JPS5993401A - Optical product having non-hygroscopic film - Google Patents

Optical product having non-hygroscopic film

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Publication number
JPS5993401A
JPS5993401A JP58126828A JP12682883A JPS5993401A JP S5993401 A JPS5993401 A JP S5993401A JP 58126828 A JP58126828 A JP 58126828A JP 12682883 A JP12682883 A JP 12682883A JP S5993401 A JPS5993401 A JP S5993401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coating
optical
product
mixed metal
index material
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
JP58126828A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
クレイグ・エム・シエヴリン
アレキサンダ−・ヘンドリ−
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Optical Coating Laboratory Inc
Original Assignee
Optical Coating Laboratory Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Optical Coating Laboratory Inc filed Critical Optical Coating Laboratory Inc
Publication of JPS5993401A publication Critical patent/JPS5993401A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非吸湿性被膜を有する製品、特に被膜が低吸湿
性を有する混合金属酸化物層を有する製品に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to articles having a non-hygroscopic coating, particularly articles having a mixed metal oxide layer in which the coating has a low hygroscopicity.

米国特許第3,03≠、5i’、24を号は光学用及び
他の目的に希金属酸化物及び保護被膜の使用を開示して
いる。この特許の第j欄に表が示され、その(a1項に
酸化サマリウムを包言する多数の物質が記載されている
。然しなから、米国特許第3,03≠β2≠号には開示
されている被膜に対し非吸湿性について開示されていな
い。光学被膜には非吸湿性であることが必要であり、換
言すれば吸湿性によシ光学的特性に実質的に波長変化(
wave lengthshift )のないことが必
要である。
US Pat. No. 3,03≠, 5i', 24 discloses the use of rare metal oxides and protective coatings for optical and other purposes. A table is shown in column j of this patent, and column a1 lists a number of substances, including samarium oxide. However, U.S. Pat. Optical coatings are required to be non-hygroscopic; in other words, hygroscopic properties do not substantially change the optical properties (wavelength change).
wave lengthshift).

非吸湿性被膜を有する製品を提供するのが本発明の目的
である。
It is an object of the present invention to provide a product with a non-hygroscopic coating.

本発明の他の目的は水分の存在において実質的に波長変
化のない前述の特徴の被膜を何する製品を提供するにあ
る。) 本発明の他の目的は破膜を製造するのに利用された物質
が電子ビーム蒸発(electron beameva
poration )中に分別(fractlonat
e ) シないでその厚さを通じて化学的に均質である
フィルムを生成する前述の特徴の被膜を有する製品を提
供するにある。
Another object of the present invention is to provide a product having a coating of the aforementioned character which is substantially free of wavelength change in the presence of moisture. ) Another object of the present invention is that the material utilized to produce the ruptured membrane is evaporated by electron beam evaporation (electron beam evaporation).
fractionation during fractionation
e) To provide a product having a coating of the aforementioned characteristics which produces a film which is chemically homogeneous throughout its thickness without any oxidation.

本発明の他の目的は低い水蒸気吸収性を有する前述の特
徴の被膜を有する製品を提供するにある。
Another object of the invention is to provide a product having a coating of the above character which has a low water vapor absorption.

本発明の他の目的Fi湿111雰囲気にさらされたとき
安定である前述の特徴の被膜を有する製品を提供するに
ある。
Another object of the invention is to provide an article having a coating of the character described above which is stable when exposed to a Moist Fi 111 atmosphere.

本発明のその他の目的及び特徴を図面と関連して説明す
る次の記述により明らかとする。
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the drawings.

一般に、製品は典型的には予定の光学的対応特性(op
tlcal response characterl
stlc )を有する非吸湿性被膜を存する少くとも7
つの表面を有する基体より成る光学的型式である。光学
被膜は少くトモ1つのランタニドシリーズ金属と少くと
も7つの遷移又は半導体金属の金属成分を有する少くと
も7つの混合金属酸化物層を包宮する。混合金属酸化物
層は低吸湿性を有することを特徴とするので、水分の存
在における被膜において最小の波長変化である。ランタ
ニド7リーズ金属はサマリウムでアシ、遷移又は半導体
金属はチタニウムである。
In general, products typically have predetermined optical compatibility characteristics (op
tlcal response character
at least 7 having a non-hygroscopic coating with
An optical type consisting of a substrate with two surfaces. The optical coating encloses at least seven mixed metal oxide layers having metal components of at least one lanthanide series metal and at least seven transition or semiconducting metals. The mixed metal oxide layer is characterized by low hygroscopicity, so that there is minimal wavelength change in the coating in the presence of moisture. The lanthanide 7 metals are samarium and reed, and the transition or semiconducting metal is titanium.

