Brevet FR2348501A1 — publié le 19771110

La présente invention concerne des verres optiques sans réflexion ainsi qu'un procédé de préparation de tels verres. Les verres optiques sans réflexion connus sont normalement munis d'un revêtement protecteur. Un tel revêtement protecteur est composé en général, cf. figure 1, d'une couche 2 préparée d'un matériau ayant un-indice de réfraction moyen, comme par exemple CeF3 ou A1203, d'une couche 3 préparée d'un matériau ayant un indice de réfraction élevé, comme par exemple ZrO2, et d'une couche extérieure 4 réalisée d'un matériau ayant un indice de réfraction faible, comme par exemple MgF2. Les épaisseurs des couches 2, 3 et 4 du revêtement sont respectivement 1/4, 1/2 respectivement 1/4 de la longueur d'onde de référence t Les revêtements sont normalement appliqués par le procédé de métallisation dans le vide. La valeur de réflexion d'un verre optique ayant un indice de réfraction de 1,52, muni d'un tel revêtement, est montrée dans la figure 3 par la courbe a.La valeur de réflexion à la longueur d'onde de référence X de 500 nm est d'environ 1%. Cette valeur est beaucoup trop élevée pour diverses applications. La valeur de réflexion dépend de l'homogé- nité de la couche du matériau ayant un indice de réfraction élevé. La valeur de réflexion à la longueur d'onde de référence est inversement proportionnelle à l'homogénité de la couche de ce matériau. Comme matériau ayant un indice de réfraction élevé le ZrO2 est préferé dans des revêtements à plusieurs couches sur des verres optiques à cause de la bonne absorption, de la bonne adhésion aux verres et aux couches composant le revêtement ainsi qu'à cause de la stabilité de l'indice de réfraction. Cependant, si du ZrO2 est appliqué sur du verre par métallisation sous vide la densité moléculaire décroit si des couches plus épaisses sont réalisées Ainsi des couches non-homogenes sont obtenues ce qui entrain une diminution de l'indice de réfraction et ainsi un décroissement de la valeur de réflexion. Par la présente invention ces désavantages peuvent être évités. Selon l'invention du ZrO2, comme matériau ayant un indice de réfraction élevé, est appliqué par le procédé de métallisation dans le vide sur du verre. Afin d'éviter d'avoir une couche de ZrO2 non-homogène des couches de ZrO2 ne sont appliquées qu'à une épaisseur maximale d'un huitième de la longueur d'onde de référence X et entre des couches de ZrO2 d'une épaisseur de t /8 des couches intermédiaires d'un matériau ayant un indice de réfraction faible tel que CeF3 ou MgF2 sont appliquées. Ces couches intermédiaires ont normalement une épaisseur de l'ordre de 1 à 10 nm.L'application des couches de Zr02 dans des épaisseurs de X /8 et de couches intermédiaires est répétée jusqu'à ce que l'épaisseur degacouche ZrOX esiiobtenue. Par ce procédé des verres essentiellement sans réflexion peuvent être obtenus. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux figures dans lesquelles: La fig. 1 représente une coupe agrandie à travers un revêtement à 3 couches connu, la fig. 2 représente une coupe agrandie d'un revêtement à plusieurs couches selon l'invention, la fig. 3 représente les courbes de réflexion des verres optiques d'après les figures 1 et 2, et la fig. 4 représente une courbe de la relation entre l'épaisseur dekacouche Zr02 et l'indice de réfraction;; La présente invention concerne donc entre autre un procédé permettant de munir des verres1 tels que des filtres utilisés en photographie , des lentillesKpour jumelles, des filtres optiques etc.1 de revêtements éliminant la réflexion de ces verres par le procédé de métallisation dans le vide. Dans le passé des revêtements à plusieurs couches furent appliqués sur des verres afin d'avoir des verres optiques sans réflexion. De tels revêtements protecteurs sont contitutés en couches d'un général de matériau ayant un indice de réfraction faible et d'un déposées matériau ayant un indice de réfraction élevé de façon alternative sur les verres. Un revêtement typique à 3 couches est constitué par exemple,d'un matériau ayant un indice de réfraction moyen, appliqué directement sir le verre à traiter, d'un matériau ayant un indice de réfraction élevé, appliqué sur cette première et d'un matériau ayant un indice de réfraction faible constituant la couche extérieure.Pour ces revêtements à plusieurs couches les matériaux suivants furent utilisés dans le passé Matériau ayant un indice de réfraction élevé: TiO2,CeO2 et Or02, matériau ayant un indice de réfraction moyen: CeF2, A1203, et matériau ayant un indice de réfraction faible: MgF2. Le ZrO2 est connu comme étant le matériau approprié ayant l'indice de refractionSplus élevé. Si-ce matériau est métallisé dans le vide sur du verre chauffé, l'indice de réfraction nd de la couche décroît d'une valeur de 2,08 à une valeur de 1,92 lors d'un accroissement de l'épaisseur de la couche. Lors d'une mesure la de l'épaisseur de couche Zr02 et d'une mesure de l'indice de réfraction avec un polarimètre à une température du verre de 280 C et une longueur d'onde > de 500 nm il a été trouvé qu'à des épaisseurs de couches de X /l6,/8, /8, eut /4 et > correspondent des indices de réfraction nd de 2,08, 2,08, 2,05 et 1,92.Avec un revêtement de Ce02 et des épaisseurs de X /16, X /8, N/4 et X /2 correspondaient des valeurs nd de 2,28, 2,26, 2,02 respectivement 1,88. Ceci montre que la couche de revêtement n'est plus homogène au-dessus des épaisseurs de couche de > /8 de sorte que de fortes variations dans l'indice de réfraction sont obtenues. Selon le procédé de la présente invention un matériau ayant un indice de réfraction moyen, comme par exemple CeF3 est appliqué comme couche 2, dans une épaisseur de # /4, par métallisation dans le