T3 - Optical device - Google Patents

Optical device

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ES3034149T3
ES3034149T3 ES20808181T ES20808181T ES3034149T3 ES 3034149 T3 ES3034149 T3 ES 3034149T3 ES 20808181 T ES20808181 T ES 20808181T ES 20808181 T ES20808181 T ES 20808181T ES 3034149 T3 ES3034149 T3 ES 3034149T3
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ES
Spain
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coating layer
cavities
layer
coating
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ES20808181T
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Inventor
Thomas Kämpfe
Laurent Dubost
Xxx Sedao
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Hydromecanique et Frottement SAS
Manutech USD GIE
Universite Jean Monnet
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Hydromecanique et Frottement SAS
Manutech USD GIE
Universite Jean Monnet
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo óptico (1) apto para transmitir/reflejar radiación electromagnética en un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético. Dicho dispositivo (1) comprende al menos: una primera capa de recubrimiento (10) de un primer material, un sustrato (50) de un material distinto del primero y una textura superficial (60) que forma cavidades (61) en el dispositivo (1); donde una capa inferior (50) dispuesta directamente debajo de la primera capa de recubrimiento (10) es una segunda capa de recubrimiento (20) de un material distinto del primero o el sustrato (50); donde la capa inferior (50) tiene un espesor determinado (E50); caracterizado porque las cavidades (61) se extienden a través de la capa de recubrimiento (20) y se hunden en la capa inferior (50) a través de al menos parte de su espesor (E50). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo óptico
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo óptico, adecuado para la transmisión o reflexión de radiación en un rango de longitud de onda predeterminado, por ejemplo, de tipo ultravioleta, visible, infrarrojos o de microondas. El campo de la invención es el de los dispositivos ópticos, diseñados, por ejemplo, para equipar los sistemas de obtención de imágenes. En la práctica, las aplicaciones dependen de la gama de longitud de onda.
Antecedentes de la técnica
De manera conocida, los efectos antirreflectantes o de espejo se pueden obtener mediante la construcción multicapa y/o mediante la estructuración de dispositivos ópticos.
Los siguientes documentos describen diferentes ejemplos de dispositivos ópticos.
- El documento EP3206059A1 describe un dispositivo difractivo de banda ancha, que comprende una pluralidad de zonas elementales y microestructuras dispuestas para formar un material artificial que presenta una variación de índice efectiva en la superficie del dispositivo.
- BRUYNOOGHE (2016),"Broadband and wide-angle hybrid antireflection coatings prepared by combining interference multilayers with subwavelength structures",Journal of Nanophotonics, SPIE, Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica. Este documento describe una construcción multicapa combinada con estructuras estocásticas producidas por grabado en seco.
- KUBOTA (2014),"Optimization of hybrid antireflection structure integrating surface texturing and multi-layer interference coating",Thin Films for Solar and Energy Technology VI, Escuela de Posgrado de Ciencias e Ingeniería, Universidad de Yamagata, Japón. Este documento describe el estudio teórico de la combinación de una construcción multicapa y una red de tipo de ojo de polilla ("moth-eye" en inglés).
- CAMARGO (2012),"Multi-scale structured, superhydrophobic and wide-angle, antireflective coating in the nearinfraredregion",Chem. Commun., 2012, 48, 4992-4994, Royal Society of Chemistry, Reino Unido. Este documento describe la estructuración de varias capas, con el objetivo de mejorar ciertos comportamientos superficiales. - RALCHENKO (1999),"Fabrication of CVD Diamond Optics with Antireflective Surface Structures",phys. stat. sol., Instituto de Física General, Moscú, Rusia. Este documento describe la estructuración del diamante depositado por CVD para conseguir un efecto antirreflectante.
El documento US 2008/0074748 A1 describe un dispositivo óptico del estado de la técnica.
Descripción de la invención
El objetivo de la presente invención es proponer un dispositivo óptico, de tipo antirreflectante o espejo, que presente propiedades mejoradas.
Para ello, la invención tiene por objeto el dispositivo óptico de la reivindicación 1.
De este modo, la invención permite modificar de manera controlada el frente de una onda electromagnética.
La texturización permite hacer variar el índice de refracción efectivo en la superficie del dispositivo texturizado. En particular, la texturización permite obtener índices de refracción efectivos más bajos de forma controlada, en la capa de revestimiento texturizado y en la zona texturizada del sustrato. La texturización permite obtener índices efectivos que no se pueden obtener utilizando multicapas. Los índices son variables en función de la longitud de onda de la radiación.
Asimismo, la invención permite aumentar la gama de ángulos de incidencia para los que la validez de la función óptica es interesante.
La estructura del dispositivo forma al menos un sistema bicapa, que comprende la capa de revestimiento texturizado y la capa texturizada del sustrato, coronando la parte no texturizada del sustrato.
Según una primera aplicación, el dispositivo óptico tiene una función antirreflectante. El dispositivo es adecuado para la transmisión de radiación electromagnética en un rango de longitud de onda del espectro electromagnético. El dispositivo comprende al menos un sustrato realizado con un primer material transparente en dicho rango de longitud de onda, una capa de revestimiento realizada con un segundo material diferente al primer material y también transparente en dicho rango de longitud de onda, y una texturización superficial que forma cavidades en el dispositivo. El dispositivo se caracteriza por que las cavidades atraviesan la capa de revestimiento y horadan parcialmente el sustrato.
De manera ventajosa, la invención permite mejorar la transmisión del dispositivo, a nivel del ancho espectral y de la máxima transmisión (por tanto, mínima absorción), con respecto a un sustrato no texturizado y no revestido; un sustrato texturizado y no revestido; un sustrato revestido con una capa de revestimiento no texturizada; e incluso un sustrato revestido con una capa de revestimiento texturizado, pero cuya texturización no penetra en el sustrato. Esta mejora depende de la configuración del dispositivo, en concreto, de las características del par sustrato-revestimiento y de la texturización.
En comparación con un sustrato texturizado y no revestido, la capa de revestimiento texturizado permite mejorar la transmisión al formar cavidades más menos profundas. De este modo, la texturización es más fácil y rápida de realizar. En comparación con un sustrato revestido con una capa de revestimiento no texturizado, se modifica el comportamiento de la superficie del dispositivo.
En la práctica, el dispositivo no permite mejorara la transmisión en todo el espectro electromagnético, pero está configurado para una transmisión en un rango de longitud de onda que depende de las características del par sustratorevestimiento y de la texturización.
Las gamas de longitud de onda se definen según las subdivisiones recomendadas por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE):
- Rayos gamma: inferior a 10 pm
- Rayos X: de 10 pm a 10 nm
- Ultravioleta: 10 nm a 380 nm
- Visible: 380 nm a 780 nm
- IR-A (IR cercano): 0,78 pm a 1,4 pm
- IR-B (IR medio): 1,4 pm a 3 pm
- IR-C (IR lejano): 3 pm a 1 mm
- Ondas radioeléctricas: superior a 1 mm
Para el rango IR, también se pueden utilizar las siguientes subdivisiones:
- NIR (IR cercano): 0,75 pm a 1,4 pm
- SWIR (infrarrojos de onda corta): 1,4 pm a 3 pm
- MWIR (infrarrojos de onda media): 3 pm a 8 pm
- LWIR (infrarrojos de onda larga): 8 pm a 15 pm
- FIR (IR lejano): 15 pm a 1 mm
En materia de transmisión, las diferentes variantes del dispositivo no son necesariamente más eficaces que los dispositivos del estado de la técnica. Sin embargo, el dispositivo según la invención presenta otras ventajas: simplicidad de fabricación, tensión superficial, etc.
