KR20220104168A - 광학 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기 스펙트럼의 파장 범위에서 전자기 복사를 투과/반사하기에 적합한 광학 장치(1)에 관한 것으로, 상기 장치(1)는 적어도: 제1 재료로 이루어진 기판(10), 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 이루어진 코팅층(20), 및 상기 장치(1)에 캐비티(31)를 형성하는 표면 텍스처링(30)을 포함하며, 상기 캐비티(31)는 상기 코팅층(20)을 통해 연장되고 상기 기판(10) 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 한다.

Description

광학 장치

본 발명은 미리 결정된 파장 범위, 예를 들어 자외선, 가시광선, 적외선 또는 마이크로파 유형의 복사를 투과 또는 반사하기에 적합한 광학 장치에 관한 것이다.

본 발명의 분야는 예를 들어 이미징 시스템을 갖추도록 설계된 광학 장치의 분야이다. 실제로 응용은 파장 범위에 따라 다르다.

공지된 방식으로, 반사 방지 또는 미러 효과는 다층 구조에 의해 및/또는 광학 장치를 구성함으로써 얻어질 수 있다.

다음 문서는 광학 장치의 다양한 예를 설명한다.

- EP3206059A1은 장치의 표면에서 유효 변동률을 갖는 인공 재료를 형성하도록 배열된 미세구조 및 복수의 기본 영역을 포함하는 광대역 회절 장치를 개시한다.

- BRUYNOOGHE(2016), "간섭 다층과 하위 파장 구조를 결합하여 제조된 광대역 및 광각 하이브리드 반사 방지 코팅(Broadband and wide-angle hybrid antireflection coatings prepared by combining interference multilayers with subwavelength structures)", 나노광자 학술지, SPIE, 국제 광학 및 광자 학회. 이 문서는 건식 에칭에 의해 만들어진 확률적 구조와 결합된 다층 구조를 개시한다.

- KUBOTA(2014), "표면 텍스처링과 다층 간섭 코팅을 통합한 하이브리드 반사 방지 구조 최적화(Optimization of hybrid antireflection structure integrating surface texturing and multi-layer interference coating)", 태양광 및 에너지 기술을 위한 박막 VI, 일본 Yamagata University 이공계 대학원. 이 문서는 다층 구조와 나방 눈 유형 어레이의 조합에 대한 이론적 연구를 개시한다.

- CAMARGO(2012), "근적외선 영역의 다중 규모 구조, 초소수성 및 광각, 반사 방지 코팅(Multi-scale structured, superhydrophobic and wide-angle, antireflective coating in the near-infrared region)", Chem. Commun., 2012, 48, 4992-4994, 영국 왕립 화학 학회. 이 문서는 특정 표면 거동의 개선에 중점을 둔 여러 레이어의 구조화를 개시한다.

- RALCHENKO(1999), "반사 방지 표면 구조로 CVD 다이아몬드 광학 제조(Fabrication of CVD Diamond Optics with Antireflective Surface Structures)", 물리학. 통계 sol., 러시아 모스크바 일반물리연구소. 이 문서는 반사 방지 효과를 달성하기 위해 CVD에 의해 증착된 다이아몬드의 구조를 개시한다.

본 발명의 목적은 개선된 특성을 갖는 반사 방지 또는 미러 유형의 광학 장치를 제안하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 전자기(electromagnetic) 스펙트럼의 파장 범위에서 전자기 복사를 투과/반사하기에 적합한 광학 장치를 목표로 하며, 상기 장치는 적어도:

- 제1 재료로 이루어진 기판,

- 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 이루어진 코팅층, 및

- 상기 장치에서 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 포함하며,

상기 캐비티는 상기 코팅층을 통해 연장되고 상기 기판 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 제어된 방식으로 전자기파의 전면을 수정하는 것을 가능하게 한다.

텍스처링은 텍스처링된 장치의 표면에 걸쳐 유효 굴절률을 다르게 할 수 있다. 특히, 텍스처링은 텍스처링된 코팅층 및 기판의 텍스처링된 영역에서 제어된 방식으로 더 낮은 유효 굴절률을 얻을 수 있게 한다. 텍스처링은 다층을 사용하여 직접 이룰 수 없는 유효 인덱스를 얻을 수 있게 한다. 인덱스는 복사 파장에 따라 가변한다.

또한, 본 발명은 광학 기능의 유효성이 흥미로운 입사각 범위를 증가하게 한다.

장치의 구조는 기판의 텍스처링되지 않은 일부를 극복하는, 기판의 텍스처링된 층 및 텍스처링된 코팅층을 포함하는 적어도 하나의 2층 시스템을 형성한다.

제1 응용에 따르면, 광학 장치는 반사 방지 기능을 갖는다. 장치는 전자기 스펙트럼의 파장 범위에서 전자기 복사를 투과하는 데 적합하다. 장치는 상기 파장 범위에서 제1 투명 재료로 이루어진 적어도 하나의 기판, 제1 재료와 상이하고 상기 파장 범위에서도 투명한 제2 재료로 이루어진 코팅층, 및 장치에서 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 포함한다. 장치는 캐비티가 코팅층을 통해 연장되고 기판 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 한다.

유리하게는, 본 발명은 텍스처링되지 않고 코팅되지 않은 기판; 텍스처링되고 코팅되지 않은 기판; 텍스처링되지 않은 코팅층의 코팅된 기판; 및 심지어 텍스처링된 코팅층으로 코팅되지만 텍스처링이 기판을 관통하지 않는 기판에 대해, 최대 투과(따라서 최소 흡수)의 그리고 스펙트럼 폭의 레벨에서 장치의 투과를 개선할 수 있다. 이 개선은 장치의 구성, 특히 기판/코팅 커플 및 텍스처링의 특성에 따라 달라진다.

텍스처링되고 코팅되지 않은 기판에 비해, 텍스처링된 코팅층은 더 얇은 캐비티를 형성하여 투과를 개선할 수 있다. 따라서, 텍스처링은 더 쉽고 빠르게 될 수 있다.

텍스처링되지 않은 코팅층의 코팅된 기판에 비해, 장치의 표면 거동은 수정된다.

실제로, 장치는 전체 전자기 스펙트럼에 걸쳐 투과를 개선하지 않지만 기판/코팅 커플 및 텍스처링의 특성에 따른 파장 범위에 대한 투과를 위해 구성된다.

파장 범위는 CIE(International Commission on Illumination)에서 권장하는 세부 항목에 따라 정의된다.

- 감마선: 10pm 미만

- 엑스레이: 10pm 내지 10nm

- 자외선: 10nm 내지 380nm

- 가시광선: 380nm 내지 780nm

- IR-A(근적외선): 0.78μm 내지 1.4μm

- IR-B(중적외선): 1.4μm 내지 3μm

- IR-C(원적외선): 3μm 내지 1mm

- 전파(Radioelectric waves): 1mm 초과

IR 범위의 경우 다음 세분화도 사용할 수 있다.

- NIR(근적외선): 0.75μm 내지 1.4μm

- SWIR: 1.4μm 내지 3μm

- MWIR: 3μm 내지 8μm

- LWIR: 8μm 내지 15μm

- FIR(원적외선): 15μm 내지 1mm

투과와 관련하여, 장치의 상이한 변형은 최신 기술의 장치보다 반드시 더 효율적인 것은 아니다. 그러나, 본 발명에 따른 장치는 제조 용이, 표면 전압 등의 다른 이점을 갖는다.

