WO2023062305A1 - Élément optique antireflet - Google Patents

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WO2023062305A1
WO2023062305A1 PCT/FR2022/051892 FR2022051892W WO2023062305A1 WO 2023062305 A1 WO2023062305 A1 WO 2023062305A1 FR 2022051892 W FR2022051892 W FR 2022051892W WO 2023062305 A1 WO2023062305 A1 WO 2023062305A1
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optical
porous layer
substrate
index
intermediate coating
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Application number
PCT/FR2022/051892
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Inventor
Cyril DUPEYRAT
Fabien Paumier
Baptiste Simon GIROIRE
Original Assignee
Safran Electronics & Defense
Centre National De La Recherche Scientifique
Universite De Poitiers
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Publication date
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    • 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
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    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • G—PHYSICS
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    • G02B2207/107—Porous materials, e.g. for reducing the refractive index

Definitions

  • the invention relates to an optical element having anti-reflection properties.
  • the invention also relates to an optronic device comprising at least one such optical element, as well as an aircraft comprising at least one such optronic device. Furthermore, the invention relates to a method for manufacturing such an optical element.
  • an anti-reflective coating to an optical element, such as a lens or a porthole, makes it possible to reduce the part of light reflected when a light beam passes through the coated surface, and thus improves the transmission of light through the optical element.
  • FIG. 1 illustrates an optical element 10 known from the state of the art, comprising a transparent substrate 12 and an antireflection coating 14 by interference.
  • the antireflection coating 14 is a multilayer coating comprising a plurality of alternating dense thin layers 14a, 14b, comprising low optical index 14a and high optical index 14b layers. Layers 14a, 14b are stacked on a main surface 16 of substrate 12, along an optical axis A of optical element 10.
  • the successive layers 14a, 14b have thicknesses, measured along the optical axis A, and optical indices determined in order to minimize the light intensity reflected by a destructive interference phenomenon. This type of antireflection benefits from good resistance to environmental conditions, but it is limited by the optical indices of the dense materials that can be used for the thin layers 14a, 14b, as well as by the operating wavelength range.
  • FIG. 2 represents an optical element 20 comprising a transparent substrate 22 and an antireflection coating 24 by index gradient.
  • This antireflection coating 24 comprises several porous layers 24a, the indices of which gradually decrease from the substrate 22 along the optical axis A, to allow a less abrupt transition between the optical index of the air and that of the substrate 22, thus reducing the reflected light intensity.
  • This type of antireflection coating 24 is obtained by using porous layers 24a, the optical index of the porous layer 24a decreasing when the porosity increases.
  • Such porous layers 24a are for example obtained by deposition methods under a grazing or oblique angle of incidence (glancing angle deposition in English, abbreviated as GLAD, or oblique angle deposition in English, abbreviated as OAD) described in more detail in the application FR 3103314 A1.
  • GLAD grazing angle deposition in English
  • OAD oblique angle deposition in English
  • These coatings 24 have extremely satisfactory optical performance, largely explained by the extremely porous layer(s) on the surface, but are very fragile and sensitive to external conditions of temperature, humidity, salinity and possible presence of particles in the air. Thus, their use in operational optronic devices is very limited.
  • the aim of the invention is to provide an antireflection coating benefiting from improved properties compared to conventional multilayer antireflection coatings while exhibiting satisfactory resistance to environmental conditions.
  • an optical element comprising:
  • the optical element also comprises:
  • the porous layer having a third optical index, the third optical index being lower than the first and second optical indices.
  • the optical element can be, for example, a lens or a window.
  • Such an optical element has improved antireflection properties compared to those conferred by a conventional multilayer antireflection treatment, while maintaining satisfactory resistance of the optical element to external conditions and a satisfactory appearance.
  • optical index is here synonymous with that of refractive index.
  • the porosity of the porous layer can be between 5% and 70%.
  • the porosity of a medium is the ratio of the volume not occupied by a solid to the total volume.
  • the porous layer can be made from a low index material, such as for example SiO 2 , Al 2 O 3 , or MgF 2 .
  • the porous layer may include elongated features extending from an outer surface of the midliner.
  • the elongated elements can have dimensions transverse to their direction of elongation of between 50 nanometers and 500 nanometers.
  • the elongated elements can be substantially rectilinear columns (of circular or elliptical section) or having helical shapes.
