FR3128032A1 - Elément optique antireflet - Google Patents

Elément optique antireflet Download PDF

Info

Publication number
FR3128032A1
FR3128032A1 FR2110838A FR2110838A FR3128032A1 FR 3128032 A1 FR3128032 A1 FR 3128032A1 FR 2110838 A FR2110838 A FR 2110838A FR 2110838 A FR2110838 A FR 2110838A FR 3128032 A1 FR3128032 A1 FR 3128032A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
optical
optical element
index
substrate
porous layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2110838A
Other languages
English (en)
Inventor
Cyril Dupeyrat
Fabien Paumier
Baptiste Simon GIROIRE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Poitiers
Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Poitiers
Safran Electronics and Defense SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Poitiers, Safran Electronics and Defense SAS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR2110838A priority Critical patent/FR3128032A1/fr
Priority to PCT/FR2022/051892 priority patent/WO2023062305A1/fr
Publication of FR3128032A1 publication Critical patent/FR3128032A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115—Multilayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/10—Glass or silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/225—Oblique incidence of vaporised material on substrate
    • C23C14/226—Oblique incidence of vaporised material on substrate in order to form films with columnar structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/107—Porous materials, e.g. for reducing the refractive index

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

Dispositif optique antireflet L’invention concerne un élément optique (30) comprenant : - un substrat (32) transparent, - un revêtement intermédiaire (38) s’étendant sur au moins une surface principale (36) du substrat (32), le revêtement intermédiaire (38) comprenant une pluralité de couches minces (38a, 38b) denses présentant de manière alternée un premier indice optique et un deuxième indice optique, le premier indice optique étant supérieur au deuxième indice optique. L’élément optique (30) comprend aussi : - au moins une couche poreuse (42) s’étendant sur le revêtement intermédiaire (38) à l’opposé du substrat (32), la couche poreuse (42) présentant un troisième indice optique, le troisième indice optique étant inférieur aux premier et deuxième indices optiques. Figure à publier avec l’abrégé : 3