제2 응용에 따르면, 광학 장치는 미러 기능을 갖는다. 장치는 전자기 스펙트럼의 파장 범위에서 전자기 복사를 반사하는 데 적합하다. 장치는 상기 파장 범위에서 반사하는 제1 재료로 이루어진 적어도 하나의 기판, 제1 재료와 상이하고 상기 파장 범위에서도 반사하는 제2 재료로 이루어진 코팅층 및 장치에서 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 포함한다. 장치는 캐비티가 코팅층을 통해 연장되고 기판 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 텍스처링되지 않고 코팅되지 않은 기판, 텍스처링되고 코팅되지 않은 기판 또는 텍스처링되지 않은 코팅층으로 코팅된 기판에 대해 장치의 반사를 개선할 수 있다.

변형에 따르면, 광학 장치는 미러 기능을 갖고 상기 파장 범위에서 제1 투명 재료로 이루어진 적어도 하나의 기판, 제1 재료와 상이하고 상기 파장 범위에서도 투명한 제2 재료로 이루어진 코팅층 및 장치에서 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 포함한다. 장치는 캐비티가 코팅층을 통해 연장되고 기판 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 한다.

대안적으로(또는 반사율 및 투과율 기능을 조합하여), 광학 장치는 반사 방지 및 미러 기능과 상이하게 광학 표면의 파면을 수정하는 기능을 가질 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 장치는 하나 이상의 코팅층을 지지하는 하나의 단일 기판층을 포함한다.

- 기판은 바람직하게는 0.1과 30mm 사이의 두께, 예를 들어 약 1 또는 2mm의 두께를 갖는다.

- 코팅층은 바람직하게는 0.01과 50μm 사이의 두께, 예를 들어 적외선 범위의 경우 약 0.5μm 또는 2μm의 두께를 갖는다.

- 기판의 재료는, 예를 들어 IR 응용에 대해, 실리콘 Si, 게르마늄 Ge, 황화 아연 ZnS, 셀렌화아연 ZnSe 등이다.

- 기판은 대체로 결정 구조를 갖는다.

- 코팅은 비정질 또는 결정 구조를 가질 수 있다.

- 코팅층의 재료는 예를 들어 비정질 탄소 DLC("Diamond Like Carbon"), 실리콘 Si, 게르마늄 Ge, 황화아연 ZnS, 셀렌화아연 ZnSe, 오산화탄탈륨 Ta2O5, 이산화하프늄 HfO2, 알루미나 Al2O3 등이다.

- 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 후방층을 포함한다.

- 장치는 하나의 단일 기판 및 하나의 단일 코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우, 바람직하게, 기판은 텍스처링 전 코팅의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는다.

- 장치는 하나의 단일 기판 및 다수개의 텍스처링된 코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우, 바람직하게, 기판은 텍스처링 전 코팅의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는다. 대안적으로, 기판은 코팅층들의 적어도 하나보다 작은 굴절률을 가질 수 있다.

제2 실시예에 따르면, 장치의 구조는 기판의 하나의 층 및 하나 보다 많은 코팅층을 포함하는 층들의 스택을 형성한다. 이 경우, 각 기판은 코팅층의 지지층으로 정의된다.

- 기판 및 코팅 층은 바람직하게는 0.01과 50μm 사이의 두께, 예를 들어 적외선 범위의 경우 약 0.5μm 또는 2μm를 갖는다.

- 기판 및 코팅층의 재료는 예를 들어 비정질 탄소 DLC("Diamond Like Carbon"), 실리콘 Si, 게르마늄 Ge, 황화아연 ZnS, 셀렌화아연 ZnSe, 오산화탄탈륨 Ta2O5, 이산화하프늄 HfO2, 알루미나 Al2O3 등이다.

- 기판은 비정질 또는 결정 구조를 가질 수 있다.

- 코팅은 비정질 또는 결정 구조를 가질 수 있다.

- 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 후방층을 포함한다.

- 마지막 기판에 대향하여 배치된 후방층은 바람직하게는 0.1과 30mm 사이의 두께, 예를 들어 약 1 또는 2mm의 두께를 갖는다.

- 마지막 기판에 대향하여 배치된 후방층은 결정 구조를 가질 수 있다.

- 장치가 여러 후방층을 포함하는 경우, 제2 후방층은 바람직하게는 0.01과 50μm 사이의 두께, 예를 들어 적외선 범위의 경우 약 0.5μm 또는 2μm의 두께를 갖는다.

- 후방층의 재료는 예를 들어 비정질 탄소 DLC("Diamond Like Carbon"), 실리콘 Si, 게르마늄 Ge, 황화아연 ZnS, 셀렌화아연 ZnSe, 오산화탄탈륨 Ta2O5, 이산화하프늄 HfO2, 알루미나 Al2O3 등이고 또는 IR 응용에 대해서도, 실리콘 Si, 게르마늄 Ge, 황화아연 ZnS, 셀렌화아연 ZnSe 등일 수 있다.

- 후방층이 없는 경우, 마지막 기판은 바람직하게는 0.1과 30mm 사이의 두께, 예를 들어 약 1 또는 2mm의 두께를 가지며, 그 재료는, 예를 들어 IR 응용에 대해, 실리콘 Si, 게르마늄 Ge, 황화아연 ZnS, 셀렌화아연 ZnSe 등이다.

- 장치는 입사 복사를 받는, 상측에 배향되는, 제1 기판 및 제1 코팅층의 적어도 하나의 제1 조합 및 마지막 기판 및 마지막 코팅층의 마지막 조합을 포함하여, 다수개의 기판들 및 코팅층들이 교호하는 스택을 포함할 수 있다.

- 캐비티는 입사 복사를 받는, 상측에 배향되는, 제1 조합에서만 형성될 수 있다.

- 캐비티는 부분적으로 가라앉는 마지막 기판을 제외하고, 스택을 통해 완전히 연장될 수 있다.

- 바람직하게는, 캐비티는 마지막 기판의 방향으로 절대적으로 감소하는 단면적을 갖는다.

- 캐비티는 스택을 형성하는 각 조합에 대해 코팅층을 통해 완전히 연장되고 기판 내로 부분적으로 가라앉을 수 있다.

- 스택은 제1 조합과 마지막 조합 사이의 적어도 하나의 중간 조합을 포함할 수 있다.

- 장치는 각 기판/코팅 조합을 위한 후방층을 포함할 수 있다. 이 경우, 후방층은 다음 코팅층을 관통하는 캐비티에 의해 연장될 수 있다. 대안적으로, 장치는 마지막 조합을 위한 하나의 단일 후방층을 포함할 수 있다. 이 경우, 후방층은 캐비티에 의해 연장되지 않는다.

개별적으로 또는 조합하여 취해진 본 발명의 다른 유리한 특성에 따르면:

- 캐비티는 3μm를 초과하는 원적외선 범위에 대해, 바람직하게는 0.5과 10μm 사이의 깊이, 예를 들어 약 1μm의 깊이에 걸쳐 기판에 형성된다.

- 캐비티는 780nm와 3μm 사이의 근적외선 또는 중적외선 범위에 대해, 바람직하게는 0.08μm와 3μm 사이의 깊이, 예를 들어 약 200nm의 깊이에 걸쳐 기판에 형성된다.

- 캐비티는 가시 범위에 대해, 바람직하게는 1nm와 600nm 사이의 깊이, 예를 들어 약 80nm의 깊이에 걸쳐 기판에 형성된다.

- 바람직하게는, IR 응용에 대해, 기판 및 코팅층은 1μm와 50μm 사이의 전체 파장 범위에 대해 투명하고/반사된다.

- 바람직하게는, 8μm와 12μm 사이의 원적외선 범위에 대해, 장치는 문제의 디옵터에 대한 입사 적외 복사의 적어도 90%의 투과/반사를 가능하게 한다.