特に、その上に非吸湿性光学被膜を有する製品は7.3
−.2の屈折率を有しかつ間隔をもって離れた光学表面
12.13を有するガラスの如き適当な材料で形成され
た基体11より成る。光学被膜14は表面13の上に支
えられる。図示するように、被膜14は低指数物質(l
ow Index material)と高指数物質(
hlgh Index materlal )トよ多形
成された多数の層より成る。斯くして、表面13よシ数
えて層16,17.18は適当な型式の低指数物質例え
ば/、 4tAの屈折率を有する二酸化けい素(810
2)  より形成され、又層21,22゜23は高指数
物質、好ましくは約λ、Oの屈折率を有する後述の如き
本発明の混合金属酸化物より形成される。
In particular, products with a non-hygroscopic optical coating thereon are subject to 7.3
−. It consists of a substrate 11 made of a suitable material, such as glass, having a refractive index of 2 and having spaced apart optical surfaces 12.13. Optical coating 14 is supported on surface 13. As shown, the coating 14 is a low index material (l
ow Index material) and high index material (
hlgh Index material) Consists of a large number of formed layers. Thus, the layers 16, 17, 18 counting from the surface 13 are made of a suitable type of low index material, for example silicon dioxide (810
2) and layers 21, 22 and 23 are formed of a high index material, preferably a mixed metal oxide of the invention as described below, having a refractive index of about λ,O.

前述の特徴の被膜14における高指数物質に特に適する
7つの混合金属酸化物は少くとも1つのランタニドシリ
ーズ金属と少くとも7つの遷移又は半導体金属との金属
成分を有する混合物である。
Seven mixed metal oxides that are particularly suitable for high index materials in coatings 14 of the character described above are mixtures having a metallic component of at least one lanthanide series metal and at least seven transition or semiconducting metals.

例トシて、ランタニドフリーズ金I14は酸化−リ゛マ
リウムであり、遷移又は半導体金属は二酸化チタニウム
であることができる。
For example, the lanthanide-freeze gold I14 can be limerium oxide and the transition or semiconducting metal can be titanium dioxide.

酸化サマリウムと二酸化チ゛タニウムの如き選択された
物質の混合物を電子銃によって分別なしで蒸発され得る
型式に生成するのが好ましいことが発見された。これは
適当なチのこれらの一つの物質を混合することによって
、例えば≠7モル噂の二[化チタニウムとj1モルチの
酸化ツ゛マリウムとを利用することによって達成される
ことが発見された。
It has been found that it is preferable to produce a mixture of selected materials, such as samarium oxide and titanium dioxide, in a form that can be vaporized without fractionation by an electron gun. It has been discovered that this can be achieved by mixing suitable quantities of one of these materials, for example by utilizing ≠7 moles of titanium dioxide and j1 moles of dimarium oxide.

選択された物質は例えば3.2.!;メツシュ師を通過
rる微細粉末の如き粉末の形で生成される。適当なチで
粉末状物質は適当な装置例えば回転配合機で混合される
。混合物質はそれから適当なペレット製造機で6.33
cm (/ /4tインチ)の如き適当な直径を有する
小ペレットに形成される。
The selected substances are, for example, 3.2. ! ; it is produced in the form of a powder, such as a fine powder, which passes through the mesh. The powdered materials are mixed in a suitable device, such as a rotary blender. The mixed material is then processed in a suitable pelletizing machine 6.33
It is formed into small pellets having a suitable diameter, such as 1/4t inch.