Description

Elément optique antireflet
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un élément optique présentant des propriétés antireflets. L’invention concerne également un dispositif optronique comprenant au moins un tel élément optique, ainsi qu’un aéronef comprenant au moins un tel dispositif optronique. En outre, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un tel élément optique.
Etat de la technique antérieure
L’ajout d’un revêtement antireflet sur un élément optique, tel qu’une lentille ou un hublot, permet de réduire la part de lumière réfléchie lorsqu’un faisceau lumineux traverse la surface revêtue, et améliore ainsi la transmission de lumière à travers l’élément optique.
Cela est particulièrement important pour les dispositifs comprenant plusieurs éléments optiques traversés successivement par un faisceau lumineux, et comprenant chacun deux surfaces traversées par ledit faisceau, comme des dispositifs optroniques.
Deux types de revêtements antireflets sont connus de l’état de la technique, respectivement par interférences et par gradient d’indice optique.
La illustre un élément optique 10 connu de l’état de la technique, comprenant un substrat transparent 12 et un revêtement antireflet 14 par interférence. Le revêtement antireflet 14 est un revêtement multicouche comprenant une pluralité de couches 14a, 14b minces denses alternées, comprenant des couches à bas indice optique 14a et à haut indice optique 14b. Les couches 14a, 14b sont empilées sur une surface principale 16 du substrat 12, le long d’un axe optique A de l’élément optique 10.
Les couches 14a, 14b successives présentent des épaisseurs, mesurées le long de l’axe optique A, et des indices optiques déterminés afin de minimiser l’intensité lumineuse réfléchie par un phénomène d’interférences destructrices. Ce type d’antireflet bénéficie d’une bonne résistance aux conditions environnementales, mais il est limité par les indices optiques des matériaux denses utilisables pour les couches minces 14a, 14b, ainsi que par la plage de longueur d’onde de fonctionnement.
La représente un élément optique 20 comprenant un substrat transparent 22 et un revêtement antireflet 24 par gradient d’indice. Ce revêtement antireflet 24 comporte plusieurs couches poreuses 24a, dont les indices diminuent progressivement depuis le substrat 22 selon l’axe optique A, pour permettre une transition moins abrupte entre l’indice optique de l’air et celui du substrat 22, réduisant ainsi l’intensité lumineuse réfléchie.
Ce type de revêtement antireflet 24 est obtenu en utilisant des couches poreuses 24a, l’indice optique de la couche poreuse 24a diminuant lorsque la porosité augmente. De telles couches poreuses 24a sont par exemple obtenues par des méthodes de dépôt sous angle d’incidence rasante ou oblique (glancing angle depositionen anglais, abrégé en GLAD, ouoblique angle depositionen anglais, abrégé en OAD) décrites plus en détail dans la demande FR 3103314 A1.
Ces revêtements 24 présentent des performances optiques extrêmement satisfaisantes, en grande partie expliqué par la (les) couche(s) extrêmement poreuse(s) en surface, mais sont très fragiles et sensibles aux conditions extérieures de température, d’humidité, de salinité et d’éventuelle présence de particules dans l’air. Ainsi, leur utilisation dans des dispositifs optroniques opérationnels est très limitée.
Présentation de l’invention
L’invention vise à fournir un revêtement antireflet bénéficiant de propriétés améliorées par rapport aux antireflets multicouches classiques tout en présentant une résistance satisfaisante aux conditions environnementales.
A cet effet, l’invention a pour objet un élément optique comprenant :
- un substrat transparent,
- un revêtement intermédiaire s’étendant sur au moins une surface principale du substrat, le revêtement intermédiaire comprenant une pluralité de couches minces denses présentant de manière alternée un premier indice optique et un deuxième indice optique, le premier indice optique étant supérieur au deuxième indice optique,
caractérisé en ce que l’élément optique comprend aussi :
- au moins une couche poreuse s’étendant sur le revêtement intermédiaire à l’opposé du substrat, la couche poreuse présentant un troisième indice optique, le troisième indice optique étant inférieur aux premier et deuxième indices optiques.
L’élément optique peut être, par exemple, une lentille ou un hublot.
Un tel élément optique présente des propriétés anti-reflets améliorées par rapport à celles conférées par un traitement antireflet classique multicouches, tout en maintenant une résistance satisfaisante de l’élément optique aux conditions extérieures et un aspect satisfaisant.
Le terme d’indice optique est ici synonyme à celui d’indice de réfraction.
La porosité de la couche poreuse peut être comprise entre 5% et 70%.
La porosité d’un milieu est le rapport du volume non-occupé par un solide sur le volume total.
La couche poreuse peut être réalisée à partir d’un matériau à bas indice, comme par exemple SiO2, Al2O3, ou MgF2.
La couche poreuse peut comprendre des éléments allongés s’étendant depuis une surface externe du revêtement intermédiaire.
Les éléments allongés peuvent présenter des dimensions transverses à leur direction d’allongement comprises entre 50 nanomètres et 500 nanomètres.
Les éléments allongés peuvent être des colonnes sensiblement rectilignes (de section circulaire ou elliptique) ou présentant des formes hélicoïdales.
Chaque élément allongé peut s’étendre suivant un axe formant un angle non-nul avec une normale locale à la surface externe du revêtement intermédiaire.
L’angle non-nul est par exemple inférieur ou égal à 50°.
De telles éléments allongés inclinés confèrent une porosité plus élevée à la couche poreuse.
La couche poreuse peut présenter une porosité comprise entre 5% et 50%.
La porosité est notamment comprise entre 10% et 40%, et plus particulièrement entre 15% et 25%.
L’invention concerne également un dispositif optronique comprenant au moins un élément optique tel que précédemment.
Le dispositif optronique peut comprendre notamment une pluralité de tels éléments optiques alignés le long d’un axe optique de manière à être traversés par un même faisceau lumineux.
Chaque élément optique peut présenter deux surfaces principales et être agencé pour que le faisceau lumineux traverse ces deux surfaces principales.
Le dispositif optronique peut être, par exemple, un télémètre laser.
L’invention concerne de plus un aéronef comprenant un dispositif optronique comme précédemment.
L’invention concerne enfin un procédé de fabrication d’un élément optique comme précédemment, comprenant des étapes de :
- fourniture d’un substrat et mise en place du substrat dans un dispositif de dépôt,
- dépôt de couches minces présentant successivement le premier indice et le deuxième indice, sur au moins une surface principale du substrat pour former le revêtement intermédiaire,
- dépôt de la couche poreuse sur le revêtement intermédiaire, à l’opposé du substrat, selon une méthode de dépôt sous incidence oblique.
Un tel procédé permet de réaliser un élément optique tel que précédemment.
Les étapes de dépôt des couches successives du revêtement intermédiaire et de dépôt de la couche poreuse peuvent être réalisées dans le même dispositif de dépôt, sans rupture du vide entre ces deux étapes.
Au cours de l’étape de dépôt de la couche poreuse, un angle d’incidence d’un faisceau de dépôt, mesuré par rapport à une normale locale à la surface externe du revêtement intermédiaire, est compris entre 0° et 80°, et notamment entre 40° et 70°.
Le contrôle de l’angle d’incidence permet de modifier la porosité de la couche poreuse.
Au cours de l’étape de dépôt de la couche poreuse, le substrat peut être maintenu en rotation d’un axe de rotation sensiblement perpendiculaire à la surface externe, à une vitesse de rotation contrôlée.
Le contrôle de la vitesse de rotation permet de modifier la forme des éléments allongés de la couche poreuse.
La vitesse de rotation peut être comprise entre 0 et 50 tours par minute, préférentiellement 0 et 20 tours par minute.
Brève description des figures
la est une vue en coupe schématique d’un élément optique de l’état de la technique, comprenant un revêtement antireflet multicouche interférentiel,
la est une vue en coupe schématique d’un second élément optique de l’état de la technique, comprenant un revêtement antireflet à gradient d’indice,
la est une vue en coupe schématique d’un élément optique selon l’invention, et
la est un ensemble d’images par microscopie électronique d’une couche poreuse de plusieurs éléments optiques selon l’invention.

