一种远紫外负滤光片及其制备方法

本发明涉及光学成像，特别涉及一种远紫外负滤光片及其制备方法。

背景技术：

1、极光是由地球高轨道的高能带电粒子与大气层中的n2和o2分子相互碰撞产生的一种特殊现象。对极光的空间成像探测能够提供磁球层不同区域的空间域和时域信息。140-180nm是n2的lbh极光发射谱线，其中，140-160nm被称作lbh-s带，160-180nm被称作lbh-l带。n2的lbh带是多个卫星载荷的重要探测目标，包括我国风云三号d星和h星的广角极光成像仪，美国image卫星的wic，美国polar的uvi。极光中除了紫外和可见光外，还有较强的h元素发射谱线121.6nm，o元素的130.4nm和135.6nm谱线，它们将破坏lbh带的成像质量。因此，在lbh带成像光学系统的设计中，必须考虑带外抑制。上述lbh带成像光学系统通常采用1/4波长周期单层膜结构，随着周期数的增加，目标波段的反射率会得到显著提高，反射区和透射区的过度变得越来越陡峭，但是其通常具有显著的旁带波纹，带外抑制较差。

2、如美国polar的uvi载荷采用三个反射镜和一个透射式滤光片来分别对lbh-s和lbh-l带成像。反射镜是由35层laf3/mgf2周期膜组成，它在121.6nm、130.4nm和135.6nm反射率分别为25％，30％和58％。周期多层膜的带外抑制较差。它的光学系统的带外抑制主要是通过透射式滤光片来实现的。美国image卫星的wic采用卡塞格林光学系统对lbh带成像，其采用两个宽带反射镜，这两个反射镜也提供了近紫外和可见光的反射抑制。但是，它没有给出反射镜具体采用的材料和结构，其在121.6nm、130.4nm和135.6nm反射率分别为40％，15％和40％，同样的，它的带外抑制也不好。我国风云三号d星和h星的广角极光成像仪都是采用四个反射镜，除了最前面的baf2滤光片以外，没有再使用其它透射式滤光片。我国风云三号d星的广角极光成像仪探测lbh带，采用了22层的非周期laf3/mgf2宽带多层膜反射镜。使用了带宽展宽技术，获得了40nm的带宽，在185-220nm波段的平均反射率是10％，反射率仍然较高。

技术实现思路

1、本发明要解决现有技术中lbh-s和lbh-l反射镜带外反射率高的技术问题，提供一种远紫外负滤光片及其制备方法，该滤光片是采用等效层折射率匹配方法分别设计了lbh-s和lbh-l的反射镜，采用热蒸发方法制备了该反射镜，制备的反射镜具有较好的带外反射率抑制能力。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

3、一种远紫外负滤光片，包括设置在基底上的lbh-s膜系、和设置在基底上的lbh-l膜系；

4、所述lbh-s膜系为交替结构的非周期的laf3/mgf2多层膜，第一层为laf3，最后一层为mgf2，多层膜层数共计为16层，每层laf3层和mgf2层的厚度均为10-30nm，lbh-s膜系的总厚度为353nm；

5、所述lbh-l膜系为交替结构的非周期的laf3/mgf2多层膜，第一层为laf3，最后一层为mgf2，多层膜层数共计为16层，每层laf3层和mgf2层的厚度均为10-39nm，lbh-l膜系的总厚度为414nm。

6、在上述技术方案中，所述lbh-s膜系在工作波长的平均反射率为42.87％，在121.6nm、130.4nm、135.6nm、161-180nm、181-220nm的反射率分别为6.09％、2.12％、5.52％、4.65％、1.69％。

7、在上述技术方案中，所述lbh-l膜系在工作波长的平均反射率为48.53％，在121.6nm、130.4nm、135.6nm、140-159nm、181-220nm的反射率分别为4.81％、2.71％、1.60％、6.74％、4.35％。