形成された後くレットは電子ビームで加熱されるルノぜ
に装入される。物質はルッ?で溶融するにつれて、溶融
物質はルツぜより引き出され、その結果ルツデより引き
出されるにつれて凝固して、混合金属酸化物物質の予備
溶融(pre−melted )セルインコツトを形成
する。これらのインゴットは電子銃装置の如き適当な装
置で基体に混合金属酸化物物質を蒸発するのに利用され
て、後述の型式の被膜を与える。
After the pellets are formed, they are loaded into a furnace which is heated with an electron beam. What about substances? As it melts, the molten material is drawn out of the melt so that it solidifies as it is drawn out of the melt, forming a pre-melted cell ingot of mixed metal oxide material. These ingots are utilized to vaporize the mixed metal oxide material onto the substrate in a suitable device, such as an electron gun device, to provide a coating of the type described below.

混合金属酸化物をインゴットに形成するのが望ましいこ
とが発見されたけれども、λつの物質を別々に利用し、
それらを所望のチで粉末としてルツゲに装入し、それら
を直接蒸発することもできることを認識すべきである。
Although it has been discovered that it is desirable to form mixed metal oxides into ingots, it is also possible to utilize the two materials separately,
It should be recognized that it is also possible to charge them to the boxwood as a powder in the desired amount and evaporate them directly.

然しなから、これは粉末がを扱贋困離であり、かつ被膜
装置力ら移動する傾向があるので少し望ましくない。
However, this is somewhat undesirable as the powder is difficult to handle and tends to migrate away from the coating equipment.

加うるに、ペレットの形成及び次いでペレットのインゴ
ットへの形成によって、基体に析出する物質の品質を刺
部するのが非常に容易であることが発見された。この方
法で物質を析出すると、混合金属酸化物物質は電子ビー
ム蒸発中に分別せず、それによって厚さを通じ化学的及
び光学的に均質であるフィルムを生成することを可能な
らしめる。
In addition, it has been found that it is very easy to determine the quality of the material deposited on the substrate by forming pellets and then forming the pellets into ingots. Depositing the material in this manner allows the mixed metal oxide material to not fractionate during electron beam evaporation, thereby producing a film that is chemically and optically homogeneous through its thickness.

混合金属酸化物層の形成では、蒸発中に分別しない物質
のほかに、電子ビーム蒸発中に投げ出される物質からの
スパッタ量が最小であることが発見された。破膜14の
如き被膜の製造では、/、lI−乙の屈折率を有する二
酸化けい素又は溶融/リカの如き低指数物質の変互層が
前述の混合金属酸化物で形成される変互層を有して表面
13に蒸発式れる。弗化マグネシウム(MgF2)及び
酸化アルミニウム(At203)の如き他の低指数物質
が溶融シリカの代りに被膜に使用される。
It has been found that in the formation of mixed metal oxide layers, the amount of spatter from materials that are thrown off during electron beam evaporation, in addition to materials that do not fractionate during evaporation, is minimal. In the manufacture of a coating such as the ruptured membrane 14, alternating layers of a low index material such as silicon dioxide or fused/liquor having a refractive index of /, lI-B are combined with alternating layers formed of the aforementioned mixed metal oxides. Then, it is evaporated onto the surface 13. Other low index materials such as magnesium fluoride (MgF2) and aluminum oxide (At203) are used in the coating in place of fused silica.

このような破膜又は多層堆積の評価では、混合金属酸化
物は低吸水性を有するフィルムを形成し、又混合物自体
は湿潤雰囲気にさらされるとき安定であることが発見さ
れた。)このような混合金属酸化物の層を有する被膜は
湿潤雰囲気にさらされるとき光学的特性に関し実質的に
波長変化がない。
In evaluations of such film rupture or multilayer deposition, it has been found that the mixed metal oxides form films with low water absorption, and that the mixture itself is stable when exposed to a humid atmosphere. ) Coatings with such mixed metal oxide layers exhibit virtually no wavelength change in optical properties when exposed to a humid atmosphere.

