Brevet FR3128032A1 — publié le 20230414

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. Figure à publier avec l’abrégé : 3 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 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 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 SiO 2 , Al 2 O 3 , ou MgF 2 . 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 la est une vue en coupe schématique d’un élément optique de l’état de la technique, comprenant un revêtement antireflet multicouche interférentiel, la 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, la est une vue en coupe schématique d’un élément optique selon l’invention, et la est un ensemble d’images par microscopie électronique d’une couche poreuse de plusieurs éléments optiques selon l’invention. Elément 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. Elément optique (30) 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 (38). Elément optique (30) selon la revendication 2, dans lequel éléments allongés (44) sont des colonnes sensiblement rectilignes ou présentant des formes hélicoïdales. Elément optique (30) selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel chaque élément allongé (44) s’étend suivant un axe (X) formant un angle (α) non-nul avec une normale locale à la surface externe (40) du revêtement intermédiaire (38). Elément optique (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche poreuse (42) présente une porosité comprise entre 5% et 50%. Dispositif optronique comprenant au moins un élément optique (30) selon l’une des revendications précédentes. Aéronef comprenant un dispositif optronique selon la revendication précédente. Procédé de fabrication d’un élément optique (30) 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 (38), - dépôt de la couche poreuse (42) sur une surface externe (40) du revêtement intermédiaire (38), à l’opposé du substrat (32), selon une méthode de dépôt sous incidence oblique. 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 (38), est compris entre 0° et 80°, et notamment entre 40° et 70°. 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.