8、在上述技术方案中，所述基底为微晶玻璃。

9、一种远紫外负滤光片的制备方法，包括以下步骤：

10、步骤1、基片前处理

11、使用高纯水超声波清洗基片，并离心甩干；

12、步骤2、制备lbh-s膜系

13、将laf3和mgf2置于钼舟里，使用电阻蒸发方法镀膜，在步骤1的基底上制备lbh-s膜系；

14、步骤3、制备lbh-l膜系

15、将laf3和mgf2置于钼舟里，使用电阻蒸发方法镀膜，在步骤1的基底上制备lbh-l膜系。

16、在上述技术方案中，步骤2和3中，镀膜过程中的沉积速率为0.2nm/s。

17、在上述技术方案中，步骤2和3中，镀膜过程中本底真空度为2.5*10-4pa。

18、在上述技术方案中，步骤2和3中，基底加热温度为170℃。

19、本发明具有以下有益效果：

20、本发明的远紫外负滤光片，该滤光片是采用等效层折射率匹配方法分别设计了lbh-s和lbh-l的反射镜，其中lbh-s和lbh-l膜系均为结构相同的非周期laf3/mgf2多层膜，只是lbh-s和lbh-l膜系每层的膜厚度不同，并采用热蒸发方法制备了该反射镜，制备的反射镜在工作波段具有较高的反射率，同时带外反射率抑制能力较好。

21、实验结果表明，本发明的远紫外负滤光片，lbh-s膜系在工作波长的平均反射率为42.87％，在121.6nm、130.4nm、135.6nm、161-180nm、181-220nm的反射率分别为6.09％、2.12％、5.52％、4.65％、1.69％；lbh-l膜系在工作波长的平均反射率为48.53％，在121.6nm、130.4nm、135.6nm、140-159nm、181-220nm的反射率分别为4.81％、2.71％、1.60％、6.74％、4.35％。说明本发明制备的远紫外负滤光片具有较好的带外反射率抑制能力。

技术特征：

1.一种远紫外负滤光片，包括设置在基底上的lbh-s膜系、和设置在基底上的lbh-l膜系；

2.根据权利要求1所述的远紫外负滤光片，其特征在于，所述lbh-s膜系在工作波长的平均反射率为42.87％，在121.6nm、130.4nm、135.6nm、161-180nm、181-220nm的反射率分别为6.09％、2.12％、5.52％、4.65％、1.69％。

3.根据权利要求1所述的远紫外负滤光片，其特征在于，所述lbh-l膜系在工作波长的平均反射率为48.53％，在121.6nm、130.4nm、135.6nm、140-159nm、181-220nm的反射率分别为4.81％、2.71％、1.60％、6.74％、4.35％。

4.根据权利要求1所述的远紫外负滤光片，其特征在于，所述基底为微晶玻璃。

5.一种权利要求1-4中任意一项所述的远紫外负滤光片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的远紫外负滤光片的制备方法，其特征在于，步骤2和3中，镀膜过程中的沉积速率为0.2nm/s。

7.根据权利要求5所述的远紫外负滤光片的制备方法，其特征在于，步骤2和3中，镀膜过程中本底真空度为2.5*10-4pa。

8.根据权利要求5所述的远紫外负滤光片的制备方法，其特征在于，步骤2和3中，基底加热温度为170℃。

技术总结
本发明涉及一种远紫外负滤光片及其制备方法，属于光学成像技术领域。解决现有技术中LBH‑S和LBH‑L反射镜带外反射率高的技术问题。本发明的远紫外负滤光片，该滤光片是采用等效层折射率匹配方法分别设计了LBH‑S和LBH‑L的反射镜，其中LBH‑S和LBH‑L膜系均为结构相同的非周期LaF<subgt;3</subgt;/MgF<subgt;2</subgt;多层膜，只是LBH‑S和LBH‑L膜系每层的膜厚度不同，并采用热蒸发方法制备了该反射镜，制备的反射镜在工作波段具有较高的反射率，同时带外反射率抑制能力较好。

技术研发人员：王孝东,周鹏,任帅,高庆钟,郑鑫,刘世界,陈波
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15