CS274107B1 - Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range - Google Patents
Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range Download PDFInfo
- Publication number
- CS274107B1 CS274107B1 CS281489A CS281489A CS274107B1 CS 274107 B1 CS274107 B1 CS 274107B1 CS 281489 A CS281489 A CS 281489A CS 281489 A CS281489 A CS 281489A CS 274107 B1 CS274107 B1 CS 274107B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- layers
- vacuum
- silicon
- wavelength range
- silicon oxides
- Prior art date
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 241000414116 Cyanobium Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Description
Předmětem vynálezu je použiti kombinace vakuově napařovaných vrgtev oxidu hlinitého (Al2O3) a křemíku (Si),' které ge vyznačuji nizkou optickou absorpci v oboru vlnových délek 2,7 až 3,'5 jim,1 pro přípravu interferenčních systémů vrstev pro uvedený obor vlnových délek.The invention uses a combination of vacuum vrgtev steamed alumina (Al 2 O 3) and silicon (Si) 'ge which has low optical absorption at wavelengths from 2.7 to 3', 5 microns, 1 for the production of interference systems for the layers said wavelength range.
Laserová zařízení pracující při vlnových délkách v okolí 3 pm (například lasery na bázi YAGjEr) vyžaduji pro svoji funkci použiti optických prvků aa systémy interferenčních vrstev s nízkými optickými ztrátami,’ vysokou odolnosti vůči intenzivnímu optickému zářeni a s dobrou mechanickou a chemickoklimatickou odolnosti. Interferenční zrcadla a dalši tenkovrstvové prvky pro použiti v oblaeti vlnových délek 2,7 až 3,5 μια ae zhotovuji-obvykle z vakuově napařovaných systémů vrstev fluoridů, sirniků a selenidů kovů,’ popřípadě i některých halogenidů. Nevýhodou těchto vrstev Je jejich nízká mechanická,' chemická a klimatická odolnost. Vrstvy běžně používaných oxidů titaničitých,křemičitých a zirkoničitých TiO^, SiO^,' ZrO^) připravované reaktivním vakuovým napařovánlm, které máji vyhovující mechanické vlastnosti a chemickou odolnost, vykazuji v oblasti vlnových délek 2,7 až 3,5 .um optickou absorpci, která znemožňuje Jejich funkci. K přípravě vrstev z těchto materiálů bez nežádoucí absorpce v tomto oboru vlnových délek Je třeba použít technologii iontového naprašováni,' popřípadě jinou iontovou technologii, které však nejsou běžně doetupnó.Laser devices operating at 3 nm wavelengths (eg YAGjEr based lasers) require the use of optical elements and interference layer systems with low optical loss, high resistance to intense optical radiation, and good mechanical and chemical-climatic resistance. Interference mirrors and other thin-film elements for use in the wavelength range of 2.7 to 3.5 μια and are made-usually from vacuum-vaporized systems of layers of metal fluorides, sulfides and selenides, possibly even some halides. The disadvantage of these layers is their low mechanical, chemical and climatic resistance. The layers of commonly used titanium, silicon and zirconium oxides (TiO 2, SiO 2, ZrO 2) prepared by reactive vacuum vapor deposition, having satisfactory mechanical properties and chemical resistance, exhibit optical absorption in the wavelength range of 2.7 to 3.5 µm. that disables their function. In order to prepare layers of these materials without undesirable absorption in this wavelength range, ion sputtering technology or other ionic technology must be used but are not readily available.
Uvedené nevýhody Jsou z největší části odstraněny u interferenčních systémů vrstev zhotovených za použiti kombinace vrstev podle vynálezu, kterého podstata spočívá v tom,' že sestává ze střídavě vakuově napařených vrstev oxidu hlinitého (Al^Og) a křemíku (Si).These drawbacks are largely eliminated in layer interference systems made using the combination of layers according to the invention, which consists of alternating vacuum-vaporized alumina (Al 2 O 3) and silicon (Si) layers.