  • Each elongated element can extend along an axis forming a non-zero angle with a local normal to the external surface of the intermediate coating.
  • the non-zero angle is for example less than or equal to 50°.
  • Such angled elongated elements impart higher porosity to the porous layer.
  • the porous layer may have a porosity of between 5% and 50%.
  • the porosity is in particular between 10% and 40%, and more particularly between 15% and 25%.
  • the invention also relates to an optronic device comprising at least one optical element as above.
  • the optronic device may in particular comprise a plurality of such optical elements aligned along an optical axis so as to be traversed by the same light beam.
  • Each optical element can have two main surfaces and be arranged so that the light beam passes through these two main surfaces.
  • the optronic device can be, for example, a laser range finder.
  • the invention further relates to an aircraft comprising an optronic device as above.
  • the invention finally relates to a method for manufacturing an optical element as above, comprising steps of:
  • the steps of depositing the successive layers of the intermediate coating and of depositing the porous layer can be carried out in the same deposition device, without breaking the vacuum between these two steps.
  • an angle of incidence of a deposition beam measured relative to a local normal to the outer surface of the intermediate coating, is between 0° and 80°, and especially between 40° and 70°.
  • Controlling the angle of incidence makes it possible to modify the porosity of the porous layer.
  • the substrate can be kept in rotation with an axis of rotation substantially perpendicular to the external surface, at a controlled speed of rotation.
  • Control of the speed of rotation makes it possible to modify the shape of the elongated elements of the porous layer.
  • the speed of rotation can be between 0 and 50 revolutions per minute, preferably 0 and 20 revolutions per minute.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an optical element of the state of the art, comprising an interference multilayer antireflection coating,
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a second optical element of the state of the art, comprising a gradient index antireflection coating,
  • Figure 3 is a schematic sectional view of an optical element according to the invention.
  • Figure 4 is a set of images by electron microscopy of a porous layer of several optical elements according to the invention.
  • the optical element 30 comprises a transparent substrate 32 and an antireflection coating 34 extending over at least one main surface 36 of the substrate 32.
  • the optical element 30 is for example a lens or a window, and has a main axis A, perpendicular to the main surface 36.
  • the main axis A is for example the optical axis of the element 30, if the latter is a lens.
  • the optical device 30 is intended to form part, for example, of an optronic device, in particular of an optronic device on board an aircraft.
  • the optical device 30 is preferably an internal element of the optronic device, which is therefore not directly exposed to external conditions. Nevertheless, the optical element 30 is intended to maintain good optical characteristics for a long period of use under onboard conditions of use.
  • the substrate 32 consists of a transparent, organic or inorganic material.
  • the substrate 32 defines the main surface or surfaces 36, which are for example the surface or surfaces of the optical element 30 intended to be traversed by light rays.
  • the antireflection coating 34 comprises an intermediate coating 38 formed of a plurality of thin layers 38a, 38b stacked on the main surface 36 in the direction of the main axis A, and defining an outer surface 40 opposite the substrate 32.
  • Anti-reflective coating 34 further includes at least one porous layer 42 extending over outer surface 40.
  • the antireflection coating 34 comprises a single porous layer 42, so as to retain good mechanical strength of the antireflection coating 34.
  • the thin layers 38a, 38b are dense layers, and include low optical index layers 38a and high optical index layers 38b, alternated along the direction of the main axis A.
  • the layers of the intermediate coating 38 have a porosity of less than 5%, and more particularly less than 2%.
  • the low optical index layers 38a are composed of materials having optical indices preferably less than 1.6.
  • the high optical index layers 38b are composed of materials having optical indices preferably greater than 1.7, and advantageously greater than 1.9.
  • the porous layer 42 has a porosity greater than 5%, and preferably less than 60%, in particular less than 40%.
  • the porous layer has a thickness, measured along axis A, of between 100 nanometers and 1 micrometer.
  • the optical index of the porous layer 42 decreases when the porosity increases, but sufficient mechanical strength of the porous layer 42 is necessary and prevents the use of very high porosities.
  • Porous layer 42 is formed of a plurality of elongated elements 44, extending from outer surface 40.
  • the elongated elements may have diameters, measured in a plane perpendicular to the main axis A, of between 50 nanometers and 500 nanometers, depending on the targeted spectral range for the use of the optical element 30.
  • the elongated elements 44 have the shapes of substantially rectilinear columns, as represented in FIG. 3, or of helical columns.