Según una segunda aplicación, el dispositivo óptico tiene una función de espejo. El dispositivo es adecuado para la reflexión de una radiación electromagnética en un rango de longitud de onda del espectro electromagnético. El dispositivo comprende al menos un sustrato realizado con un primer material reflectante en dicho rango de longitud de onda, una capa de revestimiento realizada con un segundo material diferente al primer material y también reflectante en dicho rango de longitud de onda, y una texturización superficial que forma cavidades en el dispositivo. El dispositivo se caracteriza por que las cavidades atraviesan la capa de revestimiento y horadan parcialmente el sustrato.
De este modo, la invención permite mejorar la reflexión del dispositivo, con respecto a un sustrato no texturizado y no revestido, un sustrato texturizado y no revestido, o un sustrato revestido con una capa de revestimiento no texturizado. Según una variante, el dispositivo óptico tiene una función de espejo y comprende al menos un sustrato realizado con un primer material transparente en dicho rango de longitud de onda, una capa de revestimiento realizada con un segundo material diferente al primer material y también transparente en dicho rango de longitud de onda, y una texturización superficial que forma cavidades en el dispositivo. El dispositivo se caracteriza por que las cavidades atraviesan la capa de revestimiento y horadan parcialmente el sustrato.
Como alternativa, (o en combinación con las funciones de reflectancia y transmitancia), el dispositivo óptico puede tener la función de modificar el frente de onda de las superficies ópticas, diferente de las funciones antirreflectante y de espejo.
Según otras características ventajosas de la invención, tomadas aisladamente o en combinación:
- El sustrato es la capa inferior y las cavidades atraviesan la primera capa de revestimiento y horadan el sustrato según una parte del espesor.
- El dispositivo comprende dos capas de revestimiento dispuestas sobre el sustrato, a saber, la primera capa de revestimiento y una segunda capa de revestimiento, y las cavidades atraviesan la primera capa de revestimiento y horadan la segunda capa de revestimiento según una parte del espesor, sin penetrar en el sustrato.
- El dispositivo comprende varias capas de revestimiento apiladas, incluyendo la primera capa de revestimiento y al menos una segunda capa de revestimiento.
- Las cavidades atraviesa la primera capa de revestimiento y horadan la segunda capa de revestimiento según una parte del espesor.
- Las cavidades atraviesan todas las capas de revestimiento apiladas y horadan el sustrato según una parte del espesor.
- Las cavidades presentan una sección de área estrictamente decreciente en dirección al sustrato.
- El sustrato tiene preferentemente un espesor comprendido entre 0,1 y 30 mm, por ejemplo, del orden de 1 o 2 mm. - La capa de revestimiento tiene preferentemente un espesor comprendido entre 0,01 y 50 pm, por ejemplo, del orden de 0,5 pm o 2 pm para el rango IR.
- Las cavidades se forman en el sustrato hasta una profundidad comprendida preferentemente entre 0,5 y 10 pm, por ejemplo, del orden de 1 pm, para el rango IR lejano, más allá de 3 pm.
- Las cavidades se forman en el sustrato hasta una profundidad comprendida preferentemente entre 0,08 pm y 3 pm, por ejemplo, del orden de 200 nm, para el rango de IR cercano o IR medio entre 780 nm y 3 pm.
- Las cavidades se forman en el sustrato hasta una profundidad comprendida preferentemente entre 1 nm y 600 nm, por ejemplo, del orden de 80 nm, para el rango visible.
- Preferentemente para aplicaciones IR, el sustrato y la capa de revestimiento son transparentes / reflectantes para toda la gama de longitud de onda comprendida entre 1 pm y 50 pm.
- Preferentemente para el rango de IR lejano comprendido entre 8 pm y 12 pm, el dispositivo permite una transmitancia / reflectancia de al menos 90 % de la radiación infrarroja incidente para la dioptría considerada. - Las características de las cavidades (forma, dimensiones, distribución, etc.) dependen de la técnica de texturizado y de los parámetros utilizados.
- Preferentemente, las cavidades tienen un ancho o diámetro mayor comprendido entre 0,02 y 3 pm, concretamente, entre 1 y 2 pm.
- El material del sustrato es, por ejemplo, silicio Si, germanio Ge, sulfuro de zinc ZnS, seleniuro de zinc ZnSe, etc., para aplicaciones IR.
- El sustrato presenta generalmente una estructura cristalina.
- El material de la capa de revestimiento es, por ejemplo, carbono amorfo DLC ("Diamond Like Carbon" en inglés), silicio Si, germanio Ge, sulfuro de zinc ZnS, seleniuro de zinc ZnSe, pentóxido de tantalio Ta2O5, dióxido de hafnio HfO2, alúmina Al2O3, etc.
- El revestimiento puede presentar una estructura amorfa o cristalina.
- La capa de revestimiento se puede realizar mediante una técnica de deposición de película fina, tal como PVD o CVD.
- La texturización se puede realizar mediante cualquier tipo de técnica adecuada para atravesar la capa de revestimiento y horadar parcialmente el sustrato, por ejemplo, ablación láser, fotolitografía, nanoimpresión, etc. La texturización láser es relativamente económica y bien controlada.
- La texturización se puede realizar mediante un láser ultracorto, con una duración de pulso en el intervalo de los femtosegundos o picosegundos. La longitud de onda del láser, que normalmente varía entre 200 y 16000 nm, debe elegirse en función de las características de texturación deseadas (forma y dimensiones de las cavidades, patrones, etc.).
- El entorno optomecánico del láser comprende pletinas motorizadas, un objetivo de microscopio (y/o escáner galvanométrico, y/o monocapa de microesferas), una unidad de visualización en línea, etc.
- Preferentemente, las cavidades tienen un perfil continuo en la transición entre la capa de revestimiento y el sustrato. Este perfil continuo se puede obtener formando las cavidades en la capa de revestimiento y en el sustrato durante una misma operación de texturización, por ejemplo, una texturización láser. Un perfil continuo mejora el control de la forma buscada del frente de onda. De hecho, las discontinuidades pueden generar difracción u otros efectos no deseados.
- Las cavidades tienen un perfil continuo en dirección al sustrato.
- Las cavidades pueden tener una sección circular.
- Las cavidades presentan una sección de área estrictamente decreciente en dirección al sustrato.
- Las cavidades pueden presentar un perfil cóncavo en un plano axial, con una sección de área decreciente según la profundidad.
- Las cavidades pueden presentar un perfil cóncavo simétrico en un plano axial.
- Las cavidades pueden presentar un perfil cóncavo asimétrico en un plano axial.
- Las cavidades pueden presentar diferentes dimensiones, concretamente, diferentes diámetros, anchuras y/o profundidades.
- Las dimensiones de las cavidades pueden variar periódicamente.