- 캐비티의 특성(모양, 치수, 분포 등)은 텍스처링 기술과 사용된 파라미터에 따라 다르다.

- 바람직하게는, 캐비티는 0.02와 3μm 사이, 특히 1과 2μm 사이의 더 큰 폭 또는 직경을 갖는다.

- 코팅층은 PVD나 CVD와 같은 박막 증착 기술로 만들 수 있다.

- 텍스처링은 코팅층을 통해 연장되고 기판 내로 부분적으로 가라앉기 위한 임의 유형의 적합한 기술, 예를 들어 레이저 어블레이션, 포토리소그래피, 나노 프린팅 등으로 수행될 수 있다. 레이저 텍스처링은 비교적 경제적이고 잘 제어된다.

- 텍스처링은 펨토초 또는 피코초 영역의 펄스 지속 시간을 가진 초단(ultra-short) 레이저로 수행할 수 있다. 일반적으로 200과 16000nm 사이에서 변하는 레이저 파장은 원하는 텍스처링 특성(캐비티, 패턴 등의 모양 및 치수)에 따라 선택된다.

- 레이저의 광기계적 환경은 전동 스테이지, 현미경 렌즈(및/또는 갈바노 스캐너 및/또는 마이크로스피어 단일층), 온라인 뷰잉 유닛(online viewing unit) 등을 포함한다.

- 바람직하게는, 캐비티는 코팅층과 기판 사이의 전이 동안 연속적인 프로파일을 갖는다. 이 연속적인 프로파일은 하나의 동일한 텍스처링 작업, 예를 들어 레이저 텍스처링 동안 코팅층과 기판에 캐비티를 형성함으로써 얻어질 수 있다. 연속적인 프로파일은 파면에 추구되는 모양의 제어를 개선한다. 실제로, 불연속성은 회절 또는 다른 원하지 않는 효과를 생성할 수 있다.

- 캐비티는 원형 단면을 가질 수 있다.

- 캐비티는 마지막 기판 방향으로 절대적으로 감소하는 단면적을 갖는다.

- 캐비티는 깊이에 따라 감소하는 단면적을 갖는, 축 평면에서 오목한 프로파일을 가질 수 있다.

- 캐비티는 축 평면에서 대칭적인 오목한 프로파일을 가질 수 있다.

- 캐비티는 축 평면에서 비대칭적인 오목한 프로파일을 가질 수 있다.

- 캐비티는 상이한 치수, 특히 상이한 직경, 폭 및/또는 깊이를 가질 수 있다.

- 캐비티의 치수는 주기적으로 변할 수 있다.

- 캐비티의 치수는 무작위가 아닌 정의된 규칙에 따라 변하는 가변 주기성을 가질 수 있다.

- 캐비티는 장치 표면에 걸쳐 무작위로 분포될 수 있다.

- 캐비티는 장치 표면에 걸쳐 규칙적인 배열(regular array)에 따라 분포될 수 있다.

- 캐비티는 삼각형, 사각형, 육각형 메쉬 등을 갖는 배열에 따라 분포될 수 있다.

- 캐비티는 장치 표면에 걸쳐 가변 주기성으로 분포될 수 있다.

- 가변 주기성은 무작위가 아닌 정의된 규칙에 따라 변한다.

- 가변 주기성은 규칙적으로 변한다.

- 캐비티는 장치의 중심과 엣지 사이에서 상이한 주기성을 가질 수 있다.

- 캐비티는 장치 중심에서 더 가까울 수 있다.

- 코팅층에서 캐비티는 20과 91% 사이의 밀도, 즉 20과 91% 사이의 공간을 채우는 비율을 갖는다. 91%의 비율은 육각형으로 배열되고 서로 접촉하는 캐비티에 대응한다.

- 장치는 기판 및 코팅과 상이한 재료로 이루어진 적어도 하나의 후방층을 포함할 수 있으며, 코팅은 기판의 제1 면에 형성되고, 후방층은 제1 면에 대향하는 기판의 제2 면에 형성된다.

- 후방층은, 예를 들어, 황화아연 ZnS 또는 기판 또는 코팅층에 대해 상술한 다른 재료로 이루어진다.

- 장치는 두 개의 면을 포함할 수 있고 각각은 코팅층 및 코팅층을 통해 연장되고 기판 또는 기판들 중 하나를 부분적으로 관통하는 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 갖는다.

- 장치는 코팅층 및 코팅층을 통해 연장되고 기판 또는 기판들 중 하나를 부분적으로 관통하는 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 갖는 제1 면, 및 본 발명에 따른 텍스처링이 없거나 제1 면의 텍스처링과 상이한 처리를 받거나 처리를 받지 않는 코팅층을 갖는 제2 면을 포함할 수 있다.

- 두 개의 면의 코팅층은 상이할 수 있다(재료, 두께 등).

- 장치의 면은 평행할 수 있고 아닐 수 있다. 예를 들어, 면은 경사진 평면에 배치될 수 있다. 다른 예에 따르면 면은 오목하거나 볼록할 수 있다.

본 발명은 또한 전자기 스펙트럼의 파장 범위에서 전자기 복사를 투과/반사하기에 적합한 광학 장치를 제조하는 방법을 목적으로 하며, 상기 방법은 적어도:

- 제1 재료로 이루어진 기판, 및 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 이루어진 코팅층의 적어도 하나의 조합을 형성하는 단계, 이어서

- 상기 장치에서 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 수행하는 단계를 포함하며,

상기 캐비티는 상기 코팅층을 통해 연장되고 상기 기판 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 광학 장치 분야에서 수많은 응용을 가질 수 있다:

- IR 응용 : 카메라, 렌즈, 광학 윈도우, 위장면, 미끼 등

- 가시광선 및 근적외선 응용 : 광학 윈도우, 렌즈, 이미징 장치 카메라용 미러, 레이저 라인, 레이저 쉐이핑 등

- 전파 응용 : 레이더 등

본 발명은 제한되지 않은 예로서만 주어지고 첨부된 도면을 참조하여 이루어진 후술된 설명을 읽을 때 가장 잘 이해될 것이다.
[도 1]은 실리콘 Si 기판, 비정질 탄소 DLC 코팅층 및 장치에서 캐비티를 형성하는 텍스처링을 포함하며, 캐비티는 코팅층을 통해 연장되고 기판 내로 부분적으로 가라앉는, 본 발명에 따른 장치의 개략적인 단면도이다.
[도 2]는 텍스처링되지 않은 Si 기판 및 텍스처링되지 않은 DLC 코팅으로 구성된 장치를 나타내는 도 1과 유사한 단면도이다.
[도 3]은 텍스처링되고 코팅되지 않은 Si 기판으로 구성된 장치를 나타내는 도 1과 유사한 단면도이다.
[도 4]는 텍스처링되지 않은 Si 기판 및 텍스처링된 DLC 코팅으로 구성된 장치를 나타내는 도 1과 유사한 단면도이다.
[도 5]는 텍스처링되지 않고 코팅되지 않은 Si 기판으로 구성된 장치를 나타내는 도 1과 유사한 단면도이다.
[도 6]은 도 1의 장치의 개략적인 평면도이다.
[도 7]은 도 1 내지 5의 장치 각각에 대해 파장(3 내지 15μm의 WL)에 따른 투과(0 내지 1의 T)의 변화를 나타내는 그래프이다.
[도 8]은 도 1과 2의 장치에 대한 장치의 표면에 복사의 입사각(0 내지 80°의 각도)에 따른 투과(a%로서의 T)의 변화를 나타내는 그래프이다.
[도 9]는 도 1과 2의 장치에 대한 입사각(0 내지 60°의 각도)에 따른 투과(a%로서의 T)의 변화를 나타내는 도 8과 유사한 그래프이다.
[도 10]은 본 발명에 따른 도 1의 장치에 대한 입사각(0 내지 80°의 각도) 및 파장(3 내지 15μm의 WL)에 따른 투과(a%로서의 T)의 변화를 나타내는 도면이다.
[도 11]은 도 2의 장치에 대한 도 10과 유사한 도면이다.
[도 12]는 셀렌화아연 ZnSe 기판 및 일부의 경우 이산화규소 SiO2 코팅층을 갖는, 도 1 내지 5와 같이 구성된, 다섯 개의 상이한 장치에 대한, 파장(0.8 내지 3μm의 WL)에 따른 투과(0.7 내지 1의 T)의 변화를 나타내는 도 7과 유사한 그래프이다.
[도 13]은 투과가 도 12에 도시된 두 개의 장치, 즉 텍스처링된 기판 및 텍스처링된 코팅을 포함하는 본 발명에 따른 장치 및 텍스처링되지 않은 기판 및 텍스처링되지 않은 코팅을 포함하는 장치에 대한, 도 9와 유사한 그래프이다.
[도 14]는 이산화규소 SiO2 기판 및 일부의 경우 불화마그네슘 MgF2 코팅층을 갖는, 도 1 내지 5와 같이 구성된, 다섯 개의 상이한 장치에 대한, 파장(0.3 내지 1μm의 WL)에 따른 투과(0.96 내지 1의 T)의 변화를 나타내는 도 7과 유사한 그래프이다.
[도 15]는 투과가 도 14에 도시된 두 개의 장치, 즉 텍스처링된 기판 및 텍스처링된 코팅을 포함하는 본 발명에 따른 장치 및 텍스처링되지 않은 기판 및 텍스처링되지 않은 코팅을 포함하는 장치에 대한, 도 9와 유사한 그래프이다.
[도 16]은 알루미나 Al2O3 기판 및 일부의 경우 이산화규소 SiO2 코팅층을 갖는, 도 1 내지 5와 같이 구성된, 다섯 개의 상이한 장치에 대한, 파장(0.3 내지 1μm의 WL)에 따른 투과(0.966 내지 1의 T)의 변화를 나타내는 도 7과 유사한 그래프이다.
[도 17]은 캐비티가 장치의 엣지보다 중심에서 더 가깝게 있어서 장치의 표면에 걸쳐 가변 주기성을 갖는, 본 발명에 따른 장치의 변형의 개략적인 평면도이다.
[도 18]은 캐비티는 대칭적인 오목한 프로파일을 가지며, 단면은 깊이에 따라 감소하고, 원통형의 프로파일이 아닌, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 19]는 캐비티는 비대칭적인 오목한 프로파일을 갖는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 20]은 캐비티는 가변 깊이를 갖는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 21]은 캐비티는 가변 직경을 갖는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 22]는 두 개의 기판 및 두 개의 코팅층이 교호하는 스택을 포함하고, 캐비티는 제1 코팅층 및 제1 기판에서만 형성되는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 23]은 두 개의 기판 및 두 개의 코팅층이 교호하는 스택을 포함하고, 캐비티는, 마지막 기판을 제외하고 부분적으로 가라 앉는, 스택을 통해 완전히 연장되는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 24]는 기판 및 코팅과 상이한 재료로 이루어진 후방층을 포함하는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 25]는 각각 기판, 코팅층 및 코팅층을 통해 연장되고 기판을 부분적으로 관통하는 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 포함하는 두 개의 면을 갖는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 26]은 코팅층 및 코팅층을 통해 연장되고 기판을 부분적으로 관통하는 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 포함하는 제1 면, 및 텍스처링되지 않거나 또는 제1 면의 텍스처링과 상이한 처리를 받는 코팅층을 포함하는 제2 면을 갖는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 27]은 각각 기판, 코팅층, 텍스처링 및 두 개의 기판 사이에 형성되는 중간층을 포함하는 두 개의 면을 갖는, 본 발명에 따른 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 28]은 장치의 가역성을 나타내는 스킴이다.
[도 29]는 복합 장치 및 두 개의 간단한 장치의 광학 동등성을 나타내는 스킴이다.
[도 30]은 후방층 뿐만 아니라, 두 개의 기판 및 두 개의 코팅층이 교호하는 스택을 포함하고, 캐비티는 제1 코팅층 및 제1 기판에서만 형성되는, 본 발명에 따른 장치의 변형을 나타내는, 도 2와 유사한 단면도이다.
[도 31]은 세 개의 상이한 장치, 두 개의 HfO2 기판층, 두 개의 SiO2 코팅층의 스택을 갖는 두 개의 장치 및 비정질 탄소 후방층에 대한, 파장(340 내지 840nm의 WL)에 따른 투과(T)의 변화를 나타내는, 도 7과 유사한 그래프이다.
[도 32]는 세 개의 상이한 장치, 즉 하나의 단일 비정질 탄소층으로 구성된 장치, 및 두 개의 Si3N4 기판층, 두 개의 SiO2 코팅층 및 ZnSe 후방층의 스택을 갖는, 하나의 텍스처링된 장치 및 하나의 텍스처링되지 않은 장치를 포함하는 두 개의 장치에 대한, 파장(1 내지 2.4μm의 WL)에 따른 투과(T)의 변화를 나타내는, 도 7과 유사한 그래프이다.
[도 33]은 투과가 도 32에 도시된 다층 장치에 대한, 도 9와 유사한 그래프이다.
[도 34]는 세 개의 상이한 장치, 즉 하나의 단일 비정질 탄소층으로 구성된 장치, 및 두 개의 TiO2 기판층, 두 개의 DLC 코팅층 및 하나의 Si 후방층의 스택을 갖는, 하나의 텍스처링된 장치 및 하나의 텍스처링되지 않은 장치를 포함하는 두 개의 장치에 대한, 파장(7 내지 15μm의 WL)에 따른 투과(T)의 변화를 나타내는, 도 7과 유사한 그래프이다.
[도 35]는 투과가 도 34에 도시된 두 개의 다층 장치에 대한, 도 9와 유사한 그래프이다.
[도 36]은 세 개의 상이한 장치, 즉 하나의 단일 비정질 탄소층으로 구성된 장치, 및 두 개의 TiO2 기판층, 두 개의 DLC 코팅층 및 하나의 Si 후방층의 스택을 가진, 하나의 텍스처링된 장치 및 하나의 텍스처링되지 않은 장치를 포함하는 두 개의 장치에 대한, 파장(7 내지 15μm의 WL)에 따른 투과(T)의 변화를 나타내는, 도 7과 유사한 그래프이다.
[도 37]은 투과가 도 36에 도시된 두 개의 다층 장치에 대한, 도 9와 유사한 그래프이다.

도 1 및 도 6에서, 본 발명에 따른 반사 방지 광학 장치(1)가 도시된다.

장치 (1)는 7 ㎛ 내지 15㎛(LWIR)의 원적외선 파장 범위에서 전자기 복사를 투과하는 데 적합하다.

장치(1)는 예를 들어 1 또는 2mm의 두께(E10)를 갖는 실리콘 Si 기판(10)을 포함한다. 기판(10)은 굴절률 n = 3.34 이며, 상기 파장 범위에서 투명하다.

장치(1)는 DLC라고도하는, 1425nm의 두께(E20)를 갖는 비정질 탄소 코팅층(20)을 포함한다. DLC는 굴절률 n = 1.8 이며, 상기 파장 범위에서 투명하다.