  • the elongated elements 44 can be substantially perpendicular to the outer surface 40, or extend along an axis X forming a non-zero angle a with a local normal to the outer surface 40, as shown in Figure 3.
  • FIG. 4 shows examples of elongated elements 44, successively in the form of rectilinear columns forming an angle with the normal to the external surface 40, in the form of rectilinear columns perpendicular to the external surface 40, and in the form of helical columns.
  • the use of inclined elongated elements 44 for the porous layer 42 makes it possible to achieve higher porosity values.
  • the material making up the porous layer 42 has an optical index of between 1.4 and 1.9 in a dense layer, but the porosity of the porous layer 42 allows said porous layer to have an index lower than 1.4 and preferably lower to 1.3, thus reducing light reflections at the interface with the air.
  • Such an optical element has anti-reflection properties over a wide spectral band, for example extending between 400 nanometers and 1800 nanometers in wavelength.
  • the optical element 30 thus has improved antireflection properties compared to a conventional multilayer antireflection, while maintaining a satisfactory resistance, necessary for use in an onboard optronic device.
  • the method comprises a preliminary step of supplying the substrate 32, and placing said substrate in a deposition chamber, such as that described in application FR 3103314 A1.
  • all the following steps of the manufacturing process are carried out in the deposition chamber without having to open the latter, so as to prevent any pollution of the chamber and its contents.
  • the method includes a step of deposition on the main surface 36 of the intermediate coating 38, by successive deposition of each of the thin layers 38a, 38b.
  • Layers 38a, 38b are deposited under vacuum, from a source of each of the materials making up said layers.
  • the materials are deposited in the form of a deposition beam, directed towards the main surface 38 under substantially normal incidence. By this is meant that the deposition beam is substantially perpendicular to the main surface 36.
  • the method then comprises a step of depositing the porous layer 42 on an outer surface 40 of the intermediate coating 38, opposite the substrate 32.
  • the porous layer 42 is deposited by means of a deposition beam as before, this time under oblique incidence. This means that the deposition beam forms a non-zero deposition angle with a local normal to the external surface 40.
  • the deposition angle is for example between 40° and 70°.
  • the deposition under oblique incidence causes the formation of the elongated elements 44 making up the porous layer 42, and gives it its porosity.
  • the substrate 32 can be kept fixed or be rotated around an axis of rotation substantially parallel to the main axis A.
  • the porosity of the porous layer 44 and the shape of the elongated elements 44 can be modified according to the rotation of the substrate.
  • the elongated elements 44 take on the shape of inclined rectilinear columns, as shown in the two images on the left of FIG. 4. This leads to high values of porosity of the porous layer 42.
  • the elongated elements 44 assume the shapes of rectilinear columns perpendicular to the external surface 40, as shown in the images in the middle of FIG. 4, obtained with a speed of 10 rotations per minute.
  • the elongated elements 44 take on the shapes of helical columns perpendicular to the external surface 40, as shown in the images to the right of FIG. 4, obtained with a speed of 0.125 rotation per minute.
  • the deposition rate of the porous layer 42 is for example between 0.1 nanometer per second and 1 nanometer per second.
  • the method described thus makes it possible to manufacture the high-performance optical element 30 in a reliable and repeatable manner, and makes it possible to simply modify the porosity and the microstructure of the porous layer 42 according to the desired results.

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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.

Description

DESCRIPTION
TITRE : 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 figure 1 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 figure 2 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 deposition en anglais, abrégé en GLAD, ou oblique angle deposition en 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, AI2O3, 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
[Fig. 1] la figure 1 est une vue en coupe schématique d’un élément optique de l’état de la technique, comprenant un revêtement antireflet multicouche interférentiel,
[Fig. 2] la figure 2 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,
[Fig. 3] la figure 3 est une vue en coupe schématique d’un élément optique selon l’invention, et
[Fig. 4] la figure 4 est un ensemble d’images par microscopie électronique d’une couche poreuse de plusieurs éléments optiques selon l’invention.
Description détaillée de l’invention
Un élément optique 30 selon l’invention est représenté sur la figure 3. L’élément optique 30 comprend un substrat 32 transparent et un revêtement antireflet 34 s’étendant sur au moins une surface principale 36 du substrat 32.
L’élément optique 30 est par exemple une lentille ou un hublot, et présente un axe principal A, perpendiculaire à la surface principale 36. L’axe principal A est par exemple l’axe optique de l’élément 30, si celui-ci est une lentille.