これは混合金属酸化物と溶融クリ力とで形成されるこの
ような多層被膜を25℃、メj・A相対湿度環境に、2
≠時間挿入してさらすことによって測定される。吸湿に
よる波長しこおける有効な変化は与られ、なかった。同
様に、2≠時間湿潤雰囲気においた後、波長における変
化が焼成処理中に起るかどうかを確めるために水分を追
い出すように破膜を焼成した。湿潤雰囲気にさらされた
時間中に被膜によって吸収された水分はないことを示し
て何もみられなかった。湿潤雰囲気にざらされたときこ
の変化のないことは完全に意外なことであり、而も光学
被膜を有する製品の多くの用途に対して、例えば光フア
イバー系で代表して使用されるエツジカバーフィルター
(edge cover filter )として非常
に望ましい結果を提供する。このようなフィルターの用
途では、70ナノメートルの如キ最小の変化でさえ、こ
のようなエツジフィルター(edge fllter 
)の有効性に非常に有害となり得ることが知られている
。この非吸湿性被膜に対する他の用途は帯域フィルター
(band pass fllter)及び反射時lヒ
被J漠である。
This is done by subjecting such a multilayer coating formed from mixed metal oxides and molten metal to a temperature of 25° C. and a relative humidity environment of 2.
≠ Measured by time insertion and exposure. No significant change in wavelength was observed due to moisture absorption. Similarly, after 2≠ hours in a humid atmosphere, the membrane ruptures were fired to drive out moisture to determine whether changes in wavelength occurred during the firing process. No moisture was observed indicating that no moisture was absorbed by the coating during the time of exposure to a humid atmosphere. This lack of change when exposed to a humid atmosphere is completely surprising and is particularly useful for many applications of products with optical coatings, such as edge cover filters typically used in optical fiber systems. (edge cover filter) provides highly desirable results. In such filter applications, even the smallest change, such as 70 nanometers, can be applied to such an edge filter.
) can be very detrimental to the effectiveness of Other applications for this non-hygroscopic coating are in band pass filters and reflection shielding.

吸湿による変化のないことは2つの近接した間隔を有す
る波長を分離しようとするとき極めて重要である。これ
は−1第λ図に示すエツジフィルターの反射性能を検討
するとき特に明らかである。
Invariance due to moisture absorption is extremely important when attempting to separate two closely spaced wavelengths. This is particularly clear when considering the reflection performance of the edge filter shown in the -1 diagram.

第2図におけるフィルター7−L高指数物質に混合金属
酸化物として酸化ザ・リウムと二酸化チタニウムを、又
低指数物質に二酸化けい素又は溶融ソリ力を利用した多
層フィルターである。第3図にそのデザイン(de、s
lgn )を示す。
Filter 7-L in FIG. 2 is a multilayer filter that uses cerium oxide and titanium dioxide as mixed metal oxides as a high index material, and silicon dioxide or molten warping force as a low index material. Figure 3 shows its design (de, s
lgn).

第2図における曲線を検討し、一方はど一θナノメート
ルでアフ、他方は♂30ナノメートルである2つの波長
を分離することを考慮することによって、f60ナノメ
ートルではエツジフィルターはど、20ナノメートルに
おけるより有効に多く透過することがわかる。f、20
ナノメートルでは、光エネルギーは実質的に反射するの
に対し、fjOナノメートルでは実質的に透過する。w
r<t、て、エツジフィルターにおける10〜20ノー
ツメ−トルの波長変化はエツジフィルターに対しそれら
の2つの波長を分離し続けるのを不可能ならしめるであ
ろうことがわかる。斯くてエッジフィルターが使用され
るような糸は適切に作用しなくなる。
By considering the curves in Figure 2 and considering the separation of two wavelengths, one at 1 theta nanometer and the other at ♂ 30 nanometers, we find that at f60 nanometers, the edge filter is It can be seen that more effective transmission occurs in the nanometer range. f, 20
At nanometers, optical energy is substantially reflected, whereas at fjO nanometers it is substantially transmitted. lol
It can be seen that if r<t, a wavelength change of 10-20 Notemeters in the edge filter will make it impossible for the edge filter to keep the two wavelengths separated. Thus threads such as those in which edge filters are used will not work properly.

−一一一これは非吸湿性であり、湿潤雰囲気にさらされ
るときスペクトル性能が実質的にない光学被膜に対する
必要性を強くしている。
-111 This reinforces the need for optical coatings that are non-hygroscopic and have virtually no spectral performance when exposed to humid atmospheres.