- Las dimensiones de las cavidades presentan una periodicidad variable, que evoluciona según una regla definida y no de manera aleatoria.
- La periodicidad variable evoluciona de manera regular.
- Las cavidades pueden tener una periodicidad diferente entre el centro y los bordes del dispositivo.
- Las cavidades pueden estar más juntas en el centro del dispositivo.
- En la capa de revestimiento, las cavidades tienen una densidad comprendida entre el 20 y el 91 %, es decir, una tasa de llenado del espacio comprendida entre el 20 y el 91 %. La tasa del 91 % corresponde a las cavidades dispuestas hexagonalmente y que se tocan.
- El dispositivo puede comprender un único sustrato y una única capa de revestimiento. En este caso, preferentemente, el sustrato tiene un índice de refracción superior al índice de refracción del revestimiento antes de la texturización.
- El dispositivo puede comprender un sustrato y varias capas de revestimiento texturizadas. En este caso, preferentemente, el sustrato tiene un índice de refracción superior al índice de refracción de los revestimientos antes de la texturización. Como alternativa, el sustrato puede tener un índice de refracción inferior al de al menos una de las capas de revestimiento.
- El dispositivo comprende al menos una capa trasera realizada con un material diferente al sustrato y el revestimiento, estando la primera capa de revestimiento formada sobre un primer lado del sustrato, estando la capa trasera formada sobre un segundo lado del sustrato opuesto al primer lado.
- La capa trasera está realizada, por ejemplo, de sulfuro de zinc ZnS u otros materiales mencionados anteriormente para el sustrato o la capa de revestimiento.
- El dispositivo puede comprender dos caras, cada una con una capa de revestimiento y una texturización superficial que forma cavidades que atraviesan la capa de revestimiento y penetran parcialmente en el sustrato.
- El dispositivo puede comprender una primera cara con una primera capa de revestimiento y una texturización de la superficie que forman cavidades que atraviesan la primera capa de revestimiento y penetran parcialmente en el sustrato, y una segunda cara con otra capa de revestimiento que puede carecer de texturización conforme a la invención, o bien recibir un tratamiento diferente al de la texturización de la primera cara, o bien no recibir ningún tratamiento.
- Las capas de revestimiento de las dos caras pueden ser diferentes (material, espesor, etc.).
- Las caras del dispositivo pueden ser paralelas o no. Por ejemplo, las caras se pueden disponer en planos inclinados. Según otro ejemplo, las caras pueden ser cóncavas o convexas.
La invención también tiene por objeto, el procedimiento de fabricación de la reivindicación 12.
Se pueden encontrar muchas aplicaciones para la invención en el campo de los dispositivos ópticos:
- Aplicaciones IR: cámara, lente, ventana óptica, superficie de camuflaje, señuelo, etc.
- Aplicaciones en el IR visible y cercano: ventanas ópticas, lentes, espejos, para cámaras y dispositivos de obtención de imágenes, líneas láser, conformación de haces, etc.
- Aplicaciones de ondas radioeléctricas: radar, etc.
Breve descripción de los dibujos
La invención se comprenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción, aportada a título de ejemplo no limitativo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
[Fig 1] es una representación esquemática en sección de un dispositivo, que comprende un sustrato de silicio Si, una capa de revestimiento de carbono amorfo DLC, y una texturización que forma cavidades en el dispositivo, atravesando las cavidades la capa de revestimiento y horadando parcialmente el sustrato.
[Fig 2] es una sección análoga a la de la figura 1, que muestra un dispositivo constituido por un sustrato Si y un revestimiento DLC no texturizados.
[Fig 3] es una sección análoga a la de la figura 1, que muestra un dispositivo constituido por un sustrato Si texturizado y no revestido.
[Fig 4] es una sección análoga a la de la figura 1, que muestra un dispositivo constituido por un sustrato Si no texturizado y un revestimiento DLC texturizado.
[Fig 5] es una sección análoga a la de la figura 1, que muestra un dispositivo que consta de un sustrato Si no texturizado y no revestido.
[Fig 6] es una representación esquemática de una vista desde arriba, del dispositivo de la figura 1.
[Fig 7] es un gráfico que muestra la evolución de la transmisión (T de 0 a 1) en función de la longitud de onda (WL de 3 a 15 pm), para cada uno de los dispositivos de las figuras 1 a 5.
[Fig. 8] es un gráfico que muestra la evolución de la transmisión (T en %) en función del ángulo de incidencia (Ángulo de 0 a 80°) de la radiación en la superficie del dispositivo, para los dispositivos de las figuras 1 y 2. [Fig 9] es un gráfico análogo al de la figura 8, que muestra la evolución de la transmisión (T en %) en función del ángulo de incidencia (Ángulo de 0 a 60°) para los dispositivos de las figuras 1 y 2.
[Fig 10] es un diagrama que muestra la evolución de la transmisión (T en %) en función de la longitud de onda (WL de 3 a 15 pm) y del ángulo de incidencia (Ángulo de 0 a 80°), para el dispositivo de la figura 1, conforme a la invención.
[Fig 11] es un diagrama análogo al de la figura 10, para el dispositivo de la figura 2.
[Fig 12] es un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T de 0,7 a 1) en función de la longitud de onda (WL de 0,8 a 3 pm), para cinco dispositivos diferentes, configurados como en las figuras 1 a 5, con un sustrato de seleniuro de zinc ZnSe y para algunos, una capa de revestimiento de dióxido de silicio SiO2.
[Fig 13] es un gráfico análogo al de la figura 9, para dos dispositivos cuya transmisión se ha representado en la figura 12, a saber, un dispositivo conforme a la invención que comprende un sustrato y un revestimiento texturizados, y un dispositivo que comprende un sustrato y un revestimiento no texturizados.
[Fig 14] es un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T de 0,96 a 1) en función de la longitud de onda (WL de 0,3 a 1 |jm), para cinco dispositivos diferentes, configurados como en las figuras 1 a 5, con un sustrato de dióxido de silicio SiO2 y para algunos, una capa de revestimiento de fluoruro de magnesio MgF2.
[Fig 15] es un gráfico análogo al de la figura 9, para dos dispositivos cuya transmisión se ha representado en la figura 14, a saber, un dispositivo conforme a la invención que comprende un sustrato y un revestimiento texturizados, y un dispositivo que no es conforme a la invención, que comprende un sustrato y un revestimiento no texturizados.
[Fig 16] es un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T de 0,966 a 1) en función de la longitud de onda (WL de 0,3 a 1 jm ), para cinco dispositivos diferentes, configurados como en las figuras 1 a 5, con un sustrato de alúmina Al2O3 y para algunos, una capa de revestimiento de dióxido de silicio SiO2.
[Fig 17] es una representación esquemática de una vista desde arriba de una variante del dispositivo conforme a la invención, cuyas cavidades presentan una periodicidad variable en la superficie del dispositivo, estando más juntos en el centro que en los bordes del dispositivo.
[Fig 18] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, teniendo las cavidades un perfil cóncavo simétrico, con una sección decreciente según la profundidad, y no un perfil cilindrico.
[Fig 19] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, teniendo las cavidades un perfil cóncavo asimétrico.
[Fig 20] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, teniendo las cavidades profundidades variables.
