RU218707U1 - Multi-layer anti-reflective coating - Google Patents
Multi-layer anti-reflective coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU218707U1 RU218707U1 RU2023110027U RU2023110027U RU218707U1 RU 218707 U1 RU218707 U1 RU 218707U1 RU 2023110027 U RU2023110027 U RU 2023110027U RU 2023110027 U RU2023110027 U RU 2023110027U RU 218707 U1 RU218707 U1 RU 218707U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- refractive index
- layers
- optical
- coating
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к области оптического приборостроения, в частности к оптическим покрытиям, и может быть использована для создания многослойных покрытий с низким коэффициентом отражения от преломляющих поверхностей на защитных стеклах оптико-электронных приборов, с целью защиты прибора от обнаружения, без ущерба для общего светопропускания прибора, работающего в видимой области. Многослойное просветляющее покрытие, сформированное на оптическом элементе, имеющем показатель преломления n=1,51, состоящее из слоев диэлектрических материалов, причем слой, граничащий с воздухом, имеет минимальный показатель преломления. Покрытие состоит из пятнадцати слоев, оптические толщины которых не равны между собой, слой, граничащий с воздухом, выполнен из фторида магния с показателем преломления n=1,35, четные слои выполнены из оксида циркония с показателем преломления 1,87<n<2,1, нечетные слои выполнены из оксида кремния с показателем преломления 1,45<n<1,51. Технический результат заключается в получении структуры многослойного просветляющего покрытия с низким коэффициентом отражения 3-х длин волн 0,9 мкм, 1,067 мкм и 1,54 мкм с одновременным обеспечением высокого светопропускания в видимой области спектра. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области оптического приборостроения, в частности к оптическим покрытиям, и может быть использована для создания многослойных покрытий с низким коэффициентом отражения от преломляющих поверхностей на защитных стеклах оптико-электронных приборов, с целью защиты прибора от обнаружения, без ущерба для общего светопропускания прибора, работающего в видимой области.The utility model relates to the field of optical instrumentation, in particular to optical coatings, and can be used to create multilayer coatings with a low reflection coefficient from refractive surfaces on protective glasses of optoelectronic devices in order to protect the device from detection, without compromising the overall light transmission of the device operating in the visible region.
Известно, что любой оптический прибор, используемый для наблюдения, может давать обратный блик - отражение, попадающее в объектив оптического излучения от оптических элементов прибора. Обратный блик позволяет определить местонахождение наблюдателя и/или прибора. Световые лучи, отраженные от отражающей поверхности, расположенной вблизи от фокальной поверхности объектив, коллимируются при обратном прохождении через этот объектив и распространяются в направлении источника света.It is known that any optical device used for observation can give a back glare - a reflection that enters the lens of optical radiation from the optical elements of the device. The back glare allows you to determine the location of the observer and/or instrument. Light rays reflected from a reflective surface located near the focal surface of the lens are collimated when passing back through this lens and propagate in the direction of the light source.
Для ослабления обратных бликов можно использовать различные светозащитные бленды, которые кроме этого снижают помехи в оптико-электронных приборах, обусловленные попаданием прямого или рассеянного света, или других оптических помех в объектив прибора (например, RU 2073903).To reduce back glare, you can use various light-shielding hoods, which also reduce interference in optoelectronic devices caused by direct or scattered light, or other optical interference in the lens of the device (for example, RU 2073903).
Недостатком бленд является то, что в пределах используемого поля зрения прибора они не эффективны, а также они имеют достаточно большие габаритные размеры.The disadvantage of hoods is that they are not effective within the used field of view of the device, and they also have rather large overall dimensions.