Le dispositif optique 30 est destiné à faire partie, par exemple, d’un dispositif optronique, notamment d’un dispositif optronique embarqué sur un aéronef.
Le dispositif optique 30 est de préférence un élément interne du dispositif optronique, qui n’est donc pas directement exposé aux conditions extérieures. Néanmoins, l’élément optique 30 a vocation à maintenir de bonnes caractéristiques optiques pendant une longue durée d’utilisation dans des conditions d’utilisation embarquée.
Le substrat 32 est constitué d’un matériau transparent, organique ou minéral.
Le substrat 32 définit la ou les surfaces principales 36, qui sont par exemple la ou les surfaces de l’élément optique 30 destinées à être traversées par des rayons lumineux. Le revêtement antireflet 34 comprend un revêtement intermédiaire 38 formé d’une pluralité de couches minces 38a, 38b empilées sur la surface principale 36 selon la direction de l’axe principal A, et définissant une surface externe 40 à l’opposé du substrat 32.
Le revêtement antireflet 34 comprend de plus au moins une couche poreuse 42 s’étendant sur la surface externe 40.
Avantageusement, le revêtement antireflet 34 comprend une unique couche poreuse 42, de manière à conserver une bonne résistance mécanique du revêtement antireflet 34.
Les couches minces 38a, 38b sont des couches denses, et comprennent des couches à bas indice optique 38a et des couches à haut indice optique 38b, alternées selon la direction de l’axe principal A.
Par le terme « denses », on entend que les couches du revêtement intermédiaire 38 présentent une porosité inférieure à 5%, et plus particulièrement inférieure à 2%.
Les couches à bas indice optique 38a sont composées de matériaux présentant des indices optiques de préférence inférieurs à 1 ,6.
Les couches à haut indice optique 38b sont composées de matériaux présentant des indices optiques de préférence supérieurs à 1 ,7, et avantageusement supérieurs à 1 ,9.
La couche poreuse 42 présente une porosité supérieure à 5%, et de préférence inférieure à 60%, notamment inférieure à 40%.
La couche poreuse présente une épaisseur, mesurée le long de l’axe A, comprise entre 100 nanomètres et 1 micromètre.
L’indice optique de la couche poreuse 42 diminue lorsque la porosité augmente, mais une tenue mécanique suffisante de la couche poreuse 42 est nécessaire et empêche d’utiliser des porosités très élevées.
La couche poreuse 42 est formée d’une pluralité d’éléments allongés 44, s’étendant depuis la surface externe 40.
Les éléments allongés peuvent présenter des diamètres, mesurés dans un plan perpendiculaire à l’axe principal A, compris entre 50 nanomètres et 500 nanomètres, en fonction de la gamme spectrale visée pour l’utilisation de l’élément optique 30.
Les éléments allongés 44 présentent des formes de colonnes sensiblement rectilignes, comme représenté sur la figure 3, ou de colonnes hélicoïdales.
Les éléments allongés 44 peuvent être sensiblement perpendiculaires à la surface externe 40, ou bien s’étendre selon un axe X formant un angle a non-nul avec une normale locale à la surface externe 40, comme représenté sur la figure 3.
La figure 4 représente des exemples d’éléments allongés 44, successivement en forme de colonnes rectilignes formant un angle avec la normale à la surface externe 40, en forme de colonnes rectilignes perpendiculaires à la surface externe 40, et en forme de colonnes hélicoïdales. L’utilisation d’éléments allongés 44 inclinés pour la couche poreuse 42 permet d’atteindre des valeurs de porosité plus élevées.
Le matériau composant la couche poreuse 42 a un indice optique compris entre 1 ,4 et 1 ,9 en couche dense, mais la porosité de la couche poreuse 42 permet à ladite couche poreuse de présenter un indice inférieur à 1 ,4 et de préférence inférieur à 1 ,3, réduisant ainsi les réflexions lumineuses à l’interface avec l’air.
Un tel élément optique présente des propriétés anti-reflet sur une large bande spectrale, par exemple s’étendant entre 400 nanomètres et 1800 nanomètres de longueur d’onde.
L’élément optique 30 présente ainsi des propriétés antireflets améliorées par rapport à un antireflet multicouche classique, tout en maintenant une résistance satisfaisante, nécessaire pour l’utilisation dans un dispositif optronique embarqué.