Bylo zjištěno a experimentálně ověřeno, že vrstvy oxidu hliníku (Al203) připravované vakuovým reaktivním napařovánlm elektronovým svazkem v kyeliku při tlaku 1 x 10~2 až 2 x 10”2 Pa při rychlostech depozice 0,5 až 1,5 nm/s na podložku o teplotě 200 až 300 °C, vykazuji v oblasti vlnových délek 2,7 až 3,5 pm na rozdíl od vrstev jiných oxidů zanedbatelnou optickou absorpci. Vrstvy oxidu hliníku (Al203) zhotovené za tlaku kyslíku 1 x 10 až 2 x 10“2 Pa bez přitomnoeti dueiku se vyznačuji, etejně Jako ve vakuu pěstované monokrystaly hliníku (Al203) temperované ve stejném prostředí Jako probíhá uvedený napařovací proces hliníkových vstav (Al203),< posunutím ultrafialové absorpční hrany ze 190 na 250 nm a zároveň zvýšením odolnosti vůči zářeni z 3 pm oblasti o vysoké energetické hustotě obvyklé v laserovém svazku. Takto zhotovené vrstvy hliníku (Al^Og) lze použit pro konstrukci interferenčních systémů vrstev Jako vratvy s nízkým indexem lomu. Oako materiál vrstev s vysokým indexem lomu lze použit čistý křemík (Si) napařovaný opět elektronovým svazkem ve vysokém “3 vakuu při tlaku pod 2 x 10 Pa rychlosti 2 až 5 nm/s opět na ohřátou podložku. Bylo zjištěno, že takto zhotovované systémy vrstev hlinik/křemik (AlgOg/Si) jsou vhodné pro přípravu vysoce odrazných polopropustných a dalších optických elementů pro laserovou optiku pracující v okoli vlnové délky 3 pm a vykazuji dobrou mechanickou i charaickoklimatickou odolnost.It has been found and experimentally verified that aluminum oxide (Al 2 0 3 ) layers prepared by a vacuum reactive electron beam vapor deposition in cyanobium at a pressure of 1 x 10 -2 to 2 x 10 2 Pa at deposition rates of 0.5 to 1.5 nm / s to a substrate having a temperature of 200 to 300 ° C, exhibits negligible optical absorption in the wavelength range of 2.7 to 3.5 µm, unlike other oxide layers. Aluminum oxide layers (Al203) made under oxygen pressure of 1 x 10 to 2 x 10 ' 2 Pa without taking due dilution are characterized by the same characteristics as vacuum-grown aluminum single crystals (Al20 3 ) tempered in the same environment as the vaporization process of aluminum inclusions (Al 2 0 3), <moving the ultraviolet absorption edge of 190 to 250 nm while increasing the radiation resistance of 3 pm, regions of high energy density in the conventional laser beam. The aluminum layers (Al 2 O 8) thus produced can be used for the construction of interference layer systems as low refractive index gates. Oako material of the high refractive index layers can be used pure silicon (Si) vaporized again by electron beam under high vacuum at a pressure below 2 x 10 Pa at a rate of 2 to 5 nm / s again on a heated support. It has been found that the aluminum / silicon (AlgOg / Si) layer systems thus produced are suitable for the preparation of highly reflective semipermeable and other optical elements for laser optics operating at a wavelength of 3 µm and exhibit good mechanical and charcoal-climatic resistance.
Popisované systémy vrstev Jaou vhodné také pro přípravu zrcadel,- optických děličů, filtrů a dalších optických prvků pro vlnové délky > 1,'2 pm,í přičemž vykazuji vyšši teplotní a časovou spektrální stabilitu, než systémy vrstev z běžně používaných oxldůoThe described film systems are also suitable for the preparation of mirrors, optical splitters, filters and other optical elements for wavelengths> 1, 2 µm and exhibit higher thermal and time spectral stability than the film systems of commonly used oxides.