[Fig 21] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, teniendo las cavidades diámetros variables.
[Fig 22] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, que comprende una pila de cuatro capas de revestimiento, estando las cavidades formadas únicamente en las dos primeras capas del revestimiento.
[Fig 23] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, que comprende una pila de cuatro o dos capas de revestimiento, atravesando las cavidades toda la pila a excepción de la última capa, que está parcialmente horadada.
[Fig 24] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, que comprende una capa trasera realizada con un material diferente al sustrato y el revestimiento.
[Fig 25] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, con dos caras que comprenden, cada una, un sustrato, una capa de revestimiento y una texturización de superficie que forman cavidades que atraviesan la capa de revestimiento y penetran parcialmente en el sustrato.
[Fig 26] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, con una primera cara que comprende una capa de revestimiento y una texturación superficial que forma cavidades que atraviesan la capa de revestimiento y penetran parcialmente en el sustrato, y una segunda cara que comprende una capa de revestimiento que carece de texturación, que carece de tratamiento, o que recibe un tratamiento diferente al de texturización de la primera cara.
[Fig 27] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, con un sustrato central y dos caras que comprenden, cada una, dos capas de revestimiento y una texturización.
[Fig. 28] es un esquema que ilustra la reversibilidad del dispositivo.
[Fig. 29] es un esquema que ilustra la equivalencia óptica de un dispositivo complejo y de dos dispositivos simples.
[Fig. 30] es una sección análoga a la de la figura 2, que muestra una variante del dispositivo conforme a la invención, que comprende una pila de cuatro capas de revestimiento alternas, así como una capa de sustrato, atravesando las cavidades la primera capa de revestimiento y horadando parcialmente la segunda capa de revestimiento según su profundidad.
[Fig 31] es un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T) en función de la longitud de onda (WL de 340 a 840 nm), para tres dispositivos diferentes, a saber, un dispositivo constituido por una única capa de ZnSe y dos dispositivos con una pila alterna de dos capas de revestimiento de SiO2 y dos capas de revestimiento de HfO2 depositadas sobre un sustrato de ZnSe, de los cuales un dispositivo texturizado y un dispositivo no texturizado.
[Fig 32] es un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T) en función de la longitud de onda (WL de 1 a 2,4 jm ), para tres dispositivos diferentes, a saber, un dispositivo constituido por una única capa de ZnSe y dos dispositivos con una pila alterna de dos capas de revestimiento de Si3N4 y dos capas de revestimiento de SiO2 depositadas sobre un sustrato de ZnSe, de los cuales un dispositivo texturizado y un dispositivo no texturizado.
[Fig 33] es un gráfico análogo al de la figura 9, para los dos dispositivos multicapa cuya transmisión se ha representado en la figura 32.
[Fig 34] es un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T) en función de la longitud de onda (WL de 7 a 15 jm ), para tres dispositivos diferentes, a saber, un dispositivo constituido por una única capa de Si y de los cuales, dos dispositivos con una pila alterna de dos capas de revestimiento de TiO2 y dos capas de revestimiento de DLC, depositados sobre un sustrato de Si, de los cuales un dispositivo texturizado y un dispositivo no texturizado.
[Fig 35] es un gráfico análogo al de la figura 9, para los dos dispositivos multicapa cuya transmisión se ha representado en la figura 34.
[Fig 36] es un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T) en función de la longitud de onda (WL de 7 a 15 |jm), para tres dispositivos diferentes, a saber, un dispositivo constituido por una única capa de Si y dos dispositivos con una pila alterna de dos capas de revestimiento de TiO2 y dos capas de revestimiento de DLC, depositados sobre un sustrato de Si, de los cuales un dispositivo texturizado y un dispositivo no texturizado.
[Fig 37] es un gráfico análogo al de la figura 9, para los dos dispositivos multicapa cuya transmisión se ha representado en la figura 36.
Descripción detallada de la invención
En las figuras 1 y 6 se ha representado un dispositivo óptico antirreflectante (1).
El dispositivo (1) se adapta correctamente a la transmisión de una radiación electromagnética en un rango de longitud de onda IR lejano, entre 7 y 15 jm (LWIR).
El dispositivo (1) comprende una capa de revestimiento (10) de carbono amorfo, también denominado DLC, con un espesor (E20) de 1425 nm. El DLC tiene un índice de refracción n = 1,8 y es transparente en el rango de longitud de onda mencionada anteriormente.
El dispositivo (1) comprende un sustrato (50) de silicio Si, con, por ejemplo, un espesor (E10) de 1 o 2 mm. El sustrato (50) tiene un índice de refracción n = 3,43 y es transparente en el rango de la longitud de onda mencionado anteriormente. La capa de revestimiento (10) se deposita sobre el sustrato (50).
El dispositivo (1) comprende una texturización superficial (60) que forma cavidades diferenciadas (61), que atraviesan la capa de revestimiento (10) y horadan parcialmente el sustrato (50). Las cavidades (61) están distribuidas según una red regular en la superficie del dispositivo (1). Las cavidades (61) tienen una periodicidad (L61) de 2 jm , un diámetro (D61) de 1,6 jm y una profundidad (P61) del orden de 2,34 jm . Las cavidades (61) penetran en el sustrato (50), en una capa texturizada (51) que tiene una profundidad (P51) de 915 nm, muy inferior al espesor (E50) del sustrato (50). La texturización (60) permite reducir el índice de refracción efectivo en la capa texturizada (51) del sustrato (50), de manera controlada.
La texturización (60) se puede realizar mediante cualquier tipo de técnica adecuada para atravesar la capa de revestimiento (10) y horadar parcialmente el sustrato (10), por ejemplo, ablación láser, fotolitografía, nanoimpresión, etc. La texturización láser es relativamente económica y bien controlada. En particular, la texturización (60) se puede realizar mediante un láser ultracorto, con una duración de pulso en el intervalo de los femtosegundos o picosegundos. La longitud de onda del láser, que normalmente varía entre 200 y 16000 nm, debe elegirse en función de las características de texturación (60) deseadas, tales como la forma y dimensiones de las cavidades (61), patrones, periodicidad, etc.
Se pueden consultar las siguientes referencias para definir los parámetros del sistema láser:
- YU (2013), "Femtosecond laser nanomachining initiated by ultraviolet multiphoton ionization",Optics Express. - SEDAO (2012),"Large area laser surface micro/nanopatterning by contact microsphere lens arrays",Applied Physics A.
En las Figuras 2 a 5 se han representado diferentes dispositivos (2, 3, 4, 5) no conformes a la invención. Aparte de las diferencias que se detallan a continuación, la capa de revestimiento (10), el sustrato (50) y la texturización (60) tienen las mismas características que para el dispositivo (1) descrito anteriormente.
En la figura 2, el dispositivo (2) está constituido por un sustrato (50) de silicio Si y un revestimiento (10) de DLC, no texturizados.
En la figura 3, el dispositivo (3) está constituido por un sustrato (50) de silicio Si texturizado, pero no revestido. El sustrato (50) del dispositivo (3) tiene el mismo espesor que el dispositivo (1). Las cavidades (61) tienen la misma profundidad (P61) para los dos dispositivos (1, 3).
