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深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究

潘永刚 林兆文 王奔 付秀华

潘永刚, 林兆文, 王奔, 付秀华. 深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究[J]. 中国光学(中英文), 2022, 15(4): 740-746. doi: 10.37188/CO.2022-0005
引用本文: 潘永刚, 林兆文, 王奔, 付秀华. 深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究[J]. 中国光学(中英文), 2022, 15(4): 740-746. doi: 10.37188/CO.2022-0005
PAN Yong-gang, LIN Zhao-wen, WANG Ben, FU Xiu-hua. Film thickness uniformity of deep ultraviolet large aperture aspheric mirror[J]. Chinese Optics, 2022, 15(4): 740-746. doi: 10.37188/CO.2022-0005
Citation: PAN Yong-gang, LIN Zhao-wen, WANG Ben, FU Xiu-hua. Film thickness uniformity of deep ultraviolet large aperture aspheric mirror[J]. Chinese Optics, 2022, 15(4): 740-746. doi: 10.37188/CO.2022-0005

深紫外大口径非球面反射膜的均匀性研究

doi: 10.37188/CO.2022-0005
基金项目: 吉林省科技发展计划项目(No. 20190302095GX)
详细信息
    作者简介:

    潘永刚(1987—),男,陕西商洛人,博士,2010年于长春理工大学光电信息工程学院获得学士学位,2013年于长春理工大学光学工程专业获得硕士学位,2017年于长春理工大学光学工程获得博士学位,主要从事光学薄膜和器件方面的研究。E-mail:pyg_optics@163.com

    林兆文(1994—),男,黑龙江双鸭山人,硕士,2016 年于长春理工大学光电信息工程学院获得学士学位,2019 年于长春理工大学光学工程专业获得硕士学位,主要从事光学薄膜和器件方面的研究。E-mail:lzw_optics@126.com

  • 中图分类号: O436

Film thickness uniformity of deep ultraviolet large aperture aspheric mirror

Funds: Supported by Jilin Province Science and Technology Development Plan Project(No. 20190302095GX)
More Information
  • 摘要:

    膜厚均匀性作为高精度光学薄膜的重要参数,对光学薄膜的性能起到至关重要的作用,特别是大尺寸高精度反射膜,对膜厚均匀性的要求极高。本文通过研究蒸发源的发射特性与膜厚分布,结合Mathcad软件建立精准数学及物理模型,编写自动程序,模拟修正挡板形状,极大地提高了薄膜制备均匀性修正的效率与准确性。通过该方法,在公自转行星蒸发沉积设备上制备了直径为320 mm的非球面深紫外反射镜,在紫外(240~300 nm)波段平均反射率大于97.5%,均匀性优于0.5%。本研究对大口径非球面薄膜的均匀性修正提供了理论基础与技术支撑。

     

  • 图 1  公自转行星机构示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of the rotational planetary mechanism

    图 2  膜厚模拟程序流程图

    Figure 2.  The flow chart of film thickness simulation

    图 3  坐标转换示意图

    Figure 3.  The plot of coordinate transformation

    图 4  OTFC-1300公自转行星设备示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of the OTFC-1300 revolution planetary instrument

    图 5  (a)HfO2和(b)SiO2的相对膜厚分布

    Figure 5.  The relative film thickness distributions of (a) HfO2 and (b) SiO2

    图 6  装夹示意图

    Figure 6.  The clip diagram

    图 7  挡板形状示意图

    Figure 7.  The sketch of the baffle shape

    图 8  薄膜厚度分布

    Figure 8.  The film thickness distribution

    图 9  实际测试光谱曲线

    Figure 9.  Actual tested spectral curves

    图 10  反射镜表面面型数据图

    Figure 10.  The surface topography date of the mirror

    表  1  公自转行星结构运动轨迹

    Table  1.   The orbit of revolution of a planetary structure

    GeometryTrajectory
    Coordinates of any point on the substrate holder${x_{{p} } } = D\sin\; {\omega _1}t + \rho \sin \;({\omega _1}t + {\omega _2}t)$
    ${y_{{p} } } = D\cos \;{\omega _1}t + \rho \cos\; \left( { {\omega _1}t + {\omega _2}t} \right)$
    ${\textit{z}_p} = H$
    Evaporation distance$\sqrt { { {\left( { {x_{ {p} } } } \right)}^2} + { {\left( { {y_{ {p} } } - L} \right)}^2} + { {\left( { {\textit{z}_{ {p} } } } \right)}^2} }$
    Evaporation angle$\mathrm{cos}\;\varphi=\dfrac{\boldsymbol{D}\cdot\boldsymbol{PP_{{\rm{s}}} } }{\left|\boldsymbol{D}\right|\left|\boldsymbol{PP_{{\rm{s}}} }\right|}$
    Projected angle$\mathrm{cos}\;\theta =\dfrac{\boldsymbol{D}\cdot\boldsymbol{PP_{ {\rm{s} } } } }{\left|\boldsymbol{D}\right|\left|\boldsymbol{PP_{ {\rm{s} } } }\right|}$
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    表  2  大尺寸非球面反射镜技术参数

    Table  2.   The technical parameters of the large aspherical mirror

    ParametersIndicators
    SubstrateJGS1
    Angle of incidence /(°)0
    Spectral range /nm230~300
    Reflectance≥97.5%
    Heterogeneity≤0.5%
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    表  3  薄膜制备工艺参数

    Table  3.   The process parameters of thin film preparation

    MaterialIon source voltage
    /V
    Ion
    source current
    /mA
    Ion source O2 gas flow
    /ml·min−1
    O2 gas flow
    /ml·min−1
    Substrate temperature/°CDeposition rate
    /nm·s−1
    HfO250040050502000.12
    SiO25004005002000.8
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-06
  • 录用日期:  2022-04-06
  • 修回日期:  2022-02-17
  • 网络出版日期:  2022-04-27

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