장치(1)는 코팅층(20)을 통해 연장되고 기판(10) 내로 부분적으로 가라앉는 별개의 캐비티(31)를 형성하는 표면 텍스처링(30)을 포함한다. 캐비티(31)는 장치 (1)의 표면에 걸쳐 규칙적인 배열을 따라 분포된다. 캐비티(31)는 2 ㎛의 주기성(L31), 1.6㎛의 직경(D31) 및 약 2.34㎛의 깊이(P31)를 갖는다. 캐비티(31)는 기판 (10)의 두께(E10)보다 훨씬 더 적은, 915nm의 깊이(P11)를 갖는 텍스처링된 층(11)에서, 기판(10) 내로 관통한다. 텍스처링(30)은 제어된 방식으로, 기판(10)의 텍스처링된 층(11)에서 유효 굴절률을 낮출 수 있다.

텍스처링(30)은 코팅층(20)을 통해 연장되고 기판(10) 내로 부분적으로 가라앉는데 적합한 임의 유형의 기술, 예를 들어 레이저 어블레이션(laser ablation), 포토 리소그래피, 나노-프린팅 등에 의해 수행될 수 있다. 레이저 텍스처링은 상대적으로 저렴하고 잘 제어된다. 특히, 텍스처링(30)은 펨토초 또는 피코초 영역에서 펄스 지속시간을 갖는, 초단 레이저에 의해 수행될 수 있다. 일반적으로 200과 16000nm 사이에서 변하는 레이저의 파장은 캐비티(31), 패턴, 주기성 등의 모양 및 치수와 같은, 원하는 텍스처링(30)의 특성에 따라 선택되어야 한다.

다음 참조를 참조하여 레이저 시스템을 구성할 수 있다.

- Yu (2013), "자외선 다광자 이온화에 의해 개시된 펨토초 레이저 나노 가공(Femtosecond laser nanomachining initiated by ultraviolet multiphoton ionization)", 옵틱스 익스프레스.

- Sedao (2012), "콘텍트 마이크로 렌즈 배열에 의한 넓은 영역 레이저 표면 마이크로/나노패터닝(Large area laser surface micro/nanopatterning by contact microsphere lens arrays)" 응용 물리학 A.

도 2 내지 도 5에서, 본 발명에 따르지 않은 상이한 장치(2, 3, 4, 5)가 도시된다. 하기 상세한 차이점을 제외하고, 기판(10), 코팅층(20) 및 텍스처링(30)은 상술된 장치(1)와 동일한 특성을 갖는다.

도 2에서, 장치(2)는 둘 다 텍스처링되지 않은 실리콘 Si 기판(10) 및 DLC 코팅(20)으로 구성된다.

도 3에서, 장치(3)는 텍스처링되었지만 코팅되지 않은 실리콘 Si 기판(10)으로 구성된다. 장치(3)의 기판(10)은 장치(1)와 동일한 두께를 갖는다. 캐비티(31)는 두 개의 장치(1,3)에 대해 동일한 깊이(P31)를 갖는다.

도 4에서, 장치(4)는 텍스처링되지 않은 실리콘 Si 기판(10) 및 텍스처링된 DLC 코팅(20)으로 구성된다. 캐비티(31)는 코팅(20)을 통해 연장되지만, 기판(10) 내로 관통하지 않는다.

도 5에서, 장치(5)는 텍스처링되지 않고 코팅되지 않은 Si 기판(10)으로 구성된다. 장치(3)의 기판(10)은 장치(1)의 기판(10)과 동일한 두께를 갖는다.

도 7에서, 그래프는 장치(1, 2, 3, 4, 5)에 대한, 파장(WL)에 따른 투과 (T1, T2, T3, T4, T5)의 변화를 나타내는 다섯 개의 곡선을 포함한다. X 축에서, 파장(WL)은 3에서 15μm로 변한다. Y 축에서, 투과(T)는 0에서 1까지 변한다.

- 투과 곡선(T1)은 도 1 및 도 6에 도시된 본 발명에 따른 장치(1)에 해당한다.

- 투과 곡선(T2)은 도 2에 도시된 장치(2)에 해당한다.

- 투과 곡선(T3)은 도 3에 도시된 장치(3)에 해당한다.

- 투과 곡선(T4)은 도 4에 도시된 장치(4)에 해당한다.

- 투과 곡선(T5)은 도 5에 도시된 장치(5)에 해당한다.

도 7의 그래프에 도시된 바와 같이, 스펙트럼 폭 및 최대 투과(따라서 최소 흡수)에서, 장치(1)의 투과(T1)는 각 장치(2, 3, 4, 5)에 대해 개선된다.

투과(T1, T3)는, 기판(10) 내로 관통하는 캐비티(31)의 깊이에 연결될 수 있는, 약 3 내지 5μm에서 중단(interruption)을 갖는다.

도 8 및 도 9에서, 그래프는 장치(1, 2)에 대한 입사각(Angle)에 따라 투과(T1, T2)의 변화를 나타내는 두 개의 곡선을 포함한다. 각도 투과 폭은 장치(2)보다 장치(1)에 대해 더 크다는 것에 유의한다.

도 10 및 도 11에서, 도면은 파장(WL)에 따른 투과 (T1, T2) 및 입사각(Angle)의 변화를 도시한다. 투과(T1, T2)의 변화는 색조로 2D로 도시된다. 투과 범위는 약 3 내지 5μm의 파장(WL)을 제외하고 장치(2)보다 장치(1)에서 더 크다는 것에 유의한다.

장치(1)의 구조는 기판(10)의 텍스처링되지 않은 일부의 위에 놓이는, 기판(10)의 텍스처링된 층(11) 및 텍스처링된 코팅층(20)을 포함하는 2-층 시스템을 형성한다.

텍스처링(30) 덕분에, 장치(1)의 구조는 장치(2, 3, 4, 5)에 대해 개선된 반사 방지 성능을 얻을 수 있게 한다.

장치(1)의 반사 방지 성능은 다수개의 중첩 코팅층(20)을 포함하는 다층 시스템의 반사 방지 성능과 비교된다. 텍스처링(30)의 수행은 실용적이거나 바람직하고, 다층 코팅의 응용이 불가능한 경우, 특히 유리하다.

도 12에서, 도 7과 유사한 그래프가 도시되며, 셀렌화아연 ZnSe 기판(10)에 증착된 이산화규소 SiO2 코팅층(20)을 갖는, 도 1 내지 5와 같이 구성된 다섯 개의 장치(1, 2, 3, 4, 5)에 대해, 투과(T1, T2, T3, T4, T5)의 변화를 보여준다. X 축에서, 파장(WL)은 근적외선 및 중적외선 범위에서, 0.8에서 3μm로 변한다. Y 축 에서, 투과(T)는 0.7에서 1로 변한다.

장치(1, 2, 3, 4, 5)의 경우, 셀렌화아연 ZnSe 기판(10)은 굴절률 n = 2.46을 갖는다.

장치(1, 2, 4)의 경우, 이산화규소 SiO2 코팅층(20)은 230nm의 두께(E20)와 굴절률 n = 1.44를 갖는다.

장치(1, 3, 4)의 경우, 캐비티(31)는 320nm의 주기성(L31)과 265nm의 직경(D31)을 갖는다.

장치(1, 4)의 경우, 캐비티(31)는 약 400nm의 깊이(P31)를 갖는다.

장치(1)는 0.8과 3μm 사이의 근적외선 및 중적외선 파장 범위에서 전자기 복사의 투과에 적합하다.