Известно устройство защиты оптических и оптико-электронных приборов от лазерного излучения RU 202878, представляющее собой оптическую насадку на оптический или оптико-электронный прибор, содержащую оптический фильтр. Оптический фильтр выполнен в виде плоскопараллельного диска и является фильтром, пропускающим длины волн в видимой части электромагнитного спектра и не пропускающим длины волн ИК части спектра, при этом оптический фильтр установлен между двух скошенных шайб, оправки, в которой закрепляются указанные шайбы с фильтром, и которая закрепляется перед передней линзой оптического или оптико-электронного прибора. При этом оптический фильтр представляет собой плоскопараллельный диск из оптического кварцевого стекла с нанесенным на одну из его поверхностей многослойным напылением. Напыление обеспечивает антибликовость и просветление оптического фильтра в видимой части электромагнитного спектра. Напыление обеспечивает высокий коэффициент отражения оптического фильтра в ИК части электромагнитного спектра.A device for protecting optical and optoelectronic devices from laser radiation RU 202878 is known, which is an optical attachment for an optical or optoelectronic device containing an optical filter. The optical filter is made in the form of a plane-parallel disk and is a filter that transmits wavelengths in the visible part of the electromagnetic spectrum and does not transmit wavelengths of the IR part of the spectrum, while the optical filter is installed between two beveled washers, a mandrel in which the indicated washers with a filter are fixed, and which is fixed in front of the front lens of an optical or optoelectronic device. In this case, the optical filter is a plane-parallel disk made of optical quartz glass with multilayer sputtering deposited on one of its surfaces. Sputtering provides antiglare and antireflection of the optical filter in the visible part of the electromagnetic spectrum. Sputtering provides a high reflection coefficient of the optical filter in the IR part of the electromagnetic spectrum.
Ввиду того, что в данном патенте отсутствуют примеры конкретной реализации многослойного напыления, которое обеспечивает антибликовость и просветление или высокий коэффициент отражения в ИК части электромагнитного спектра, можно говорить о следующих недостатках: высокий показатель потерь на пропускание рабочего видимого диапазона, сложность реализации конструкции, заключающаяся в сопряжении насадки с прицелом.Due to the fact that this patent does not contain examples of a specific implementation of multilayer deposition, which provides anti-glare and anti-reflective coating or a high reflection coefficient in the IR part of the electromagnetic spectrum, we can talk about the following disadvantages: a high transmission loss in the working visible range, the complexity of the design, which consists in pairing the nozzle with the sight.
Известно покрытие, структура которого описана в статье (Suman Awasthi, В.В. Nautiyal, Rajiv Kumar, Р.K. Bandyopadhyay. Multi-spectral antireflection coating on zinc sulphide simultaneously effective in visible, eye safe laser wave length and MWIR region // Infrared Physics & Technology. - 2012. - Vol.55. - P. 395-398). Покрытие сформировано на подложке из сернистого цинка, который имеет показатель преломления 2,26 и состоит из восьми слоев. Четные слои сформированы из оксида гафния (n=1,89), нечетные из оксида кремния (n=1,45), слой с меньшим показателем преломления граничит с воздухом, оптические толщины не равны между собой.A coating is known, the structure of which is described in the article (Suman Awasthi, V.V. Nautiyal, Rajiv Kumar, R.K. Bandyopadhyay. Multi-spectral antireflection coating on zinc sulphide simultaneously effective in visible, eye safe laser wave length and MWIR region // Infrared Physics & Technology, 2012, Vol.55, P. 395-398). The coating is formed on a zinc sulfide substrate, which has a refractive index of 2.26 and consists of eight layers. Even layers are formed from hafnium oxide (n=1.89), odd ones from silicon oxide (n=1.45), a layer with a lower refractive index borders on air, optical thicknesses are not equal to each other.
Недостатком данного покрытия является то, что оно сформировано слоями, оптические толщины некоторых значительно меньше длины волны, на которой наблюдается минимальное отражение, что вызывает сложности контроля толщин слоев при их изготовлении.The disadvantage of this coating is that it is formed in layers, the optical thicknesses of some are much less than the wavelength at which the minimum reflection is observed, which makes it difficult to control the thickness of the layers during their manufacture.
Наиболее близким техническим решением является многодиапазонное просветляющее покрытие, описанное в патенте RU 150389. Покрытие сформировано на оптическом элементе из сернистого цинка, имеющем показатель преломления 2,26. Состоит из слоев диэлектрических материалов, причем слой, граничащий с воздухом, имеет наименьший показатель преломления. Покрытие состоит из четырех слоев, оптические толщины которых равны между собой и равны 550 нм, а значения показателей слоев увеличиваются от воздуха к подложке.The closest technical solution is a multiband antireflection coating described in patent RU 150389. The coating is formed on an optical element made of zinc sulfide having a refractive index of 2.26. It consists of layers of dielectric materials, and the layer adjoining the air has the lowest refractive index. The coating consists of four layers, the optical thicknesses of which are equal to each other and equal to 550 nm, and the values of the parameters of the layers increase from air to the substrate.
