四波段极紫外多层膜反射镜

本发明属于光学薄膜，尤其涉及一种四波段极紫外多层膜反射镜。

背景技术：

1、极紫外多层膜反射镜是极紫外波段空间探测的核心光学元件，可提升该波段光线反射率，并实现其他波段光线的滤除。在极紫外波段，材料吸收较大，而材料的反射率只有10-4量级。为提高光学镜片在极紫外波段的反射率，通常要在光学镜片上交替沉积高、低原子序数的薄膜材料。高原子序数薄膜通常具有较高的折射率和吸收，称为吸收层；低原子序数薄膜通常具有较低的折射率和吸收，称为间隔层。两种材料具有固定的比例关系，构成周期多层膜，形成人工晶体结构。当周期厚度满足布拉格衍射条件时，在极紫外某一特定波段形成干涉增强；而其它波段不满足布拉格衍射条件，反射率较低；达到在某一特定波段提高反射率的目的。

2、随着极紫外空间探测的发展，人们开始重视控制载荷的成本。多波段探测成为主流，如goes-r的六波段（9.4nm,13.1nm,17.1nm,19.5nm,28.4nm,30.4nm）极紫外探测、sdo（9.4nm,13.1nm,17.1nm,19.3nm,21.1nm,30.4nm,33.5nm）的七波段极紫外探测和solarorbiter的双波段（17.1nm和30.4nm）极紫外探测。地面检测定标设备用的平行光管也有一次可以检测多波段的需求，这样可以避免镀制不同波段的反射镜，进一步节约成本和提高检测效率。

3、极紫外多波段反射镜目前主流成熟方案为分区镀膜技术。该技术将单块反射镜划分为若干区域，在不同区域分别镀制适配不同工作波长的多层膜，goes-r、sdo卫星均采用这种方法。该技术具备单一波段反射率优异的优势，但存在集光面积小、装调难度大、镀膜工艺复杂的突出缺点。镀膜过程中需采用精密遮挡工艺，规避不同膜系交叉叠加引发的光谱串扰问题，而工装遮挡产生的阴影效应，会进一步缩减反射镜的有效集光面积。另一种技术方案无需对光学基底进行区域划分，通过选用多种薄膜材料并优化膜系结构设计，即可实现多波段高反射效果，solar orbiter卫星便采用了该方案。其研制团队采用al/mo/sic薄膜体系，通过膜系优化设计，将适配17.1nm与30.4nm两个工作波长的多层膜进行叠加，成功实现双波段高反射成像。该方案的核心优势为有效集光面积大，但受限于材料在极紫外波段的强吸收特性，该技术能够实现高反射效果的波段数量通常不超过两个。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明创造旨在提供一种四波段极紫外多层膜反射镜，以解决现有技术具有多波段反射镜集光面积小和有效波段少的问题，本发明采用al/zr和si/ir两种材料对，通过膜系优化设计，实现在17.1nm，19.3nm，30.4nm，46.5nm四个波段，均具有优于10%的反射率。

2、为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

3、一种四波段极紫外多层膜反射镜，包括基底和由下至上依次沉积于基底表面的17.1nmal/zr周期多层膜、19.3nmal/zr周期多层膜、30.4nmal/zr周期多层膜和46.5nm帽层。

4、进一步的，46.5nm帽层为si/ir周期多层膜，si/ir周期多层膜的周期数为1，单周期厚度为14.0nm-17.0nm，ir占单周期厚度的比例为20％-50％。

5、进一步的，17.1nmal/zr周期多层膜的周期数为20-40，单周期厚度为8.0nm-8.5nm，zr占单周期厚度的比例为20％-40％。

6、进一步的，19.3nmal/zr周期多层膜的周期数为5-10，单周期厚度为9.9nm-10.1nm，zr占单周期厚度的比例为20％-40％。

7、进一步的，30.4nmal/zr周期多层膜的周期数为2，单周期厚度为16.0nm-16.8nm，zr占单周期厚度的比例为20％-40％。

8、进一步的，基底为超光滑熔石英，表面粗糙度小于0.3nm。

9、与现有技术相比，本发明创造能够取得如下有益效果：

10、本发明创造所述的四波段极紫外多层膜反射镜，旨在不损耗集光面积的前提下，解决传统多层膜反射镜有效反射波长数量少的技术难题。本发明选用在17.1nm、19.3nm、30.4nm波段均具备较高反射率的al/zr材料对作为多层膜主体结构，并增设si/ir帽层薄膜，有效提升46.5nm波段的反射率。本发明采用17.1nmal/zr膜系、19.3nmal/zr膜系、30.4nmal/zr膜系与46.5nmsi/ir膜系相结合的多层膜复合结构，无需采用传统分区镀膜技术，可在单一光学基底上，在不损耗集光面积的前提下，实现17.1nm、19.3nm、30.4nm、46.5nm四个极紫外波段优于10%的反射率。传统技术需采用有损集光面积的四波段分区镀膜方案，或配备四块独立反射镜，而本发明仅需单块反射镜，即可实现四个极紫外波段的高效反射，且全程不牺牲集光面积。应用该多层膜反射镜，能够有效降低空间探测载荷与地面检测的研发及使用成本，显著提升空间探测与地面检测的工作效率。

1.一种四波段极紫外多层膜反射镜，其特征在于：包括基底和由下至上依次沉积于基底表面的17.1nmal/zr周期多层膜、19.3nmal/zr周期多层膜、30.4nmal/zr周期多层膜和46.5nm帽层。

2.根据权利要求1所述的四波段极紫外多层膜反射镜，其特征在于：所述46.5nm帽层为si/ir周期多层膜，si/ir周期多层膜的周期数为1，单周期厚度为14.0nm-17.0nm，ir占单周期厚度的比例为20％-50％。

3.根据权利要求1所述的四波段极紫外多层膜反射镜，其特征在于：所述17.1nmal/zr周期多层膜的周期数为20-40，单周期厚度为8.0nm-8.5nm，zr占单周期厚度的比例为20％-40％。

4.根据权利要求1所述的四波段极紫外多层膜反射镜，其特征在于：所述19.3nmal/zr周期多层膜的周期数为5-10，单周期厚度为9.9nm-10.1nm，zr占单周期厚度的比例为20％-40％。

5.根据权利要求1所述的四波段极紫外多层膜反射镜，其特征在于：所述30.4nmal/zr周期多层膜的周期数为2，单周期厚度为16.0nm-16.8nm，zr占单周期厚度的比例为20％-40％。

6.根据权利要求1所述的四波段极紫外多层膜反射镜，其特征在于：基底为超光滑熔石英，表面粗糙度小于0.3nm。