неотражающий нейтральный оптический фильтр

Формула изобретения

Неотражающий нейтральный оптический фильтр, включающий прозрачную в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм подложку и расположенные на подложке последовательно частично пропускающий свет слой титана и антиотражающий свет слой оксида титана геометрической толщины 0,04-0,045 мкм, отличающийся тем, что антиотражающий свет слой выполнен из диоксида титана TiO₂, а геометрическая толщина слоя титана составляет 0,014-0,018 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к элементам оптико-электронных систем, которые могут быть использованы для равномерного ослабления падающего излучения при высокой разнице спектрального отражения со стороны подложки и со стороны покрытия. Это необходимо для изготовления несимметричного зеркала, у которого величина коэффициента отражения со стороны подложки и со стороны покрытия различна. Таким образом достигается эффект непрозрачности неотражающего нейтрального оптического фильтра, когда коэффициент отражения превышает коэффициент пропускания в одном направлении, и прозрачности - в обратном.

Известен неотражающий нейтральный оптический фильтр с величиной коэффициента пропускания около 10%, состоящий из стеклянного экрана, с одной стороны которого нанесен слой из титана толщиной, равной 50 Å, и диэлектрический слой поверх него из оксида алюминия с показателем преломления, равным 1,62, и оптической толщиной, равной четверти длины волны от 0,45 мкм, на другую сторону которого нанесен слой титана толщиной, равной 30 , см, П.П.Яковлев. Антибликовые покрытия для защитных экранов дисплеев. Оптический журнал, т.65, № 3, 1998, с.83-84.

Основными недостатками предложенного неотражающего нейтрального оптического фильтра являются:

- невысокий коэффициент отражения и со стороны подложки и со стороны покрытия,

- невысокий коэффициент пропускания, равный 10%,

- необходимость нанесения трех слоев,

- нанесение оптических слоев на две поверхности, что удлиняет технологический процесс изготовления неотражающего нейтрального оптического фильтра.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является неотражающий нейтральный оптический фильтр, состоящий из подложки, прозрачной в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм, расположенного на подложке частично пропускающего свет слое титана и антиотражающего свет слое поверх него. Причем антиотражающий слой выполнен из оксида титана TiO_x, при 1<x<2, где x - степень окисления оксида титана, а геометрические толщины слоев титана и оксида титана составляют 0,028-0,03 и 0,04-0,045 мкм соответственно, показатель поглощения слоя оксида титана при этом равен 0,17-0,2, см. RU Патент № 2200337, МПК 7 G02В 5/22, 2003.

Основным недостатком предложенного неотражающего нейтрального оптического фильтра является недостаточно высокий коэффициент пропускания, равный 10%.

Технической задачей изобретения является увеличение спектрального коэффициента пропускания неотражающего нейтрального оптического фильтра.

Поставленная задача решается разработкой неотражающего нейтрального оптического фильтра, включающего прозрачную в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм подложку и расположенные на подложке последовательно частично пропускающий свет слой титана и антиотражающий свет слой оксида титана геометрической толщины 0,04-0,045 мкм, в котором антиотражающий свет слой выполнен из диоксида титана ТiO₂, а геометрическая толщина слоя титана составляет 0,014 - 0,018 мкм.

Решение технической задачи позволяет увеличить коэффициент пропускания с 10% до 28-31%.

Фиг.1 схематически представляет в разрезе неотражающий нейтральный оптический фильтр. Неотражающий нейтральный оптический фильтр состоит из прозрачной в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм подложки 1, частично пропускающего свет слоя титана 2 геометрической толщины 0,014-0,018 мкм, расположенного на подложке 1, и антиотражающего свет слоя 3 поверх него из оксида титана TiO₂ геометрической толщины 0,04-0,045 мкм.

Фиг.2 показывает спектральные коэффициенты отражения со стороны покрытия и подложки предлагаемого неотражающего нейтрального оптического фильтра (кривые 4 и 5 соответственно).

Заявляемый неотражающий нейтральный оптический фильтр имеет коэффициент отражения со стороны покрытия 2,5%, а со стороны подложки - 45% при коэффициенте пропускания равным 28-31%.

Изготовление неотражающего нейтрального оптического фильтра проводят при помощи магнетронного напыления, см. Минайчев В.Е., Одиноков В.В., Тюфаева Г.П Магнетронные распылительные системы (магратроны) // М., ЦНИИ "Электроника", 1979, 57 с, следующим образом: подложку предварительно обезжиривают и помещают в вакуумную камеру, которую откачивают до давления Р_ост=6,6·10^-3 Па. Затем осуществляется напуск аргона до давления Р=0,26 Па. Подложку закрывают заслонкой и зажигают разряд на магнетроне с титановой мишенью. Происходит удаление оксидной пленки с поверхности мишени в течение 5 минут горения разряда. Заслонку убирают и происходит напыление отражающего покрытия из титана до геометрической толщины 0,04-0,045 мкм. При нанесении антиотражающего свет слоя из оксида титана подложку предварительно нагревают до Т=200-250°С для улучшения эксплуатационных характеристик, повышения плотности покрытий, уменьшения их пористости и увеличения механической прочности. Напыление слоя проводят в атмосфере смеси газов Аr и O₂ при давлении Р=0,26 Па. На транспортном участке и на поверхности подложек происходит окисление атомов материала мишеней и на подложке формируется покрытие из оксида титана. Контроль толщины напыляемых пленок ведут системой фотометрического контроля, состоящей из источника света со стабилизированным источником питания, модулятора (f=400 Гц), узкополосного светофильтра =500 нм, кремниевого фотоприемника, резонансного усилителя и регистрирующего прибора (Щ-1413). Оптические толщины наносимых слоев контролируют по контрольному образцу, расположенному в плоскости рабочих изделий по изменению отражения. В точках экстремума нанесение каждого слоя прекращают.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения:

Пример 1. Неотражающий нейтральный оптический фильтр, включающий прозрачную в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм подложку и расположенные на подложке последовательно частично пропускающий свет слой титана геометрической толщиной 0,014 мкм и антиотражающий свет слой диоксида титана TiO₂ геометрической толщиной 0,04 мкм, имеет коэффициент отражения со стороны покрытия 3%, а со стороны подложки - 43% при коэффициенте пропускания равном 31%.

Пример 2. Неотражающий нейтральный оптический фильтр, включающий прозрачную в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм подложку и расположенные на подложке последовательно частично пропускающий свет слой титана геометрической толщиной 0,016 мкм и антиотражающий свет слой диоксида титана ТiO₂ геометрической толщиной 0,043 мкм, имеет коэффициент отражения со стороны покрытия 2,5%, а со стороны подложки - 45% при коэффициенте пропускания равном 30%.

Пример 3. Неотражающий нейтральный оптический фильтр, включающий прозрачную в спектральном диапазоне 0,4-0,7 мкм подложку и расположенные на подложке последовательно частично пропускающий свет слой титана геометрической толщиной 0,018 мкм и антиотражающий свет слой диоксида титана ТiO ₂ геометрической толщиной 0,045 мкм, имеет коэффициент отражения со стороны покрытия 3,5%, а со стороны подложки - 45% при коэффициенте пропускания равным 28%.

Таким образом, как видно из примеров, интегральный коэффициент отражения полученного неотражающего нейтрального оптического фильтра со стороны подложки имеет величину 45%, а со стороны покрытий - 3% при коэффициенте пропускания около 30%. Таким образом достигается эффект непрозрачности неотражающего нейтрального оптического фильтра в одном направлении, когда коэффициент отражения превышает коэффициент пропускания, и прозрачности - в обратном.