Недостатком данного покрытия является, достаточно высокий коэффициент отражения на длинах волн 0,9 мкм, 1,5 мкм и недостаточно высокое пропускание в видимой области электромагнитного спектра.The disadvantage of this coating is a fairly high reflection coefficient at wavelengths of 0.9 μm, 1.5 μm and insufficiently high transmission in the visible region of the electromagnetic spectrum.
Технический результат заключается в получении структуры многослойного просветляющего покрытия с низким коэффициентом отражения 3-х длин волн 0,9 мкм, 1,067 мкм и 1,54 мкм с одновременным обеспечением высокого светопропускания в видимой области спектра.The technical result consists in obtaining the structure of a multilayer antireflection coating with a low reflection coefficient of 3 wavelengths of 0.9 μm, 1.067 μm and 1.54 μm, while providing high light transmission in the visible region of the spectrum.
Указанные длины волн выбраны исходя из рабочего диапазона наиболее распространенных приборов-обнаружителей.The specified wavelengths are selected based on the operating range of the most common detector devices.
Технический результат достигается тем, что многослойное просветляющее покрытие, сформированное на оптическом элементе, имеющем показатель преломления n=1,51, состоящее из слоев диэлектрических материалов, причем слой, граничащий с воздухом, имеет минимальный показатель преломления, а покрытие состоит из пятнадцати слоев, оптические толщины которых не равны между собой. Слой граничащий с воздухом выполнен из фторида магния с показателем преломления n=1,35 и имеет толщину 0.9973λ0, четные слои выполнены из оксида циркония с показателем преломления 1,87<n<2,1 и имеют следующие толщины: 2 слой - 0.2689λ0; 4 слой - 0.21λ0; 6 слой - 0.5λ0; 8 слой - 0.4774λ0; 10 слой - 0.21λ0; 12 слой - 0.3116λ0; 14 слой - 0.21λ0; нечетные слои выполнены из оксида кремния с показателем преломления 1,45<n<1,51 и имеют следующие толщины: 1 слой - 0.2775λ0; 3 слой - 2.4378λ0; 5 слой - 0,7428λ0; 7 слой - 0,5λ0; 9 слой - 2.4683λ0; 11 слой - 2.6641λ0; 13 слой - 0.5561λ0; где λ0=550 нм.The technical result is achieved by the fact that a multilayer antireflection coating formed on an optical element having a refractive index n = 1.51, consisting of layers of dielectric materials, and the layer adjoining air has a minimum refractive index, and the coating consists of fifteen layers, optical whose thicknesses are not equal. The layer adjoining the air is made of magnesium fluoride with a refractive index n=1.35 and has a thickness of 0.9973λ 0 , even layers are made of zirconium oxide with a refractive index of 1.87<n<2.1 and have the following thicknesses: 2nd layer - 0.2689 λ0 ; 4 layer - 0.21λ 0 ; 6 layer - 0.5λ 0 ; 8 layer - 0.4774λ 0 ; 10 layer - 0.21λ 0 ; 12 layer - 0.3116λ 0 ; 14 layer - 0.21λ 0 ; odd layers are made of silicon oxide with a refractive index of 1.45<n<1.51 and have the following thicknesses: 1 layer - 0.2775λ 0 ; 3 layer - 2.4378λ 0 ; 5 layer - 0.7428λ 0 ; 7 layer - 0.5λ 0 ; 9 layer - 2.4683λ 0 ; 11 layer - 2.6641λ 0 ; 13 layer - 0.5561λ 0 ; where λ 0 =550 nm.
По известной дисперсии коэффициентов преломления стекла и слоев покрытия с помощью математического моделирования нахождения электромагнитного излучения подбирались толщины слоев с условием достижения минимального интегрального коэффициента отражения и максимального коэффициента пропускания.According to the known dispersion of the refractive indices of glass and coating layers, using mathematical modeling of finding electromagnetic radiation, the thicknesses of the layers were selected with the condition of achieving the minimum integral reflection coefficient and the maximum transmission coefficient.