En la figura 4, el dispositivo (4) está constituido por un sustrato (50) de silicio Si no texturizado y un revestimiento (10) de DLC texturizado. Las cavidades (61) atraviesan el revestimiento (10), pero no penetran en el sustrato (50).
En la figura 5, el dispositivo (5) está constituido por un sustrato (50) de Si no texturizado y no revestido. El sustrato (50) del dispositivo (3) tiene el mismo espesor que el sustrato (50) del dispositivo (1).
En la figura 7, el gráfico incluye cinco curvas que muestran la evolución de la transmisión (T1, T2, T3, T4, T5) en función de la longitud de onda (WL), para los dispositivos (1,2, 3, 4, 5). En el eje de abscisas, la longitud de onda (WL) varía entre 3 a 15 |jm. En el eje de ordenadas, la transmisión (T) varía de 0 a 1.
- La curva de transmisión (T1) corresponde al dispositivo (1) según la invención, que se muestra en las figuras 1 y 6.
- La curva de transmisión (T2) corresponde al dispositivo (2) que se muestra en la figura 2.
- La curva de transmisión (T3) corresponde al dispositivo (3) que se muestra en la figura 3.
- La curva de transmisión (T4) corresponde al dispositivo (4) que se muestra en la figura 4.
- La curva de transmisión (T5) corresponde al dispositivo (5) que se muestra en la figura 5.
Como se muestra en el gráfico de la figura 7, la transmisión (T1) del dispositivo (1) mejora con respecto a cada uno de los dispositivos (2, 3, 4, 5), al nivel del ancho espectral y de la transmisión máxima (por tanto, absorción mínima). Las transmisiones (T1, T3) presentan un corte en torno a 3 a 5 pm, posiblemente relacionado con la profundidad de las cavidades (61) que penetran en el sustrato (50).
En las figuras 8 y 9, los gráficos incluyen dos curvas que muestran la evolución de la transmisión (T1, T2) en función del ángulo de incidencia (Ángulo), para los dispositivos (1, 2). Se constata que el ancho angular de transmisión es mayor para el dispositivo (1) que para el dispositivo (2).
En las figuras 10 y 11, los diagramas muestran la evolución de la transmisión (T1, T2) en función de la longitud de onda (WL) y del ángulo de incidencia (Ángulo). La evolución de la transmisión (T1, T2) se ha representado en dos dimensiones, por matices de color. Se constata que el rango angular de transmisión es mayor para el dispositivo (1) que para el dispositivo (2), a excepción de las longitudes de onda (WL) alrededor de 3 a 5 pm.
La estructura del dispositivo (1) forma un sistema de dos capas, que comprende una capa de revestimiento (10) texturizado y una capa texturizada (51) del sustrato (50), coronando la parte no texturizada del sustrato (50).
Gracias a la texturación (60), la estructura del dispositivo (1) permite obtener rendimientos antirreflectantes mejorados con respecto a los dispositivos (2, 3, 4, 5).
Los rendimientos antirreflectantes del dispositivo (1) son comparables a los de sistemas multicapa que incluyen varias capas de revestimiento superpuestas. La realización de la texturización (60) es particularmente ventajosa cuando la aplicación el revestimiento multicapa no es posible, práctico o deseable.
En la figura 12 se ha representado un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T1, T2, T3, T4, T5), para cinco dispositivos (1, 2, 3, 4, 5) configurados como en las figuras 1 a 5, con una capa de revestimiento (10) de dióxido de silicio SiO2 depositada sobre un sustrato (50) de seleniuro de zinc ZnSe. En el eje de abscisas, la longitud de onda (WL) varía de 0,8 a 3 pm, en el rango IR cercano y medio. En el eje de ordenadas, la transmisión (T) varía de 0,7 a 1.
Para los dispositivos (1,2, 3, 4, 5), el sustrato (50) de seleniuro de zinc ZnSe tiene un índice de refracción n = 2,46. Para los dispositivos (1,2, 4), la capa de revestimiento (10) de dióxido de silicio SiO2 tiene un espesor (E10) de 230 nm y un índice de refracción n = 1,44.
Para los dispositivos (1, 3, 4), las cavidades (61) tienen una periodicidad (L61) de 320 nm y un diámetro (D61) de 265 nm.
Para los dispositivos (1,4), las cavidades (61) tienen una profundidad (P61) del orden de 400 nm.
El dispositivo (1) se adapta correctamente a la transmisión de una radiación electromagnética en un rango de longitud de onda IR cercano y medio, entre 0,8 y 3 pm.
Como se muestra en el gráfico de la figura 12, la transmisión (T1) del dispositivo (1) mejora con respecto a cada uno de los dispositivos (2, 3, 4, 5), al nivel del ancho espectral y de la transmisión máxima (por tanto, absorción mínima). En la figura 13, el gráfico incluye dos curvas que muestran la evolución de la transmisión (T1, T2) en función del ángulo de incidencia (Ángulo), para los dispositivos (1, 2) descritos anteriormente en línea con la figura 12. Se constata que el ancho angular de transmisión es mayor para el dispositivo (1) que para el dispositivo (2).
En la figura 14 se ha representado un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T1, T2, T3, T4, T5), para cinco dispositivos (1, 2, 3, 4, 5) configurados como en las figuras 1 a 5, con una capa de revestimiento (10) de fluoruro de magnesio MgF2 depositada sobre un sustrato (50) de dióxido de silicio SiO2. En el eje de abscisas, la longitud de onda (WL) varía de 0,3 a 1 |jm, en el rango visible, IR cercano y medio. En el eje de ordenadas, la transmisión (T) varía de 0,96 a 1.
Para los dispositivos (1,2, 3, 4, 5), el sustrato (50) de dióxido de silicio SiO2 tiene un índice de refracción n = 1,44. Para los dispositivos (1, 2, 4), la capa de revestimiento (10) de fluoruro de magnesio MgF2 tiene un espesor (E20) de 57 nm y un índice de refracción n = 1,38.
Para los dispositivos (1, 3, 4), las cavidades (61) tienen una periodicidad (L61) de 202 nm y un diámetro (D61) de 160 nm.
Para los dispositivos (1,4), las cavidades (61) tienen una profundidad (P61) del orden de 94 nm.
El dispositivo (1) se adapta correctamente a la transmisión de una radiación electromagnética en un rango de longitud de onda visible, entre 0,38 y 0,78 jm .
Como se muestra en el gráfico de la figura 14, la transmisión (T1) del dispositivo (1) mejora con respecto a las transmisiones (T2, T5) de los dispositivos (2, 5), al nivel del ancho espectral y de la transmisión máxima (por tanto, absorción mínima). En contrapartida, la transmisión (T1) del dispositivo (1) está relativamente cerca de las transmisiones (T3, T4) de los dispositivos (3, 4).
En la figura 15, el gráfico incluye dos curvas que muestran la evolución de la transmisión (T1, T2) en función del ángulo de incidencia (Ángulo), para los dispositivos (1, 2) descritos anteriormente en línea con la figura 14. Se constata que el ancho angular de transmisión es mayor para el dispositivo (1) que para el dispositivo (2).
