一种远紫外宽带反射滤光片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学薄膜领域，具体涉及一种远紫外宽带反射滤光片。
【背景技术】
[0002] 在地磁场的作用下，太阳风中的高能带电粒子与大气层中的气体碰撞，产生炫目 的大气发光现象，我们称之为极光。这一现象包含了诸如地磁层不同区域的时空信息、能 流、加速过程、粒子能量特征等参数。因此，极光的研宄对空间天气预报有非常重要的作 用。上世界80年代，国外开始对极光的远紫外（FUV，115-180nm)辐射进行成像和光谱成 像观测。相关的卫星载荷型号包括：DE-1，Viking，Polar，IMAGE等。极光的FUV辐射主要 有0 I (130. 4nm，135. 6nm)和N2LBH(140-180nm)。在针对某一特征谱线研宄时，需要抑制 其他极光的FUV辐射波段、可见光和太阳真空紫外辐射波段的影响，特别是太阳光谱中H的 Lyman-alpha辐射线（121.6nm)。因此，在这些型号中，都使用了 FUV滤光片。
[0003] 我国在风云三号卫星上，搭载了广角极光成像仪，目的是对N2LBH(140-180nm)波 段进行成像观测。它需要一种远紫外宽带反射滤光片，能够在HO-ISOnm波段保证较高的 反射率，同时在121. 6nm, 130. 4nm, 135. 6nm和真空紫外及可见波段具有较好的反射抑制效 果。
【发明内容】
[0004] 本发明为了满足广角极光成像的需要，提供一种远紫外宽带反射滤光片，该滤光 片在保证140-180nm波段有较高的反射率的前提下，使在121. 6nm，130. 4nm，135. 6nm和真 空紫外及可见波段的反射率得到有效的抑制。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
[0006] 一种远紫外宽带反射滤光片，包括：基底和Al/MgF#周期多层膜；
[0007] 所述AVMgF2非周期多层膜设置在所述基底上；
[0008] 所述AVMgF2非周期多层膜由交替设置的Al膜和MgF2膜组成，其中Al膜的光学 厚度为L，MgFJ莫的光学厚度为H，满足H>L ;远离所述基底的最后一层膜为MgF J莫。
[0009] 在上述技术方案中，所述基底为熔石英基底。
[0010] 在上述技术方案中，所述基底的表面粗糙度小于2nm。
[0011] 在上述技术方案中，所述AVMgF2非周期多层膜的制备方法为电子束热蒸发方法。
[0012] 本发明的有益效果是：
[0013] 本发明在不增加光学元件，也不增加额外的加工步骤的基础上，制作八1/]\%?2非周 期多层膜，通过抑制带外波段反射率，提高广角极光成像仪成像质量。
【附图说明】
[0014] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0015] 图1为本发明一种提高远紫外光谱纯度的非周期多层膜结构示意图。
[0016] 图2为波长在120-220nm的光照射AVMgF2周期多层膜（H/L = 1，>1)时，波长与 反射率之间关系的理论计算示意图，入射角22°。
[0017] 图3为波长在120-220nm的光照射本发明的Al/MgF#周期多层膜时，波长与反 射率之间关系的理论计算示意图，入射角22°。
[0018] 图4为波长在120-220nm的光照射本发明的Al/MgF2#周期多层膜时，波长与反 射率之间关系的理论计算及实验结果示意图，入射角22°。
[0019] 图5为波长在120nm-760nm的光照射本发明的Al/MgF2#周期多层膜时，波长与 反射率之间关系的实验结果示意图，入射角8°。
【具体实施方式】
[0020] 本发明的发明思想为：本发明利用一种改进的31-多层膜滤光片设计方法，在保 证一个周期厚度等于0. 5个工作波长前提下，降低金属薄膜材料层厚度，进而达到展宽高 反射率工作波长范围，抑制带外反射的目的。进而提出一种远紫外宽带反射滤光片，该滤 光片包括：基底和Al/MgF 2#周期多层膜；所述AVMgF2非周期多层膜设置在所述基底上。 所述AVMgF2非周期多层膜由交替设置的Al膜和MgF J莫组成，其中Al膜的光学厚度为L， MgFJ莫的光学厚度为H，满足H>L ;远离所述基底的最后一层膜为MgF 2膜。
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0022] 一种远紫外宽带反射滤光片，该滤光片包括：熔石英基底和AVMgF2非周期多层 膜；所述AVMgF 2非周期多层膜采用电子束热蒸发方法制作在所述熔石英基底上。所述基 底的表面粗糙度小于2nm。
[0023] 该滤光片是用改进的π -多层膜技术设计的。
[0024] H+L = 0. 5 λ r (I)
[0025] π -多层膜技术是由Zukic和Torr提出的。在π -多层膜体系中，周期厚度等于 0.5个控制波长。可用公式（1)来描述，H表示一个周期厚度里高折射率材料光学厚度，L 表示低折射率材料光学厚度。Zukic和Torr在设计远紫外介质多层膜滤光片时，在确保一 个周期厚度等于〇. 5个工作波长前提下，减少高折射率介质材料厚度。在远紫外波段，相对 于低折射率介质材料，高折射率介质材料有较高的消光系数。通过减少高折射率介质材料 厚度（H〈L)，减少吸收，进而可以提高反射率和调整带宽。我们在设计140-180nm滤光片时， 也采用了这一技术。
[0026] 本发明采用了低折射率材料金属Al，1/4波长光学厚度的单层Al膜在120-220nm 具有>90%的高反射率。这是因为Al具有较高的消光系数，而折射率n〈〈l。从公式（2)中 可以看出单层Al膜的反射率主要是由消光系数k决定的。
【主权项】
1. 一种远紫外宽带反射滤光片，其特征在于，包括：基底和Al/MgF2非周期多层膜； 所述AVMgF2非周期多层膜设置在所述基底上； 所述AVMgF2非周期多层膜由交替设置的Al膜和MgF2膜组成，其中Al膜的光学厚度 为L，MgFJ莫的光学厚度为H，满足H>L;远离所述基底的最后一层膜为MgFJ莫。
2. 根据权利要求1所述的远紫外宽带反射滤光片，其特征在于，所述基底为熔石英基 底。
3. 根据权利要求1所述的远紫外宽带反射滤光片，其特征在于，所述基底的表面粗糙 度小于2nm。
4. 根据权利要求1所述的远紫外宽带反射滤光片，其特征在于，所述Al/MgF2#周期多 层膜的制备方法为电子束热蒸发方法。
【专利摘要】本发明涉及一种远紫外宽带反射滤光片，包括：基底和Al/MgF2非周期多层膜；所述Al/MgF2非周期多层膜设置在所述基底上；所述Al/MgF2非周期多层膜由交替设置的Al膜和MgF2膜组成，其中Al膜的光学厚度为L，MgF2膜的光学厚度为H，满足H>L；远离所述基底的最后一层膜为MgF2膜。本发明在不增加光学元件，也不增加额外的加工步骤的基础上，制作Al/MgF2非周期多层膜，通过抑制带外波段反射率，提高广角极光成像仪成像质量。
【IPC分类】G02B5-26
【公开号】CN104730608
【申请号】CN201510073129
【发明人】王孝东, 陈波, 王海峰, 何飞, 刘世界, 郑鑫, 马月英
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月12日