Таким образом, подобранные состав и толщины покрытия обеспечивают низкий коэффициент отражения и высокий коэффициент пропускания.Thus, the selected coating composition and thicknesses provide a low reflection coefficient and a high transmittance.
Устройство работает следующим образом. Для указанных диапазонов длин волн выполняется условие минимума интенсивности при интерференции излучений, отраженных от верхней и нижней границ каждого слоя, т.е. определяемая удвоенной оптической толщиной каждого слоя разность хода равна нечетному числу длин полуволн (см., например, Крылова Т.Н. "Интерференционные покрытия", Машиностроение, 1973). В предлагаемом изделии увеличение интенсивности проходящего света и снижение явления рассеянного света, дающего побочные блики, а также обеспечение условия минимума отраженного света в видимом спектральном диапазоне и на длинах волн лазерного излучения 0,9 мкм, 1,067 мкм, 1,54 мкм, обеспечено совокупностью расположения неравнотолщинных слоев материалов с оптимальным показателем преломления.The device works as follows. For the above wavelength ranges, the intensity minimum condition is satisfied for the interference of radiation reflected from the upper and lower boundaries of each layer, i.e. the path difference determined by the double optical thickness of each layer is equal to an odd number of half-wavelengths (see, for example, Krylova T.N. "Interference Coatings", Mechanical Engineering, 1973). In the proposed product, an increase in the intensity of transmitted light and a decrease in the phenomenon of scattered light, giving side glare, as well as ensuring the condition for a minimum of reflected light in the visible spectral range and at laser radiation wavelengths of 0.9 μm, 1.067 μm, 1.54 μm, is provided by a combination of arrangement unequal thickness layers of materials with an optimal refractive index.
Реализация разработанной конструкции многослойного просветляющего покрытия была осуществлена на установке «ORTUS-700», оснащенной оптическим контролем OpticEM на подложке, изготовленной из стекла К8 или К108 ГОСТ 3514, и/или цветном стекле СЗС26 ГОСТ9411-91. Испарение каждого пленкообразующего материала проходило в среде аргона или кислорода, с использованием устройства ионного ассистирования.The implementation of the developed design of the multilayer antireflection coating was carried out on an ORTUS-700 facility equipped with an OpticEM optical control on a substrate made of K8 or K108 GOST 3514 glass and/or SZS26 GOST9411-91 colored glass. The evaporation of each film-forming material took place in an argon or oxygen environment using an ion assist device.
Контроль спектральных характеристик проводился с помощью спектрофотометра «ЛИНЗА 150», предназначенного для измерения спектральных характеристик пропускания и оптической плотности линз и объективов, а также отражения от поверхности линз и плоских деталей, имеющего следующие технические характеристики:The spectral characteristics were controlled using a LENSA 150 spectrophotometer designed to measure the spectral characteristics of transmission and optical density of lenses and objectives, as well as reflection from the surface of lenses and flat parts, which has the following technical characteristics:
- спектральный диапазон - 380-1700 нм- spectral range - 380-1700 nm
- спектральное разрешение (щель 200 мкм), нм 380-990 нм (решетка 600 штр/мм) -1.6 990-1700 нм (решетка 300 штр/мм) - 3.2- spectral resolution (slit 200 µm), nm 380-990 nm (grating 600 lines/mm) -1.6 990-1700 nm (grating 300 lines/mm) - 3.2
- точность измерения 400-1650 нм -+/-0,003Abs- measurement accuracy 400-1650 nm -+/-0.003Abs
Спектральная характеристика энергетического коэффициента отражения заявляемого покрытия представлена на фиг.1.The spectral characteristic of the energy reflectance of the proposed coating is shown in Fig.1.
В предложенном многослойном просветляющем покрытии практически получена спектральная кривая в видимой области с коэффициентом отражения не выше R=0.5%, а на длинах волн - 0.9 мкм, 1.067 мкм и 1.54 мкм - не выше R=2.5%.In the proposed multilayer antireflection coating, a spectral curve was practically obtained in the visible region with a reflection coefficient not higher than R = 0.5%, and at wavelengths of 0.9 μm, 1.067 μm and 1.54 μm - not higher than R = 2.5%.