En la figura 16 se ha representado un gráfico análogo al de la figura 7, que muestra la evolución de la transmisión (T1, T2, T3, T4, T5), para cinco dispositivos (1, 2, 3, 4, 5) configurados como en las figuras 1 a 5, con una capa de revestimiento (10) de dióxido de silicio SiO2 depositada sobre un sustrato (50) de alúmina Al2O3. En el eje de abscisas, la longitud de onda (WL) varía de 0,3 a 1 jm , en el rango visible, IR cercano y medio. En el eje de ordenadas, la transmisión (T) varía de 0,96 a 1.
Para los dispositivos (1,2, 3, 4, 5), el sustrato (50) de alúmina Al2O3 tiene un índice de refracción n = 1,69.
Para los dispositivos (1,2, 4), la capa de revestimiento (10) de dióxido de silicio SiO2 tiene un espesor (E20) de 83 nm y un índice de refracción n = 1,44.
Para los dispositivos (1, 3, 4), las cavidades (61) tienen una periodicidad (L61) de 176 nm y un diámetro (D61) de 159 nm.
Para los dispositivos (1,4), las cavidades (61) tienen una profundidad (P61) del orden de 156 nm.
El dispositivo (1) se adapta correctamente a la transmisión de una radiación electromagnética en un rango de longitud de onda visible, IR cercano y medio, entre 0,3 y 1 jm .
Como se muestra en el gráfico de la figura 16, la transmisión (T1) del dispositivo (1) mejora con respecto a cada uno de los dispositivos (2, 3, 4, 5), a nivel del ancho espectral y de la máxima transmisión (por tanto, mínima absorción), en particular, para un rango de longitud de onda de IR cercano y medio.
En las figuras 17 a 37 se muestran otras variantes de un dispositivo (1) conforme a la invención. Con el fin de simplificar, los elementos constitutivos comparables a los del primer modo de realización descrito anteriormente llevan las mismas referencias numéricas.
En la figura 17, de conformidad con la invención, las cavidades (61) se distribuyen por la superficie del dispositivo (1) con una periodicidad variable. Esta periodicidad variable evoluciona según una regla definida y no de manera aleatoria. Las cavidades (61) son distintas y no están en comunicación las unas con las otras. Las variaciones están controladas, no se deben a un estado de superficie irregular del dispositivo (1) y/o a imprecisiones del procedimiento de texturización. La periodicidad es diferente entre el centro y los bordes del dispositivo (1). Las cavidades (61) están más juntas en el centro que en los bordes.
En la figura 18, las cavidades (61) presentan un perfil cóncavo simétrico en un plano axial, con un diámetro (D61) y una sección de área decreciente con la profundidad (P61).
En la figura 19, las cavidades (61) presentan un perfil cóncavo asimétrico en un plano axial, con una dimensión mayor (D61) y una sección de área decreciente con la profundidad (P61). Si la sección es circular, la dimensión más grande (D61) es un diámetro, de lo contrario, para una sección no circular, la dimensión más grande (D61) es una longitud. En la práctica, la texturización (30) produce diferentes efectos ópticos según la orientación de la radiación incidente.
Este fenómeno se ve reforzado por la asimetría de las cavidades (61).
En la figura 20, las cavidades (61) presentan profundidades (P61a, P61b) diferentes.
En la figura 21, las cavidades (61) presentan diámetros (D61a, D61b) diferentes.
En la figura 22, el dispositivo (1) comprende una pila de cuatro capas de revestimiento (10, 20, 30, 40). Preferentemente, las capas (10, 30) están constituidas por un primer material, mientras que las capas (20, 40) están constituidas por un segundo material diferente al primer material, en alternancia. Las capas (10-40) se pueden depositar sobre un sustrato, que no se representa por razones de simplificación. Las cavidades (61) se forman únicamente en las capas de revestimiento (10, 20), orientadas en el lado superior, para recibir la radiación incidente. En el caso de un dispositivo (1) antirreflectante de banda ancha multicapa, esta solución permite mejorar la corrección del frente de onda, en comparación con un dispositivo multicapa no texturizado. Asimismo, esta solución representa un ahorro de tiempo con respecto a un dispositivo multicapa en el que todas las capas (10-40) están atravesadas por las cavidades (61), como se describe a continuación.
En la figura 23, el dispositivo (1) comprende también una pila de cuatro capas de revestimiento (10, 20, 30, 40). Las capas (10-40) se pueden depositar sobre un sustrato, que no se representa por razones de simplificación. Las cavidades (61) atraviesan completamente la pila a excepción de la última capa (40), que está parcialmente horadada.
En la figura 24, el dispositivo (1) comprende una capa trasera (70) realizada con un material diferente al sustrato (50) y la capa de revestimiento (10). El revestimiento (10) se forma sobre un primer lado del sustrato (50), mientras que la capa trasera (70) se forma sobre un segundo lado del sustrato (50) opuesto al primer lado. La capa trasera (70) tiene una función diferente a la capa de revestimiento (10). Por ejemplo, en el caso de un dispositivo (1) antirreflectante, esta capa trasera (70) puede proporcionar funciones antirreflectantes y mecánicas en la cara trasera, mientras que la capa de revestimiento (10) tiene una función antirreflectante de banda ancha. Según otro ejemplo, en el caso de un dispositivo (1) espejo, esta capa trasera (70) puede diseñarse para reflejar parte de la radiación.
En la figura 25, el dispositivo (1) comprende dos caras configuradas según la invención, con un sustrato (50) central. Cada cara incluye una capa de revestimiento (10) y una texturización (60), que forma unas cavidades (61) que atraviesan la capa de revestimiento (10) y penetran parcialmente en el sustrato (50). Las dos capas de revestimiento (10) pueden ser idénticas o diferentes (materiales, espesores, etc.).
Como se ilustra en la figura 28, en el caso de que no exista orden de difracción, el comportamiento de una superficie del dispositivo (1) no depende de la dirección del camino óptico. Es decir, la dirección de paso de la luz desde el aire hacia el dispositivo (1) o desde el dispositivo (1) hacia el aire no cambia las tasas de reflexión y de transmisión del dispositivo (1). La figura 28 muestra esquemáticamente que, en estas condiciones, independientemente de cuál sea el sentido del dispositivo (1), entonces, para una radiación óptica incidente (I), la radiación óptica reflejada (R) y la transmitida (T) son la misma.
Adicionalmente, como se ilustra en la figura 29, si la longitud de coherencia de la luz no supera el espesor del dispositivo (1), entonces el dispositivo (1) ilustrado en la figura 25 se puede considerar como el ensamblaje de dos dispositivos simples (1a, 1b) independientes que se habrían yuxtapuesto. La tasa de transmisión del dispositivo (1) ilustrado es entonces la multiplicación de las tasas de transmisión de estos dos simples dispositivos independientes.
Esta configuración permite aumentar el rendimiento del dispositivo (1), ya que el sistema óptico se encuentra así equipado con un doble dispositivo de corrección de frente de onda. Esta solución es ventajosa para mejorar la corrección del frente de onda, ya que permite utilizar ambas caras de un mismo dispositivo (1) para corregir correctamente el frente de onda dos veces, en lugar de añadir un segundo dispositivo como complemento del primero. El volumen global sigue siendo moderado.