Un procédé de fabrication de l’élément optique 30 va maintenant être décrit.
Le procédé comprend une étape préliminaire de fourniture du substrat 32, et de mise en place dudit substrat dans une chambre de dépôt, telle que celle décrite dans la demande FR 3103314 A1.
Préférentiellement, toutes les étapes suivantes du procédé de fabrication sont conduites dans la chambre de dépôt sans avoir à ouvrir celle-ci, de façon à prévenir toute pollution de la chambre et de son contenu.
Le procédé comprend une étape de dépôt sur la surface principale 36 du revêtement intermédiaire 38, par dépôt successif de chacune des couches minces 38a, 38b. Les couches 38a, 38b sont déposées sous vide, à partir d’une source de chacun des matériaux composant lesdites couches. Les matériaux sont déposés sous forme d’un faisceau de dépôt, dirigé vers la surface principale 38 sous incidence sensiblement normale. On entend par là que le faisceau de dépôt est sensiblement perpendiculaire à la surface principale 36.
Le procédé comprend ensuite une étape de dépôt de la couche poreuse 42 sur une surface externe 40 du revêtement intermédiaire 38, opposée au substrat 32.
La couche poreuse 42 est déposée au moyen d’un faisceau de dépôt comme précédemment, cette fois sous incidence oblique. On entend par là que le faisceau de dépôt forme un angle de dépôt non nul avec une normale locale à la surface externe 40. L’angle de dépôt est par exemple compris entre 40° et 70°.
Le dépôt sous incidence oblique entraîne la formation des éléments allongés 44 composant la couche poreuse 42, et lui confère sa porosité.
Au cours du dépôt de la couche poreuse 42, le substrat 32 peut être maintenu fixe ou être mis en rotation autour d’un axe de rotation sensiblement parallèle à l’axe principal A.
La porosité de la couche poreuse 44 et la forme des éléments allongés 44 peuvent être modifiés en fonction de la rotation du substrat. Lorsque le substrat 32 est maintenu immobile, les éléments allongés 44 prennent des formes de colonnes rectilignes inclinées, comme représenté sur les deux images de gauche de la figure 4. Cela conduit à des valeurs élevées de porosité de la couche poreuse 42.
Lorsque le substrat 32 est mis en rotation à des vitesses élevées, les éléments allongés 44 prennent des formes de colonnes rectilignes perpendiculaires à la surface externe 40, comme figuré sur les images du milieu de la figure 4, obtenues avec une vitesse de 10 tours par minute.
Lorsque le substrat 32 est mis en rotation à des vitesses faibles, les éléments allongés 44 prennent des formes de colonnes hélicoïdales perpendiculaires à la surface externe 40, comme figuré sur les images à droite de la figure 4, obtenues avec une vitesse de 0,125 tour par minute.
La vitesse de dépôt de la couche poreuse 42 est par exemple comprise entre 0,1 nanomètre par seconde et 1 nanomètre par seconde.
Le procédé décrit permet ainsi de fabriquer l’élément optique 30 à haute performance de manière fiable et répétable, et permet de modifier simplement la porosité et la microstructure de la couche poreuse 42 en fonction des résultats désirés.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optronique comprenant une pluralité d’éléments optiques (30) alignés le long d’un axe optique de manière à être traversés par un même faisceau lumineux, chaque 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, 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. Dispositif optronique 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 (34).
3. Dispositif optronique selon la revendication 2, dans lequel éléments allongés (44) sont des colonnes sensiblement rectilignes ou présentant des formes hélicoïdales.
4. Dispositif optronique selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel chaque élément allongé (44) s’étend suivant un axe (X) formant un angle (a) non-nul avec une normale locale à la surface externe (40) du revêtement intermédiaire (34).
5. Dispositif optronique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche poreuse (42) présente une porosité comprise entre 5% et 50%.
6. Aéronef comprenant un dispositif optronique selon l’une des revendications précédentes.
7. Procédé de fabrication d’un élément optique (30) destiné à être installé dans un dispositif optronique 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 (34), - dépôt de la couche poreuse (42) sur une surface externe (40) du revêtement intermédiaire (34), à l’opposé du substrat (32), selon une méthode de dépôt sous incidence oblique.
8. 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 (34), est compris entre 0° et 80°, et notamment entre 40° et 70°.
9. 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.
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