一种双波段冷镜的制作方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双波段冷镜的制作方法及装置，所述方法克服了远紫外波段材料色散现象严重和材料吸收不可忽略等设计难点，采用的非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法有创新性，在计算机光学薄膜软件优化过程中，用高斯型曲线来表示121.6nm反射带的目标曲线，有助于具有带宽4nm的反射带的获得，该方法简单，容易操作，能够得到较好的设计结果。

Method and device for producing dual waveband cold mirror

The present invention provides a method and apparatus for producing a dual band cold mirror, the method overcomes the far ultraviolet absorption material and material dispersion phenomenon can not be ignored and the difficulties in design, asymmetric Gauss envelope by tailoring the thickness modulation method innovation, optical thin film software in computer optimization process. With Gauss curve to represent the target curve of 121.6nm reflection band, get help with reflection bandwidth of 4nm band, the method is simple, easy to operate, can get better design results.

【技术实现步骤摘要】
一种双波段冷镜的制作方法及装置
本专利技术涉及光学薄膜
，特别涉及一种双波段冷镜的制作方法及装置。
技术介绍
Lyman-α线是氢元素的发射谱线，波长121.6nm，它是太阳色球层及色球层和日冕的过渡区域最强的谱线。通过研究Lyman-α线的Hanle效应，人们可以揭示太阳色球层磁场结构的奥秘。太阳色球层磁场结构是太阳物理学领域极富挑战性的一项科学研究。2015年，美国宇航局发射了拉曼阿尔法光谱偏振计(CLASP1)探空火箭，成功探测到121.6nm谱线的散射过程和Hanle效应导致的线偏振现象。他们在分析获取的数据时遇到了这样一个问题：局域辐射场影响了散射偏振，这阻碍了Hanle效应的研究。他们后来发现，在对121.6nm谱线观测的同时，再增加一个280nm的观测谱线，就能够解决之一问题。280nm是MgⅡ的h和k发射谱线。因此，美国宇航局提出了CLASP2项目。在这个项目中，需要用到双波段反射镜，它能够反射121.6nm和280nm的谱线，并且透射可见光。这种双波段反射镜也被称作双波段冷镜，冷镜是指能够反射目标谱线，同时能够透过可见光的窄带多层膜。冷镜已经在CLASP1、SUMI和IRIS等型号上获得了成功的应用。在CLASP1，它的目标反射谱线是121.6nm,在SUMI上是155nm和280nm，在IRIS上是133-140nm和278-283nm。CLASP2、SUMI和IRIS等型号上使用的双波段冷镜，使用了两组多层膜，它们先后被镀在了基片的同一侧。首先沉积HfO2/SiO2多层膜，它被用来反射280nm谱线,然后沉积LaF3/MgF2多层膜，它被用来反射其它谱线，如121.6nm，155nm或133-140nm。为了保证探测谱线的光谱纯度，冷镜反射带的旁带波纹需要尽可能的低。很多学者针对这一问题做了大量的研究，Perilloux系统的提出了一种剪裁的膜厚调制方法来抑制旁带波纹。这种方法的思路起源于Rugate滤光片的设计，在设计Rugate滤光片时，调制的是折射率，而剪裁的膜厚调制方法调制的是薄膜厚度。
技术实现思路
为了满足太阳色球层磁场结构研究的需要，本专利技术的目的之一在于提供一种双波段冷镜的制作方法，目的之二在于提供一种双波段冷镜制作装置，该冷镜在121.6nm和280nm处具有较高的反射率，在121.6nm处带宽4nm，可见波段反射率低，两个反射带带外波纹得到了有效的抑制。本专利技术提供的一种双波段冷镜的制作方法，所述方法包括：选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系；使用宽波段减反射膜对所述121.6nm多层膜的反射带旁带振荡进行抑制得到第一过程冷镜；使用非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法对所述第一过程冷镜进行280nm反射带旁带波纹的抑制得到第二过程冷镜；对所述第二过程冷镜的121.6nm反射带利用高斯型目标曲线进行处理得到双波段冷镜。可选地，所述选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系之前，还包括：获取所述121.6nm多层膜对应的中心波长。可选地，所述获取所述121.6nm多层膜对应的中心波长，包括：使用一阶exp指数衰减法拟合光学常数，根据预设第一关系确定中心波长为279nm，所述第一关系为：其中，σM,N是高阶截止带(波数，nm-1)，σ0是一阶反射带，M和N是整数，ΔnL是低折射率材料折射率变化，ΔnH是高折射率材料折射率变化，nL0是参考波长处低折射率材料折射率，nH0是参考波长处高折射率材料折射率，fm是调制频率。可选地，所述选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系，包括：确定初始膜系为(HL)^11H，将所述121.6nm多层膜配置为具有基本的目标光谱特性且在在121.6nm处的反射带带宽是6nm已完成基础膜系的制备，其中、H和L分别是高、低折射率材料的光学厚度。可选地，所述使用宽波段减反射膜对所述121.6nm多层膜的反射带旁带振荡进行抑制得到第一过程冷镜，包括：在所述121.6nm多层膜上加镀一个宽带减反射膜2HL得到第一过程冷镜，其中、H和L分别是高、低折射率材料的光学厚度。可选地，使用非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法对所述第一过程冷镜进行280nm反射带旁带波纹的抑制得到第二过程冷镜，包括：利用预设第三关系对第一过程冷镜进行裁剪厚度调制多层膜每一层薄膜，所述第三关系为：T(L)＝TAVG[1+kA(L)cos(2πfmL)]；其中，H和L分别是高、低折射率材料的光学厚度，T(L)是第L层膜的光学厚度，TAVG是四分之一波长膜厚，fm是调制频率，这里取fm＝0.5，k是调制振幅，A(L)是裁剪振幅函数。当所述裁剪振幅函数为高斯函数时，所述高斯函数为：A(L)＝exp(-(L-Ltotal)2/(2C2))；其中，C为常数，可选地，所述对所述第二过程冷镜的121.6nm反射带利用高斯型目标曲线进行处理得到双波段冷镜，包括：利用高斯型目标曲线对所述第二过程冷镜的121.6nm反射带进行处理得到在121.6nm的反射率是37.4％，带宽4nm，在280nm的反射率是81.4％的双波段冷镜。可选地，所述121.6nm多层膜采用的镀膜材料是氟化镧和氟化镁，基底是熔石英，氟化镧和氟化镁交替叠加在所述基底上，靠近所述基底侧膜层为氟化镁，最外层为氟化镧。可选地，所述裁剪振幅函数包括正旋函数、线性函数、五次函数或高斯函数中至少一种。本专利技术还提供一种双波段冷镜的制作装置，所述装置包括：选取单元，用于选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系；第一抑制单元，用于使用宽波段减反射膜对所述121.6nm多层膜的反射带旁带振荡进行抑制得到第一过程冷镜；第二抑制单元，用于使用非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法对所述第一过程冷镜进行280nm反射带旁带波纹的抑制得到第二过程冷镜；处理单元，用于对所述第二过程冷镜的121.6nm反射带利用高斯型目标曲线进行处理得到双波段冷镜。本专利技术还提供了一种双波段冷镜，应用上述方法制得，该双波段冷镜只由一种多层膜组成，LaF3/MgF2，基底是熔石英，LaF3和MgF2交替叠加在基底上，靠近基底侧膜层为LaF3，最外层是MgF2。入射角45°。该冷镜有两个反射带，分别位于121.6nm和280nm处，121.6nm处的反射带带宽4nm，两个反射带的旁带振荡较低，而且在可见光波段，反射率较低，两个反射带旁带波纹得到了有效的抑制，有力的保证了探测光谱的谱线纯度。；多层膜的膜系层数少于30层，选用的材料为常用的材料，且层数少，易于制备。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术提供了一种双波段冷镜的制作方法及装置，所述方法克服了远紫外波段材料色散现象严重和材料吸收不可忽略等设计难点，采用的非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法有创新性，在计算机光学薄膜软件优化过程中，用高斯型曲线来表示121.6nm反射带的目标曲线，有助于具有带宽4nm的反射带的获得，该方法简单，容易操作，能够得到较好的设计结果。附图说明图1a为本专利技术的双波段冷镜的制作方法的流程图；图1b为本专利技术的双波段冷镜的制作方法的初始膜系(HL)^11H的理论反射率曲线入射角45°的示意图；图2为本专利技术的双波段冷镜的制作方法的在初始膜系上加镀宽带减反射膜2HL后，多层膜的理论反射率曲线,入射角45°的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双波段冷镜的制作方法，其特征在于，所述方法包括：选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系；使用宽波段减反射膜对所述121.6nm多层膜的反射带旁带振荡进行抑制得到第一过程冷镜；使用非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法对所述第一过程冷镜进行280nm反射带旁带波纹的抑制得到第二过程冷镜；对所述第二过程冷镜的121.6nm反射带利用高斯型目标曲线进行处理得到双波段冷镜。