En la figura 26, el dispositivo (1) comprende una primera cara configurada según la invención, con una capa de revestimiento (10) y una texturización (60) que penetra parcialmente en el sustrato (50), y una segunda cara con una capa de revestimiento (10) que carece de texturización, o carece de tratamiento, o recibe un tratamiento diferente al de la texturización de la primera cara. De conformidad con las explicaciones dadas anteriormente, con referencia a las figuras 25, 28 y 29, esta configuración permite disponer del equivalente a dos dispositivos (1) complementarios. Al estar la segunda cara adaptada en términos de tratamiento o de texturización, esta solución le permite elegir el o los efectos de los que se desea disponer, para uno o más rangos de longitud de onda. En un primer ejemplo, se pueden aplicar diferentes tratamientos en un mismo rango de longitud de onda, por ejemplo, un tratamiento antirreflectante en V y un tratamiento antirreflectante de banda ancha. Según un segundo ejemplo, se pueden aplicar diferentes tratamientos en diferentes rangos de longitud de onda. Según un tercer ejemplo, se puede aplicar el mismo tratamiento en dos rangos de longitud de onda disjuntos, yuxtapuestos o superpuestos. Si los dos rangos de longitud de onda procesados por cada una de las caras se yuxtaponen o se superponen, el dispositivo (1) se puede utilizar para procesar un rango mayor que con un dispositivo de una sola cara. Como alternativa, si los dos rangos de longitud de onda procesados por cada una de las caras son disjuntos, el dispositivo (1) puede adoptar el papel de filtro. Según una aplicación particular, puede haber un primer tratamiento de corrección de frente de onda para un primer rango de longitudes de onda asociado a un primer detector, y un segundo tratamiento de corrección de frente de onda para un segundo rango de longitudes de onda asociado a un segundo detector.
En la figura 27, el dispositivo (1) comprende dos caras configuradas según la invención, con una capa de sustrato (50) central. Cada cara incluye dos capas de revestimiento (10, 20) y una texturización (60), formando unas cavidades (61) que atraviesan la primera capa de revestimiento (10) y penetran parcialmente en la segunda capa de revestimiento (20). Las capas de revestimiento (10, 20) de las dos caras pueden ser idénticas o diferentes (materiales, espesores, etc.).
En la figura 30, el dispositivo (1) comprende cuatro capas de revestimiento (10, 20, 30, 40) y un sustrato (50). Las cavidades (61) se forman únicamente en las capas (10+20), orientadas en el lado superior, para recibir la radiación incidente. A partir de tal configuración, se realizaron varios ensayos.
El primer ensayo se refiere a las longitudes de onda del campo visible, comprendidas entre 350 nm y 750 nm. El dispositivo (1) está configurado de la siguiente manera:
- las capas (10, 30) son de SiO2, las capas (20, 40) son de HfO2 y el sustrato (50) es de ZnSe;
- el primer espesor de revestimiento (E10) mide 98 nm;
- el segundo espesor de revestimiento (E20) mide 409 nm;
- el tercer espesor de revestimiento (E30) mide 174 nm;
- el cuarto espesor de revestimiento (E40) mide 73 nm;
- no se impone el espesor de la capa trasera (50);
- las cavidades (61) del texturizado (60) tienen una profundidad de 377 nm, atravesando así la primera capa de revestimiento (10) y horadando parcialmente la segunda capa de sustrato (20). Las cavidades (61) son circulares, con 138 nm de diámetro, y están repartidas regularmente según una matriz cuadrada con un paso de 174 nm.
La figura 31 muestra la curva de transmisión (T3) de este dispositivo (1), comparada:
- con la curva de transmisión (T2) de un dispositivo que comprende la misma pila (10-50), pero sin texturización (60); - con la curva de transmisión (T1) de un dispositivo que comprende una única capa de sustrato (50) de carbono amorfo.
Se observa claramente que el dispositivo (1) según la configuración anterior permite obtener una transmisión mejorada con respecto a las otras dos configuraciones, y en un rango de longitud de ondas mucho mayor.
El segundo ensayo se refiere a longitudes de onda en el campo del infrarrojo cercano, comprendidas entre 1 y 2 pm. El dispositivo (1) está configurado de la siguiente manera:
- las capas (10, 30) son de Si3N4, las capas (20, 40) son de SiO2 y el sustrato (50) es de ZnSe;
- el primer espesor de revestimiento (E10) mide 228 nm;
- el segundo espesor de revestimiento (E20) mide 452 nm;
- el tercer espesor de revestimiento (E30) mide 461 nm;
- el cuarto espesor de revestimiento (E40) mide 166 nm;
- no se impone el espesor de la capa trasera (50);
- las cavidades (61) del texturizado (60) tienen una profundidad de 351 nm, atravesando así la primera capa de revestimiento (10) y penetrando parcialmente en la segunda capa de revestimiento (20). Las cavidades (61) son circulares, con 255 nm de diámetro, y están repartidas regularmente según una matriz cuadrada con un paso de 320 nm.
Las figuras 32 y 33 muestran la curva de transmisión (T3) de este dispositivo (1), comparada:
- con la curva de transmisión (T2) de un dispositivo que comprende la misma pila (10-50), pero sin texturización (60); - con la curva de transmisión (T1) de un dispositivo que comprende una única capa de sustrato (50) de ZnSe (únicamente en la figura 32).
En la figura 32, se observa claramente que el dispositivo (1) según la configuración anterior permite obtener una transmisión mejorada con respecto a las otras dos configuraciones, y en un rango de longitud de ondas mucho mayor.
Se observa en la figura 33 que según el ángulo de incidencia de la radiación óptica sobre el dispositivo (1), la transmisión (T3) del dispositivo (1) mejora con respecto a la transmisión (T2).
El tercer ensayo se refiere a longitudes de onda en el campo del infrarrojo medio, comprendidas entre 7 y 15 pm. El dispositivo (1) está configurado de la siguiente manera:
- las capas (10, 30) son de TiO2, las capas (20, 40) son de DLC y el sustrato (50) es de Si;
- el primer espesor de revestimiento (E10) mide 1393 nm;
- el segundo espesor de revestimiento (E20) mide 541 nm;
- el tercer espesor de revestimiento (E30) mide 2843 nm;
- el cuarto espesor de revestimiento (E40) mide 838 nm;
- no se impone el espesor de la capa trasera (50);
- las cavidades (61) del texturizado (60) tienen una profundidad de 1934 nm, atravesando así la primera capa de revestimiento (10) y penetrando parcialmente en la segunda capa de revestimiento (20). Las cavidades (61) son circulares, con 1600 nm de diámetro, y están repartidas regularmente según una matriz cuadrada con un paso de 2000 nm.
Las figuras 34 y 35 muestran la curva de transmisión (T3) de este dispositivo (1), comparada:
- con la curva de transmisión (T2) de un dispositivo que comprende la misma pila (10-50), pero sin texturización (60); - con la curva de transmisión (T1) de un dispositivo que comprende una única capa de sustrato (50) de Si (únicamente en la figura 34).
En la figura 34, se observa claramente que el dispositivo (1) según la configuración anterior permite obtener una transmisión mejorada con respecto a las otras dos configuraciones, y en un rango de longitud de ondas mucho mayor.