도 12의 그래프에 도시된 바와 같이, 장치(1)의 투과(T1)는 스펙트럼 폭 및 최대 투과(따라서 최소 흡수)에서 장치(2, 3, 4, 5)의 각각에 대해 개선된다.

도 13에서, 그래프는 도 12와 일렬로 상술된, 장치(1, 2)의 경우, 입사각(Angle)에 따라, 투과(T1, T2)의 변화를 나타내는 두 개의 곡선을 포함한다. 각도 투과 폭은 장치(2)보다 장치(1)에서 더 크다는 것에 유의한다.

도 14에서, 도 7과 유사한 그래프가 도시되며, 이산화규소 SiO2 기판(10)에 증착된 불화마그네슘 MgF2 코팅층(20)을 갖는, 도 1 내지 5와 같이 구성된 다섯 개의 장치(1, 2, 3, 4, 5)에 대해, 투과 (T1, T2, T3, T4, T5)의 변화를 보여준다. X 축에서, 파장(WL)은 가시광선, 근적외선 및 중적외선 범위에서, 0.3에서 1μm로 변한다. Y 축에서, 투과(T)는 0.96에서 1로 변한다.

장치(1, 2, 3, 4, 5)의 경우, 이산화규소 SiO2 기판(10)은 굴절률 n = 1.44를 갖는다.

장치(1, 2, 4)의 경우, 불화마그네슘 MgF2 코팅층(20)은 57nm의 두께(E20)와 굴절률 n = 1.38을 갖는다.

장치(1, 3, 4)의 경우, 캐비티(31)는 202nm의 주기성(L31)과 160nm의 직경 (D31)을 갖는다.

장치(1, 4)의 경우, 캐비티(31)는 약 94nm의 깊이(P31)를 갖는다.

장치(1)는 0.38과 0.78μm 사이의 가시 파장 범위에서 전자기 복사를 투과하는 데 적합하다.

도 14의 그래프에 도시된 바와 같이, 장치(1)의 투과(T1)는 스펙트럼 폭 및 최대 투과(따라서 최소 흡수)에서 장치(2, 5)의 투과(T2, T5)에 대해 개선된다. 그러나, 장치(1)의 투과(T1)는 장치(3, 4)의 투과(T3, T4)에 비교적 가깝다.

도 15에서, 그래프는 도 14에 따라 상술된 장치(1, 2)에 대해, 입사각(Angle)에 따른 투과(T1, T2)의 변화를 나타내는 두 개의 곡선을 포함한다. 각도 투과 폭은 장치(2)보다 장치(1)에서 더 크다는 것에 유의한다.

도 16에서, 도 7과 유사한 그래프가 도시되며, 알루미나 Al2O3 기판(10)에 증착된 이산화규소 SiO2 코팅층(20)을 갖는, 도 1 내지 5와 같이 구성된 다섯 개의 장치(1, 2, 3, 4, 5)에 대해, 투과(T1, T2, T3, T4, T5)의 변화를 보여준다. x축에서, 파장(WL)은 가시광선, 근적외선 및 중적외선 범위에서 0.3에서 1μm까지 변한다. y축에서, 투과(T)는 0.96에서 1까지 변한다.

장치(1, 2, 3, 4, 5)의 경우, 알루미나 Al2O3 기판(10)은 굴절률 n = 1.69를 갖는다.

장치(1, 2, 4)의 경우, 이산화규소 SiO2 코팅층(20)은 83nm의 두께(E20)와 굴절률 n = 1.44를 갖는다.

장치(1, 3, 4)의 경우 캐비티(31)는 176nm의 주기성(L31)과 159nm의 직경(D31)을 갖는다.

장치(1, 4)의 경우 캐비티(31)는 약 156nm의 깊이(P31)를 갖는다.

장치(1)는 0.3과 1μm 사이의 가시광선, 근적외선 및 중적외선 파장 범위에서 전자기 복사를 투과하는 데 적합하다.

도 16의 그래프에 도시된 바와 같이, 장치(1)의 투과(T1)는 특히 근적외선 및 중적외선 파장 범위에 대해, 스펙트럼 폭 및 최대 투과(따라서 최소 흡수)에서, 장치(2, 3, 4, 5)의 각각에 대해 개선된다.

본 발명에 따른 장치(1)의 다른 변형은 도 17 내지 37에 도시된다. 간단하게, 상술된 제1 실시예의 구성 요소와 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 갖는다.

도 17에서, 캐비티(31)는 가변 주기성으로 장치(1)의 표면에 분포된다. 이 가변 주기성은 무작위가 아니라 정의된 규칙에 따라 변한다. 캐비티(31)는 분리되어 서로 연통하지 않는다. 변화는 제어되며, 이는 장치(1)의 불규칙한 표면 상태 및/또는 텍스처링 방법의 부정확성 때문이 아니다. 주기성은 장치(1)의 중심과 엣지 사이에서 상이하다. 캐비티(31)는 엣지보다 중심에서 더 가깝다.

도 18에서, 캐비티(31)는 직경(D31)과 단면적이 깊이(P31)에 따라 감소하는, 축 평면에서 대칭적인 오목한 프로파일을 갖는다.

도 19에서, 캐비티(31)는 더 큰 치수(D31)와 단면적이 깊이(P31)에 따라 감소하는, 축 평면에서 비대칭적인 오목한 프로파일을 갖는다. 단면적이 원형인 경우, 최대 치수(D31)는 직경이고, 원형이 아닌 경우 그렇지 않으며, 최대 치수(D31)는 길이이다. 실제로, 텍스처링(30)은 입사 복사의 방향에 따라 상이한 광학 효과를 생성한다. 이 현상은 캐비티(31)의 비대칭에 의해 강화된다.

도 20에서, 캐비티(31)은 상이한 깊이(P31a, P31b)를 갖는다.

도 21에서, 캐비티(31)은 상이한 직경(D31a, D31b)을 갖는다.

도 22에서, 장치(1)는 두 개의 기판(10) 및 두 개의 코팅층(20)이 교호하는 스택을 포함한다. 캐비티(31)는 입사 복사를 받으며, 상측에 배향된, 기판(10) 및 코팅층(20)의 제1 조합(10+20)에서만 형성된다. 다층, 반사 방지 광대역 장치(1)의 경우, 이 솔루션은 텍스처링되지 않은 다층 장치에 비해, 파면의 보정을 개선할 수 있다. 또한, 이 솔루션은 후술하는 바와 같이, 캐비티(31)에 의해 모든 층(20, 30)이 연장되는 다층 장치에 대한 시간 절약을 나타낸다.

도 23에서, 장치(1)는 또한 두 개의 기판(10) 및 두 개의 코팅층(20)이 교호하는 스택을 포함한다. 캐비티(31)는 부분적으로 가라앉는 마지막 기판(10)을 제외하고, 스택을 통해 완전히 연장된다.

도 24에서, 장치(1)는 기판(10) 및 코팅층(20)과 상이한 재료로 이루어진 후방층(40)을 포함한다. 코팅(20)은 기판(10)의 제1 면에 형성되는 반면, 후방층(40)은 제1 면에 대향하는 기판(10)의 제2 면에 형성된다. 후방층(40)은 코팅층(20)과 상이한 기능을 갖는다. 예를 들어, 반사 방지 장치(1)의 경우, 이 후방층(40)은 후면에서 반사 방지 및 기계적 기능을 보장할 수 있는 반면 코팅층(20)은 광대역 반사 방지 기능을 갖는다. 다른 예에 따르면, 미러 장치(1)의 경우, 이 후방층(40)은 복사의 일부를 반사하도록 설계될 수 있다.