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет получить низкий коэффициент отражения на 3-х длинах волн 0,9 мкм, 1,067 мкм и 1,54 мкм с одновременным обеспечением высокого светопропускания в видимой области спектра.Thus, the claimed technical solution makes it possible to obtain a low reflectance at 3 wavelengths of 0.9 μm, 1.067 μm and 1.54 μm, while providing high light transmission in the visible region of the spectrum.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU218707U1 true RU218707U1 (en) | 2023-06-06 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2057351C1 (en) * | 1992-10-01 | 1996-03-27 | Акционерное общество открытого типа "Красногорский завод" | Anti-reflecting coat |
| JP2002107506A (en) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Canon Inc | Antireflection coating and optical component using the same |
| KR100862782B1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-13 | 이노베이션 앤드 인피니티 글로벌 코포레이션 | Anti-reflecting cover layer having transmittable conducting layer with low resistance function as the most outer layer |
| US20090219620A1 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Hoya Corporation | Anti-reflection coating, optical member, exchange lens unit and imaging device |
| US20140078589A1 (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Ricoh Imaging Company, Ltd. | Anti-reflection coating, optical member having it, and optical equipment comprising such optical member |
| RU150389U1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-02-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | MULTI-BAND ENLIGHTENING COVERING |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2057351C1 (en) * | 1992-10-01 | 1996-03-27 | Акционерное общество открытого типа "Красногорский завод" | Anti-reflecting coat |
| JP2002107506A (en) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Canon Inc | Antireflection coating and optical component using the same |
| KR100862782B1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-13 | 이노베이션 앤드 인피니티 글로벌 코포레이션 | Anti-reflecting cover layer having transmittable conducting layer with low resistance function as the most outer layer |
| US20090219620A1 (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Hoya Corporation | Anti-reflection coating, optical member, exchange lens unit and imaging device |
| US20140078589A1 (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Ricoh Imaging Company, Ltd. | Anti-reflection coating, optical member having it, and optical equipment comprising such optical member |
| RU150389U1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-02-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | MULTI-BAND ENLIGHTENING COVERING |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hobbs et al. | Update on the development of high performance anti-reflecting surface relief micro-structures | |
| Macleod et al. | Thin-film optical filters | |
| US20190383972A1 (en) | Layer system and optical element comprising a layer system | |
| US3679291A (en) | Filter with neutral transmitting multilayer coating having asymmetric reflectance | |
| US5400174A (en) | Optical notch or minus filter | |
| US3922068A (en) | Multi-layer anti-reflection coating with high and low index material | |
| US2668478A (en) | Heat protection filter | |
| JP2002031701A (en) | Optical element and ophthalmic lens | |
| CN206741013U (en) | A kind of middle LONG WAVE INFRARED anti-reflection film using germanium as substrate | |
| Butt et al. | Multilayer dielectric stack notch filter for 450-700 nm wavelength spectrum | |
| RU218707U1 (en) | Multi-layer anti-reflective coating | |
| Sharma et al. | Design and deposition of single and multilayer antireflection coatings of glass substrate using electron beam deposition | |
| CN118011534A (en) | Optical device having optical and mechanical properties | |
| KR102147373B1 (en) | Infrared anti-reflection coating layer nd manufacturing method thereof | |
| CA3028791A1 (en) | Angle of incidence restriction for optical filters | |
| Jabbar et al. | Design of anti-reflection coatings for application in the infrared region (10.6 micron) | |
| Gaĭnutdinov et al. | Antireflection coatings on germanium and silicon substrates in the 3–5-μm and 8–12-μm windows of IR transparency | |
| RU177027U1 (en) | OPTICAL DIODE | |
| Elyutin et al. | Cold mirror based on High-Low-High refractive index dielectric materials | |
| Muranova et al. | Multispectral optical coatings for protection from laser radiation | |
| RU209445U1 (en) | OPTICAL MIRROR | |
| Abed et al. | Designing High Reflectivity Omnidirectional Coating of Mirrors for Near Infrared Spectrum (700-2500 nm) | |
| WO2023058742A1 (en) | Transparent article | |
| Allan et al. | Rugate coatings for an avionics head-up display | |
| Jen et al. | Optimized Angular Insensitive Filter by Admittance Tracing Method |