Claims (10)

  1. Elément optique (30) comprenant :
    - un substrat (32) transparent,
    - un revêtement intermédiaire (38) s’étendant sur au moins une surface principale (36) du substrat (32), le revêtement intermédiaire (38) comprenant une pluralité de couches minces (38a, 38b) denses présentant de manière alternée un premier indice optique et un deuxième indice optique, le premier indice optique étant supérieur au deuxième indice optique, caractérisé en ce que l’élément optique (30) comprend aussi :
    - au moins une couche poreuse (42) s’étendant sur le revêtement intermédiaire (38) à l’opposé du substrat (32), la couche poreuse (42) présentant un troisième indice optique, le troisième indice optique étant inférieur aux premier et deuxième indices optiques.
  2. Elément optique (30) selon la revendication 1, dans lequel la couche poreuse (42) comprend des éléments allongés (44) s’étendant depuis une surface externe (40) du revêtement intermédiaire (38).
  3. Elément optique (30) selon la revendication 2, dans lequel éléments allongés (44) sont des colonnes sensiblement rectilignes ou présentant des formes hélicoïdales.
  4. Elément optique (30) selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel chaque élément allongé (44) s’étend suivant un axe (X) formant un angle (α) non-nul avec une normale locale à la surface externe (40) du revêtement intermédiaire (38).
  5. Elément optique (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche poreuse (42) présente une porosité comprise entre 5% et 50%.
  6. Dispositif optronique comprenant au moins un élément optique (30) selon l’une des revendications précédentes.
  7. Aéronef comprenant un dispositif optronique selon la revendication précédente.
  8. Procédé de fabrication d’un élément optique (30) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant des étapes de :
    - fourniture d’un substrat (32) et mise en place du substrat (32) dans un dispositif de dépôt,
    - dépôt de couches minces (38a, 38b) présentant successivement le premier indice et le deuxième indice, sur au moins une surface principale (36) du substrat (32) pour former le revêtement intermédiaire (38),
    - dépôt de la couche poreuse (42) sur une surface externe (40) du revêtement intermédiaire (38), à l’opposé du substrat (32), selon une méthode de dépôt sous incidence oblique.
  9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, au cours de l’étape de dépôt de la couche poreuse (42), un angle d’incidence d’un faisceau de dépôt, mesuré par rapport à une normale locale à la surface externe (40) du revêtement intermédiaire (38), est compris entre 0° et 80°, et notamment entre 40° et 70°.
  10. Procédé selon l’une des revendications 8 et 9, dans lequel, au cours de l’étape de dépôt de la couche poreuse (42), le substrat (32) est maintenu en rotation autour d’un axe de rotation sensiblement perpendiculaire à la surface externe (40), à une vitesse de rotation contrôlée.
FR2110838A 2021-10-13 2021-10-13 Elément optique antireflet Pending FR3128032A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2110838A FR3128032A1 (fr) 2021-10-13 2021-10-13 Elément optique antireflet
PCT/FR2022/051892 WO2023062305A1 (fr) 2021-10-13 2022-10-06 Élément optique antireflet

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2110838 2021-10-13
FR2110838A FR3128032A1 (fr) 2021-10-13 2021-10-13 Elément optique antireflet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3128032A1 true FR3128032A1 (fr) 2023-04-14