도 25에서, 장치(1)는 중앙 기판(10)과 함께 본 발명에 따라 구성된 두 개의 면을 포함한다. 각 면은 코팅층(20) 및 코팅층(20)을 통해 연장되고 기판(10)을 부분적으로 관통하는 캐비티(31)를 형성하는 텍스처링(30)을 포함한다. 두 개의 코팅층(20)은 동일하거나 상이할 수 있다(재료, 두께 등).

도 28에 도시된 바와 같이, 회절 차수가 없는 경우, 장치(1)의 표면 거동은 광로의 방향에 의존하지 않는다. 즉, 공기에서 장치(1)로 또는 장치(1)에서 공기로 빛의 통과 방향이 장치(1)의 반사 및 투과 레이트를 변경하지 않는다. 도 28은 이러한 조건에서 장치(1)의 방향이 무엇이든지 입사광 복사(I)에 대해 반사광 복사(R)와 투과광 복사(T)가 동일함을 개략적으로 보여준다.

게다가, 도 29에 도시된 바와 같이, 빛의 간섭 길이가 장치(1)의 두께를 초과하지 않는 경우, 도 25에 도시된 장치(1)는 병치되었을 두 개의 독립적인 단순 장치(1a, 1b)의 조립으로 고려될 수 있다. 도시된 장치(1)의 투과 레이트는 이 두 개의 독립적인 단순 장치의 투과 레이트를 곱한 것이다.

이 구성은 광학 시스템에 이중 파면 보정 장치가 장착되므로 장치(1)의 성능을 향상시킬 수 있다. 이 솔루션은 제1 장치에 추가로 제2 장치를 추가하는 대신, 하나의 동일한 장치(1)의 두 개의 면을 사용하여 파면을 두 번 정확하게 보정할 수 있으므로, 파면의 보정을 개선하는 데 유리하다. 전체 부피는 보통으로 유지된다.

도 26에서, 장치(1)는 코팅층(20) 및 기판(10)을 부분적으로 관통하는 텍스처링(30)을 갖는, 본 발명에 따라 구성된 제1 면 및 텍스처링되지 않거나 처리되지 않거나 제1 면의 처리와 상이한 처리를 받는, 코팅층(20)을 갖는 제2 면을 포함한다. 주어진 설명에 따르면, 도 25, 28 및 29를 참조하면, 이 구성은 두 개의 추가 장치(1)의 등가물을 갖는 것을 가능하게 한다. 제2 면은 처리 또는 텍스처링 측면에서 적합하고, 이 솔루션은 하나 이상의 파장 범위(들)에 대해 원하는 효과(들)를 선택하게 할 수 있다. 제1 예에서, 예를 들어 V-형 반사 방지 처리 및 광대역 반사 방지 처리와 같은 상이한 처리가 하나의 동일한 파장 범위에 적용될 수 있다. 제2 예에 따르면, 상이한 파장 범위에서 상이한 처리가 적용될 수 있다. 제3 예에 따르면, 하나의 동일한 처리가 두 개의 개별, 병치 또는 중첩 파장 범위에 적용될 수 있다. 각 면에서 처리되는 두 개의 파장 범위가 병치되거나 중첩되는 경우 장치(1)는 단일 면 장치보다 더 넓은 범위를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 각 면에 의해 처리되는 두 개의 파장 범위가 별개인 경우, 장치(1)는 필터의 역할을 보장할 수 있다. 특정 적용에 따르면, 제1 검출기와 관련된 제1 파장 범위에 대한 제1 파면 보정 처리, 및 제2 검출기와 관련된 제2 파장 범위에 대한 제2 파면 보정 처리를 가질 수 있다.

도 27에서, 장치(1)는 중앙층(20/40)과 함께, 본 발명에 따라 구성된 두 개의 면을 포함한다. 각 면은 코팅층(20) 및 코팅층(20)을 통해 연장되고 기판(10)을 부분적으로 관통하는 캐비티(31)를 형성하는 텍스처링(30)을 포함한다. 두 개의 면의 기판(10) 및 코팅층(20)은 동일하거나 상이할 수 있다(재료, 두께 등).

도 30에서, 장치(1)는 후방층(40)뿐만 아니라, 코팅(20) 및 기판(10)의 두 개의 스택을 포함한다. 캐비티(31)는 입사 복사를 받는, 상측에 배향된, 기판(10) 및 코팅층(20)의 제1 조합(10+20)에서만 형성된다. 이러한 구성으로부터, 여러 테스트가 수행되었다.

제1 테스트는 350nm과 750nm 사이의 가시 범위의 파장에 관한 것이다. 장치(1)는 다음과 같이 구성된다:

- 기판(10)은 HfO2로 이루어지고, 코팅(20)은 SiO2로 이루어지며, 및 후방층(40)은 비정질 탄소로 이루어진다;

- 제1 코팅 두께(E201)는 98nm이다;

- 제1 기판 두께(E101)는 409nm이다;

- 제2 코팅 두께(E202)는 174nm이다;

- 제2 기판 두께(E102)는 73nm이다;

- 후방층(40)의 두께는 부여되지 않는다;

- 텍스처링(30)의 캐비티(31)는 377nm의 깊이를 가지므로, 제1 코팅층(20)을 통해 연장되고 제1 기판층(10) 내로 부분적으로 가라앉는다. 이들은 직경이 138nm인 원형이며 174nm 간격으로 정사각형 매트릭스를 따라 규칙적으로 분포된다.

도 31은 이 장치(1)의 투과 곡선(T3)을 다음과 비교하여 보여준다:

- 기판(10), 코팅(20) 및 후방층(40)의 동일한 스택을 포함하지만 텍스처링(30)이 없는 장치의 투과 곡선(T2);

- 비정질 탄소층만 포함하는 장치의 투과 곡선(T1);

위의 구성에 따른 장치(1)는 두 개의 다른 구성에 비해 훨씬 더 넓은 파장 범위에 걸쳐 개선된 투과를 얻을 수 있음을 분명히 알 수 있다.

제2 테스트는 1과 2μm 사이의 근적외선 파장과 관련이 있다. 장치(1)는 다음과 같이 구성된다:

- 기판(10)은 Si3N4로 이루어지고 코팅(20)은 SiO2로 이루어지고 후방층(40)은 ZnSe로 이루어진다;

- 제1 코팅 두께(E201)는 228nm이다;

- 제1 기판 두께(E101)는 452nm이다;

- 제2 코팅 두께(E202)는 461nm이다;

- 제2 기판 두께(E102)는 166nm이다;

- 후방층(40)의 두께는 부여되지 않는다;

- 텍스처링(30)의 캐비티(31)는 351nm의 깊이를 가지므로 제1 코팅층(20)을 통해 연장되고 제1 기판층(10) 내로 부분적으로 가라앉는다. 캐비티(31)는 직경이 255nm인 원형이며 320nm 간격으로 정사각형 매트릭스를 따라 규칙적으로 분포된다.

도 32 및 33은 이 장치(1)의 투과 곡선(T3)을 다음과 비교하여 보여준다.

- 기판(10), 코팅(20) 및 후방층(40)의 동일한 스택을 포함하지만 텍스처링(30)이 없는 장치의 투과 곡선(T2);

- 비정질 탄소층만 포함하는 장치의 투과 곡선(T1) (도 32에서만);

도 32에서, 위의 구성에 따른 장치(1)가 두 개의 다른 구성에 비해 훨씬 더 넓은 파장 범위에 걸쳐 개선된 투과를 얻을 수 있음을 분명히 알 수 있다.