Se observa en la figura 35 que según el ángulo de incidencia de la radiación óptica sobre el dispositivo (1), la transmisión (T3) del dispositivo (1) mejora con respecto a la transmisión (T2).
El cuarto ensayo se refiere asimismo a longitudes de onda en el campo del infrarrojo medio, comprendidas entre 7 y 15 |jm. El dispositivo (1) está configurado de la siguiente manera:
- las capas (10, 30) son de TiO2, las capas (20, 40) son de DLC y el sustrato (50) es de Si;
- el primer espesor de revestimiento (E10) mide 1054 nm;
- el segundo espesor de revestimiento (E20) mide 2160 nm;
- el tercer espesor de revestimiento (E30) mide 142 nm;
- el cuarto espesor de revestimiento (E40) mide 1293 nm;
- no se impone el espesor de la capa trasera (50);
- las cavidades (61) del texturizado (60) tienen una profundidad de 1968 nm, atravesando así la primera capa de revestimiento (10) y penetrando parcialmente en la segunda capa de revestimiento (20). Las cavidades (61) son circulares, con 1600 nm de diámetro, y están repartidas regularmente según una matriz cuadrada con un paso de 2000 nm.
Las figuras 36 y 37 muestran la curva de transmisión (T3) de este dispositivo (1), comparada:
- con la curva de transmisión (T2) de un dispositivo que comprende la misma pila (10-50), pero sin texturización (60); - con la curva de transmisión (T1) de un dispositivo que comprende una única capa de sustrato (50) de Si (únicamente en la figura 36).
En la figura 36, se observa claramente que el dispositivo (1) según la configuración anterior permite obtener una transmisión mejorada con respecto a las otras dos configuraciones, y en un rango de longitud de ondas mucho mayor.
Se observa en la figura 37 que según el ángulo de incidencia de la radiación óptica sobre el dispositivo (1), la transmisión (T3) del dispositivo (1) mejora con respecto a la transmisión (T2).
Por otro lado, el dispositivo (1) puede tener una forma diferente a la de las figuras 1 a 37 sin alejarse del alcance de la invención, que está definido por las reivindicaciones. Además, las características técnicas de los diferentes modos de realización y variantes mencionadas anteriormente pueden estar, en su totalidad o algunas de ellas, combinadas entre sí. De este modo, el dispositivo (1) se puede adaptar en términos de coste, de funcionalidad y de rendimiento.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo óptico (1) de transmisión / reflexión de una radiación electromagnética en un rango de longitud de onda del espectro electromagnético, comprendiendo dicho dispositivo (1) al menos:
- una primera capa de revestimiento (10) realizada con un primer material,
- un sustrato (50) realizado con un material diferente al primer material, y
- una texturización superficial (60) que forma cavidades (61) en el dispositivo (1);
donde una capa inferior (20; 50) dispuesta directamente debajo de la primera capa de revestimiento (10) es, ya sea una segunda capa de revestimiento (20) realizada con un material diferente al primer material, ya sea el sustrato (50);
donde la capa inferior (20; 50) presenta un espesor (E20; E50) determinado;
atravesando las cavidades (61) la primera capa de revestimiento (10) y horadando la capa inferior (20; 50) según al menos una parte del espesor (E20; E50), comprendiendo el dispositivo al menos una capa trasera (70) realizada con un material diferente al sustrato (50), estando la primera capa de revestimiento (10) formada sobre un primer lado del sustrato (50), estando la capa trasera (70) formada sobre un segundo lado del sustrato (50) opuesto al primer lado,
caracterizadoporque dichas cavidades (61) están distribuidas sobre la superficie del dispositivo (1) con una periodicidad variable, que evoluciona según una regla definida y no de manera aleatoria.
2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que el sustrato (50) es la capa inferior, y por que las cavidades (61) atraviesan la primera capa de revestimiento (10) y horadan el sustrato (50) según una parte (P51) del espesor (E50).
3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo (1) comprende dos capas de revestimiento (10, 20) dispuestas sobre el sustrato (50), a saber, la primera capa de revestimiento (10) y una segunda capa de revestimiento (20), y por que las cavidades (61) atraviesan la primera capa de revestimiento (10) y horadan la segunda capa de revestimiento (20) según una parte del espesor (E20), sin penetrar en el sustrato (50).
4. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo (1) comprende varias capas de revestimiento (10-40) apiladas, incluyendo la primera capa de revestimiento (10) y al menos una segunda capa de revestimiento (20).
5. Dispositivo (1) según la reivindicación 4, caracterizado por que las cavidades (61) atraviesan la primera capa de revestimiento (10) y horadan la segunda capa de revestimiento (20) según una parte del espesor (E20).
6. Dispositivo (1) según la reivindicación 4, caracterizado por que las cavidades (61) atraviesan todas las capas de revestimiento (10-40) apiladas y horadan el sustrato (50) según una parte del espesor (E50).
7. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las cavidades (61) presentan una sección de área estrictamente decreciente en dirección al sustrato (50).
8. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, caracterizado por que comprende dos caras, cada una con una capa de revestimiento (10; 80) y una texturización superficial (60) que forma unas cavidades (61) que atraviesan la capa de revestimiento (10).
9. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, caracterizado por que comprende una primera cara con una primera capa de revestimiento (10) y una texturización superficial (60) que forma una cavidades (61) que atraviesan la primera capa de revestimiento (10) y penetran parcialmente en el sustrato (50), y una segunda cara con otra capa de revestimiento (20) que carece de texturización, o carece de tratamiento, o recibe un tratamiento diferente al de la texturización de la primera cara.
10. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las cavidades (61) tienen un perfil continuo en dirección al sustrato (50).
11. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las cavidades (61) tienen una sección circular.
12. Procedimiento de fabricación de un dispositivo óptico de transmisión / reflexión de una radiación electromagnética en un rango de longitud de onda del espectro electromagnético, comprendiendo dicho procedimiento al menos las siguientes etapas:
- formar al menos una combinación de una primera capa de revestimiento realizada con un primer material y un sustrato realizado con un material diferente al primer material, después
- realizar una texturizado superficial (60) que forma unas cavidades (61) en el dispositivo (1);
donde una capa inferior (20; 50) dispuesta directamente debajo de la primera capa de revestimiento (10) es, ya sea una segunda capa de revestimiento (20) realizada con un material diferente al primer material, ya sea el sustrato (50);
donde la capa inferior (20; 50) presenta un espesor (E20; E50) determinado;
atravesando las cavidades (61) la primera capa de revestimiento (10) y horadando la capa inferior (20; 50) según al menos una parte del espesor (E20; E50), comprendiendo el procedimiento una etapa de formación de al menos una capa trasera (70) realizada con un material diferente al sustrato (50), estando la primera capa de revestimiento (10) formada sobre un primer lado del sustrato (50), estando la capa trasera (70) formada sobre un segundo lado del sustrato (50) opuesto al primer lado,
caracterizadopor quelas cavidades (61) están distribuidas en la superficie del dispositivo (1) con una periodicidad variable, que evoluciona según una regla definida y no de manera aleatoria, por ejemplo, una periodicidad diferente entre el centro y los bordes del dispositivo (1).
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