【技术特征摘要】
1.一种双波段冷镜的制作方法，其特征在于，所述方法包括：选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系；使用宽波段减反射膜对所述121.6nm多层膜的反射带旁带振荡进行抑制得到第一过程冷镜；使用非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法对所述第一过程冷镜进行280nm反射带旁带波纹的抑制得到第二过程冷镜；对所述第二过程冷镜的121.6nm反射带利用高斯型目标曲线进行处理得到双波段冷镜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系之前，还包括：获取所述121.6nm多层膜对应的中心波长。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述121.6nm多层膜对应的中心波长，包括：使用一阶exp指数衰减法拟合光学常数，根据预设第一关系确定中心波长为279nm，所述第一关系为：4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述选取高阶121.6nm多层膜作为基础膜系，包括：确定初始膜系为(HL)^11H，将所述121.6nm多层膜配置为具有基本的目标光谱特性且在在121.6nm处的反射带带宽是6nm已完成基础膜系的制备，其中、H和L分别是高、低折射率材料的光学厚度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述使用宽波段减反射膜对所述121.6nm多层膜的反射带旁带振荡进行抑制得到第一过程冷镜，包括：在所述121.6nm多层膜上加镀一个宽带减反射膜2HL得到第一过程冷镜，其中、H和L分别是高、低折射率材料的光学厚度。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用非对称高斯包络剪裁膜厚调制方法对所述第一过程冷镜进行2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孝东，陈波，王海峰，郑鑫，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22