도 33에서 장치(1)에 대한 광 복사의 입사각에 따라, 장치(1)의 투과(T3)는 투과(T2)에 비해 개선됨을 알 수 있다.

제3 테스트는 7과 15μm 사이의 중적외선 파장과 관련이 있다. 장치(1)는 다음과 같이 구성된다:

- 기판(10)은 TiO2로 이루어지고, 코팅(20)은 DLC로 이루어지며, 후방층(40)은 Si로 이루어진다;

- 제1 코팅 두께(E201)는 1393nm이다;

- 제1 기판 두께(E101)는 541nm이다;

- 제2 코팅 두께(E202)는 2843nm이다;

- 제2 기판 두께(E102)는 838nm이다;

- 후방층(40)의 두께는 부여되지 않는다;

- 텍스처링(30)의 캐비티(31)는 1934nm의 깊이를 가지므로 제1 코팅층(20)을 통해 연장되고 제1 기판층(10) 내로 부분적으로 가라앉는다. 캐비티(31)는 직경이 1600nm인 원형이며 2000nm 간격으로 정사각형 매트릭스를 따라 규칙적으로 분포된다.

도 34 및 35는 이 장치(1)의 투과 곡선(T3)을 다음과 비교하여 보여준다.

- 기판(10), 코팅(20) 및 후방층(40)의 동일한 스택을 포함하지만 텍스처링(30)이 없는 장치의 투과 곡선(T2);

- 비정질 탄소층만 포함하는 장치의 투과 곡선(T1) (도 34에서만);

도 34에서, 위의 구성에 따른 장치(1)가 두 개의 다른 구성에 비해 훨씬 더 넓은 파장 범위에 걸쳐 개선된 투과를 얻을 수 있음을 분명히 알 수 있다.

도 35에서, 장치(1)에 대한 광 복사의 입사각에 따라, 장치(1)의 투과(T3)는 투과(T2)에 비해 개선됨을 알 수 있다.

제4 테스트는 또한 7과 15μm 사이의 중적외선 파장과 관련이 있다. 장치(1)는 다음과 같이 구성된다:

- 기판(10)은 TiO2로 이루어지고 코팅(20)은 DLC로 이루어지며 후방층(40)은 Si로 이루어진다;

- 제1 코팅 두께(E201)는 1054nm이다;

- 제1 기판 두께(E101)는 2160nm이다;

- 제2 코팅 두께(E202)는 142nm이다;

- 제2 기판 두께(E102)는 1293nm이다;

- 후방층(40)의 두께는 부여되지 않는다;

- 텍스처링(30)의 캐비티(31)는 1968nm의 깊이를 가지므로 제1 코팅층(20)을 통해 연장되고 제1 기판층(10) 내로 부분적으로 가라앉는다. 캐비티(31)는 직경이 1600nm인 원형이며 2000nm 간격으로 정사각형 매트릭스를 따라 규칙적으로 분포된다.

도 36과 37은 이 장치(1)의 투과 곡선(T3)을 다음과 비교하여 보여준다.

- 기판(10), 코팅(20) 및 후방층(40)의 동일한 스택을 포함하지만 텍스처링(30)이 없는 장치의 투과 곡선(T2);

- 비정질 탄소층만 포함하는 장치의 투과 곡선(T1) (도 36에서만);

도 36에서 위의 구성에 따른 장치(1)가 두 개의 다른 구성에 비해 훨씬 더 넓은 파장 범위에 걸쳐 개선된 투과를 얻을 수 있음을 분명히 알 수 있다.

도 37에서, 장치(1)에 대한 광 복사의 입사각에 따라, 장치(1)의 투과(T3)는 투과(T2)에 비해 개선됨을 알 수 있다.

또한, 장치(1)는 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 도 1 내지 도 37과 상이하게 형성될 수 있다. 게다가, 상술한 상이한 실시예 및 변형의 기술적 특징은 완전히 또는 일부에 대해 함께 결합될 수 있다. 따라서, 장치(1)는 비용, 기능성 및 성능 면에서 적합해질 수 있다.

Claims (16)

1. 전자기 스펙트럼의 파장 범위에서 전자기 복사를 투과/반사하기에 적합한 광학 장치(1)로서, 상기 장치(1)는 적어도:
   - 제1 재료로 이루어진 하나의 기판(10),
   - 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 이루어진 하나의 코팅층(20), 및
   - 상기 장치(1)에서 캐비티(31)를 형성하는 표면 텍스처링(30)을 포함하며,
   상기 캐비티(31)는 상기 코팅층(20)을 통해 연장되고 상기 기판(10) 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 캐비티(31)는 상기 코팅층(20)과 상기 기판(10) 사이에서 연속적인 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 캐비티(31)는 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티(31)는 깊이에 따라 감소하는 단면적을 갖는, 축 평면에서 오목한 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티(31)는 축 평면에서 대칭적인 오목한 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티(31)는 축 평면에서 비대칭적인 오목한 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티(31)는 상기 장치(1)의 표면에 걸쳐 규칙적인 배열(regular array)에 따라 분포되는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 캐비티(31)는 무작위가 아닌 정의된 규칙에 따라 변하는 가변 주기성(periodicity), - 예를 들어 상기 장치(1)의 중심과 엣지 사이의 상이한 주기성으로 상기 장치(1)의 표면에 걸쳐 분포되는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   제1 코팅층(20)과 제1 기판(10)의 적어도 하나의 제1 조합(10+20) 및 마지막 코팅층(20)과 마지막 기판(10)의 마지막 조합(10+20)을 포함하는, 다수개의 기판(10)들 및 코팅층(20)들이 교호하는 스택을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 캐비티(31)는 상기 제1 조합(10+20)에서만 형성되는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 캐비티(31)가 부분적으로 가라앉는 상기 마지막 기판(10)을 제외하고, 상기 스택을 통해 완전히 연장되는 것, 그리고 상기 캐비티(31)가 상기 마지막 기판(10)의 방향으로 절대적으로 감소하는 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
12. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스택은 상기 제1 조합(10+20)과 상기 마지막 조합(10+20) 사이의 적어도 하나의 중간 조합(10+20)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(10) 및 상기 코팅(20)과 상이한 재료로 이루어진 적어도 하나의 후방층(40)을 포함하고, 상기 코팅(20)은 상기 기판(10)의 제1 면에 형성되며, 상기 후방층(40)은 상기 제1 면에 대향하는 상기 기판(10)의 제2 면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    각각 코팅층(20) 및 상기 코팅층을 통해 연장되고 상기 기판 또는 상기 기판들 중 하나를 부분적으로 관통하는 캐비티(31)를 형성하는 표면 텍스처링(30)을 갖는, 두 개의 면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
15. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅층(20) 및 상기 코팅층(20)을 통해 연장되고 상기 기판(10) 또는 상기 기판(10)들 중 하나를 부분적으로 관통하는 캐비티(31)를 형성하는 표면 텍스처링(30)을 갖는 제1 면, 및 텍스처링되지 않거나 처리되지 않거나 또는 상기 제1 면의 상기 텍스처링과는 상이한 처리를 받는 코팅층(20)을 갖는 제2 면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 장치(1).
16. 전자기 스펙트럼의 파장 범위에서 전자기 복사를 투과/반사하기에 적합한 광학 장치의 제조 방법으로서, 상기 방법은 적어도:
    - 제1 재료로 이루어진 기판, 및 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 이루어진 코팅층의 적어도 하나의 조합을 형성하는 단계, 이어서
    - 상기 장치에서 캐비티를 형성하는 표면 텍스처링을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 캐비티는 상기 코팅층을 통해 연장되고 상기 기판 내로 부분적으로 가라앉는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.

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