前述のg!!、明から、エツジフィルター、帯域フィル
ター並びに同様の形式の光学装置を製造するのに特に製
品に有用である光学被膜が開示されていることがわかり
、その光学装置は被膜が湿潤雰囲気にさらされるとき変
化のない予定のスペクトル特性を提供するのが望ましい
ものである。
The aforementioned g! ! , it can be seen that an optical coating is disclosed that is particularly useful in articles of manufacture for edge filters, bandpass filters, and similar types of optical devices, which optical devices are particularly useful when the coating is exposed to a humid atmosphere. It is desirable to provide a predetermined spectral characteristic that does not change.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

添付図面において、第1図は本発明の被膜を有する製品
の破膜に対するデザイン、 第1図は第7図に示すデザインの被膜のスペクトル性能
を示す図表、 第3図は第1図における破膜に使用する特殊のデザイン
を示す。 1事件の表示 昭和58年 特許願 第126828号
28発明の名称  非吸湿性被膜を有する光学製品3補
正をする者 事件との関係  出願人 4代理人 5、補正命令の日付   昭和58年10月25日5−
In the accompanying drawings, FIG. 1 is a design for membrane rupture of a product having a coating of the present invention, FIG. 1 is a chart showing the spectral performance of the coating of the design shown in FIG. 7, and FIG. Indicates a special design used for 1 Indication of case 1982 Patent application No. 126828 28 Title of invention Optical product with non-hygroscopic coating 3 Person making amendment Relationship with case Applicant 4 Attorney 5 Date of amendment order October 25, 1988 Day 5-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 /、 光学分野圧2いて使用される製品において、少く
とも7つの表面と該表面によって支えられる光学被膜と
を有する基体であって、該光学被膜は予定のスペクトル
特性を有しかつ少くとも1つのランタートンリーズ金属
と少くとも7つの遷移又は半導体金属との金属成分を呵
する少くとも7つの混合金属酸化物層を包含し而も混合
金属酸化物は非吸湿性で湿潤雰囲気においてスペクトル
変化を実質的に示さないことを特徴とする上記製品。 ユ 前記ランタートンリーズ金属はサマリウムであり、
又前記遷移又は半導体金属はチタニウムである%杆請求
の範囲第1項記載の製品。 3、 前記被膜は一方の層は高指数物質で形成され、残
りの層は低指数物質で形成される多層被膜である特許請
求の範囲第1項記載の製品。 弘 前記高指数物質層は混合金属酸化物層である特許請
求の範囲第3項記載の製品。 j 前記混合台jl&酸化物被膜は約≠7モルチの二酸
化チタニウムと約j1モルチの酸化サマリウムとより成
る特許請求の範囲第7項H己載の製品。
[Claims] / In an article for use in the optical field, a substrate having at least seven surfaces and an optical coating supported by the surfaces, the optical coating having predetermined spectral properties. and includes at least seven mixed metal oxide layers having a metal component of at least one Lanternleys metal and at least seven transition or semiconducting metals, wherein the mixed metal oxide is non-hygroscopic and wettable. The above-mentioned product is characterized in that it shows virtually no spectral changes in the atmosphere. The above-mentioned Rantartonries metal is samarium,
The article of claim 1, wherein said transition or semiconducting metal is titanium. 3. The product of claim 1, wherein the coating is a multilayer coating in which one layer is formed of a high index material and the remaining layers are formed of a low index material. Hiroshi The product of claim 3, wherein the high index material layer is a mixed metal oxide layer. 7. The product of claim 7, wherein said mixing table & oxide coating comprises about ≠7 moles of titanium dioxide and about j1 moles of samarium oxide.
JP58126828A 1982-07-12 1983-07-12 Optical product having non-hygroscopic film Pending JPS5993401A (en)

Applications Claiming Priority (2)

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US397132 2003-03-26

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JP (1) JPS5993401A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000180604A (en) * 1998-12-17 2000-06-30 Oputoron:Kk High refractive index optical thin film material and optical thin film using therewith
US6082859A (en) * 1997-09-17 2000-07-04 Kabushiki Kaisha Topcon Ophthalmological photographing apparatus

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US6082859A (en) * 1997-09-17 2000-07-04 Kabushiki Kaisha Topcon Ophthalmological photographing apparatus
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