Family

ID=80448924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2110838A Pending FR3128032A1 (fr) 2021-10-13 2021-10-13 Elément optique antireflet

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3128032A1 (fr)
WO (1) WO2023062305A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190225536A1 (en) * 2016-05-09 2019-07-25 Corporation De L'ecole Polytechnique De Montreal Item Comprising an Organic-Inorganic Layer with Low Refractive Index Obtained by Oblique Angle Deposition
FR3103314A1 (fr) 2019-11-14 2021-05-21 Safran Electronics & Defense Porte substrat inclinable et orientable et systeme de depot multicouche sous vide le comprenant
EP3875997A1 (fr) * 2018-12-21 2021-09-08 Konica Minolta, Inc. Film diélectrique, son procédé de fabrication et élément optique faisant appel à celui-ci

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205869A1 (de) * 2012-04-11 2013-10-17 Carl Zeiss Jena Gmbh Verfahren zur Herstellung eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems sowie reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem
JP6932524B2 (ja) * 2017-03-10 2021-09-08 キヤノン株式会社 光学部材及び光学部材の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190225536A1 (en) * 2016-05-09 2019-07-25 Corporation De L'ecole Polytechnique De Montreal Item Comprising an Organic-Inorganic Layer with Low Refractive Index Obtained by Oblique Angle Deposition
EP3875997A1 (fr) * 2018-12-21 2021-09-08 Konica Minolta, Inc. Film diélectrique, son procédé de fabrication et élément optique faisant appel à celui-ci
FR3103314A1 (fr) 2019-11-14 2021-05-21 Safran Electronics & Defense Porte substrat inclinable et orientable et systeme de depot multicouche sous vide le comprenant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023062305A1 (fr) 2023-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2970571A1 (fr) Substrat ayant une structure legere
WO2009120983A2 (fr) Revêtement antireflet omnidirectionnel à large bande à facteur de réflexion ultra-faible
EP1232407A2 (fr) Filtre anticalorique et procede de fabrication de ce filtre
EP0921419A1 (fr) Revêtement absorbeur de lumière à haut pouvoir absorbant
FR2945159A1 (fr) Reseau de diffraction metallique en reflexion a haute tenue au flux en regime femtoseconde, systeme comprenant un tel reseau et procede d'amelioration du seuil d'endommagement d'un reseau de diffraction metallique
FR3023362A1 (fr) Absorbeur solaire selectif a couche epaisse de passivation anticorrosion et barriere thermique pour des applications hautes temperatures et son procede de realisation.
FR2712990A1 (fr) Miroir à large bande et à haute réflectivité et procédé de réalisation d'un tel miroir.
CA2071913A1 (fr) Reflecteurs a pellicule de magnesium
FR3083739A1 (fr) Composant optique avec revêtement antireflet résistant à la rayure et son procédé de fabrication
FR3128032A1 (fr) Elément optique antireflet
EP2115745B1 (fr) Support de stockage d'informations optiques a haute resolution
EP2191306B1 (fr) Dispositif optique dispersif à cristal photonique tridimensionnel
EP0814350B1 (fr) Empilement multicouche de matériaux fluorures, utilisable en optique et son procédé de fabrication
FR3061540A1 (fr) Module lumineux pour vehicule automobile comprenant une lentille avec un revetement antireflet
FR2685096A1 (fr) Miroir optique integre et son procede de fabrication.
EP3956700A1 (fr) Réseau de diffraction en réflexion résistant à un flux lumineux à impulsions ultra-courtes de forte puissance crête et son procédé de fabrication
FR3099956A1 (fr) Structure de filtre passe-bande infrarouge et filtre passe-bande infrarouge utilisant la structure
FR3062348A1 (fr) Planche de bord d’un vehicule, notamment automobile
EP3846209B1 (fr) Composant de détection incluant des pixels noirs et procédé de fabrication d'un tel composant
FR2768522A1 (fr) Detecteur a scintillation, revetement refracteur pour scintillateur et procede de fabrication d'un tel revetement
FR2569863A1 (fr) Vitrage a portion de surface semi-reflechissante, son procede de fabrication et son application comme pare-brise
EP4022364A1 (fr) Dispositif optique
EP0214045B1 (fr) Dispositif optique à filtrage spectral sélectif
EP0534535A1 (fr) Dispositif incluant un miroir fonctionnant dans le domaine des rayons X ou des neutrons
FR3130792A1 (fr) Substrat transparent muni d’un empilement fonctionnel de couches minces

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20230414

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3