Přiklad:Example:
Pro použiti v laseru na bázi YAG:Er pracujícím na vlnové délce 2,94 pm byla zhotovena zrcadla rezonétoru s odrazivosti p-99 % na opticky leštěných podložkách ze eklovlny BK 7 a eafiru a částečně propustné a odrazivosti cca 70 % na safírových podložkách. Systémy vrstev hlinik/křemik (AlgOg/Si) obsahuji sedm respektive čtyři vrstvy o tloušfkéch 0,'46 pm oxidu hliníku (Al203) a 0,*21pm křeníku (Si) pro zrcadlo s odrazivosti >-99 %, respektive 70 %,· přičemž systém vrstev začíná vretvou křemíku (Si) na podložce. Zrcadla byla ověřena v provozu na vzorku YAGiEr laseru, kde bylo dosaženo při jejich použiti výstupní energie 100 mO v pulsu. Pro srovnáni: při nahrazeni vysoce odrazného zrcadla kovovým zrcadlem s odrážející vrstvou zlata poklesla dosažitelná výstupní energie o 25 %,For use in a 2.74 µm YAG: Er laser, resonator mirrors with p-99% reflectivity on optically polished BK 7 and Ephirium Eel Wool substrates and partially transmittance and about 70% reflectance on sapphire mats were made. Systems of layers of aluminum / silicon (AlgOg / Si) comprises seven or four layers of tloušfkéch 0 '46 pm alumina (Al 2 0 3) 0 * silicon produces 21p m (Si) for a mirror with a reflectivity> -99%, respectively, 70%, wherein the layer system starts with a silicon (Si) layer on the substrate. The mirrors were verified in operation on a YAGiEr laser sample, where they achieved an output energy of 100 mO per pulse. For comparison: when the highly reflective mirror is replaced with a metal mirror with a reflecting layer of gold, the available output energy has decreased by 25%,
CS 274107 BlCS 274107 Bl
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS281489A CS274107B1 (en) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS281489A CS274107B1 (en) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS281489A1 CS281489A1 (en) | 1990-08-14 |
| CS274107B1 true CS274107B1 (en) | 1991-04-11 |
Family
ID=5366340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS281489A CS274107B1 (en) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS274107B1 (en) |
-
1989
- 1989-05-10 CS CS281489A patent/CS274107B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS281489A1 (en) | 1990-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3853386A (en) | Low-loss, highly reflective multilayer coating system formed of alternate highly refractive and low-refractive oxide layers | |
| US5958605A (en) | Passivating overcoat bilayer for multilayer reflective coatings for extreme ultraviolet lithography | |
| Martin et al. | Modification of the optical and structural properties of dielectric ZrO2 films by ion‐assisted deposition | |
| US20220373723A1 (en) | Optical element having a protective coating, method for the production thereof and optical arrangement | |
| US20020043080A1 (en) | Method to avoid striae in EUV lithography mirrors | |
| JPH01105203A (en) | Optical interference filter | |
| JP2015194789A (en) | Designed and fabricated fluoride coated elements for laser systems | |
| KR20250174579A (en) | Optical component and optical apparatus | |
| WO1990002964A1 (en) | Multilayer optical dielectric coating | |
| JPH02306202A (en) | Half mirror or beam splitter for soft X-rays and vacuum ultraviolet rays | |
| Kozlowski et al. | Optical coatings for high power lasers | |
| CS274107B1 (en) | Method of aluminium and silicon oxides combined thin layers production in interference systems of layers for 2,7 till 3,5 micrometer wavelength range | |
| Kolbe | Laser induced damage thresholds of dielectric coatings at 193 nm and correlations to optical constants and process parameters | |
| Callahan et al. | Characteristics of deep-UV optics at 193 nm and 157 nm | |
| Stenzel et al. | Optical and mechanical properties of oxide UV coatings, prepared by PVD techniques | |
| Saraf et al. | Alternately stacked TiO2/Al2O3 multilayer based optical filter fabricated by electron beam evaporation technique | |
| Rainer et al. | Review of UV laser damage measurements at Lawrence Livermore National Laboratory | |
| Macleod | Thin film optical coatings | |
| Miyata | R&D Of Optics For High Power cw CO [sub] 2 [/sub] Lasers In The Japanese National Program | |
| JPS5941163B2 (en) | multilayer interference film | |
| RU2778680C1 (en) | Optical mirror | |
| JP3253065B2 (en) | Optical thin film | |
| Tsai et al. | Comparative study of ultraviolet-infrared cutoff filters prepared by reactive electron-beam deposition and reactive ion-assisted deposition | |
| JPS61185986A (en) | Reflector for laser | |
| Rudisill | Design/deposition process tradeoffs for high performance optical coatings in the DUV spectral region |