vide, sur un verre ayant un indice de réfraction de 1,52. Une couche 3, cf. figure 2, constituée de ZrO2 ayant un indice de réfraction élevé est appliquée par métallisation dans le vide su cette couche 2. Afin de garantir les caractéristiques désirées la couche ZrO2 devrait avoir une épaisseur de 4t /2. Afin d'éviter d'avoir un revêtement ZrO2 non-homogène des couches ZrO2 furent appliquées sur la couche CeF3 dans des épaisseurs de 3K /8. Entre chaque couche Zr02 d'une épaisseur de # /8 une couche mince 5 d'un matériau ayant un indice de fraction faible, tel que par exemple MgF2, fut appliquée par métallisation dans le vide. Ces couches intermédiaires 5 avaient une épaisseur d'environ 5 nm. L'application des couches ZrO2 d'une épaisseur de # /8 et des couches intermédiaires MgF2 fut répétée jusqu'à ce -que l'épaisseur désirée # /2 de la couche ZrO2 avait éte obtenue. Sur cette couche Zr02 une couche 4, constituée d'un matériau ayant un indice de réfraction faible, comme par exemple MgF2,fut appliquée dans une épaisseur d'environ # /4. La courbe de réflexion d'un tel verre est montrée dans la figure 4 sous b. Cette courbe indique que a valeur de réflexion d'un tel verre est d'environ 0,5% à une longueur d'onde de 500 nm. Ainsi un verre optique essentiellement sans réflexion avait été réalisé selon le procédé de l'invention. Des résultats analogues furent réalisés avec du Ce02 comme matériau ayant un indice de réfraction élevé et avec du A1203 comme matériau ayant un indice de réfraction moyen. Les couches intermédiaires très minces, de l'ordre de 1 à 10 nm, n'affectent en rien les caractéristiques des verres ainsi traités. Quoi que l'invention se borne à la description d'un revêtement à 3 couches, des revêtements à plusieurs couches sont préférés dans la pratique. Parmi les matériaux ayant un indice de réfraction élevé le ZrO2 est préféré à cause de l'absorption élevé et de la stabilité de l'indice de réfraction. Le ZrO2 a cependant le désavantage que lors d'une applicatièn par le procédé de métallisation dans le vide la densité moléculaire diminue lors d'un accroissement correspondant de l'épaisseur des couches, ce qui entraîne une diminution de l'indice de réfraction. Malheureusement une diminution de l'indice de réfraction entraîne une augmentation du degré de réflexion d'un verre.D'après le procédé de la présente invention ces désavantages ont pu être évités par l'application du matériau ayant un indice de réfraction élevé, comme par exemple Zr02, alternativement avec un matériau ayant un indice de réfraction faible ou moyen en couches minces jusqu'à l'obtention d'une épaisseur de couche désirée. Ainsi le matériau ayant un > indice de réfraction élevé peut être appliqué dans des couches ayant des épaisseurs jusqu'à environ 1/8 de la longueur d'onde de référence X et entre ces couches un matériau ayant un indice de réfraction faible est appliqué dans des couches ayant des épaisseurs- entre 1 et 10 nm. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de rart aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatffls sans sortir du cadre de l'invention. Revendications: 1. Verre optique sans réflexion muni d'un revêtement à plusieurs couches constitué d'un matériau ayant un indice de refraction faible, d'un matériau ayant un indice de réfraction élevé et d' un matériau ayant un indice de réfraction moyen, caractérisé en ce que la couche du matériau ayant un indice de réfraction élevé est appliquée de sorte que des couches d'une épaisseur d'environ 1/8 de la longueur d'onde de référence > sont appliquées par métallisation dans le vide et qu'entre ces couches d'épaisseur\/8 des couches intermédiaires minces d'un matériau ayant un indice de réfraction faible sont appliquées, ces couches minces ayant des épaisseurs de l'ordre de 1 à 10 nm. 2. Verre optique sans réflexion d'après la revendication 1, caractérise en ce que comme matériau ayant un indice de réfraction faible le MgF2, comme matériau ayant un indice de réfraction moyen du CeF3 ou de l'Al203 et comme matériau ayant un indice de réfraction élevé du Tri02, Ce02 ou Zr02 est utilisé. 3. Verre optique d'après l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les couches intermédiaires ont des épaisseurs de l'ordre de 5 nn. 4. Verre optique d'après l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur dey couche constituée du matériau ayant un indice de réfraction moyen est de 1/4 de la longueur d'onde de référence X . 5. Verre optique d'après l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche constituée du matériau ayant un indice de réfraction élevé est de 1/2 de la longueur d'onde de référence > . 6. Verre optique d'après l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche constituee du matériau ayant un indice de réfraction faible est 1/4 de la longueur d'onde de référence > 7.Procédé de préparation d'un verre optique sans réflexion d'après l'une quelconque des revendications 1 à 6, par métallisation dans le vide d'un res tement protecteur à plusieurs couches constitué de couches d'un matériau ayant un indice de réfraction moyen, d'un matériau ayant un indice de réfraction élevé et d'un matériau ayant un indice de réfraction faible, caractérisé en ce que la couche du matériau ayant un indice de réfraction élevé est appliquée de sorte que le matériau est métallisé dans le vide sur du verre jusqu'à une épaisseur d'un 1/8 de la longueur d'onde de référence X suivi de l'application1 par métallisation dans le vide d'une couche intermédiaire, ayant une épaisseur entre 1 à 10 nm, constitué d'un matériau ayant un indice de réfraction faible, ces étapes étant répétées jusqu'à ce que l'épaisseur désirée pour la couche du matériau ayant un indice de réfraction élevé est obtenue.