可见-红外宽光谱的两种分色方法

空间光学遥感仪器的工作光谱往往覆盖从可见到长波红外的宽光谱范围,它们是利用数个甚至二十多个光谱通道获取信息的.因此通常需要一个覆盖全光谱的分色片将光谱一分为二,将不同光谱分配到透射和反射光路中.通过对基片材料、膜层材料、膜系结构的设计和分析,得到可见-红外宽光谱的两种分色方法.利用真空中的光学薄膜沉积技术,制备出了两类性能良好的可见-红外宽光谱分色片,光谱覆盖范围0.4μm～13μm,可见光区透射率大于80%,6μm ～13μm的长波红外反射率大于90%.     

退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构和应力特性的影响

介质膜反射镜是星载激光测高仪系统中不可缺少的薄膜元件,其面形质量直接影响探测系统测距的分辨率和精度.本文采用离子束辅助电子束蒸发工艺在石英基底上沉积Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜,并在200—600℃的空气中做退火处理.通过X射线衍射、原子力显微镜、分光光度计及激光干涉仪等测试手段,系统研究了退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构、光学性能以及应力特性的影响.结果表明:Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜退火后,膜层结构保持稳定,膜层表面粗糙度得到有效改善;反射膜在500—600℃退火后,残余应力由压应力向张应力转变;采用合适的退火温度可以有效释放Ta_2O_5/SiO_2薄膜的残余应力,使薄膜与基底构成的介质膜反射镜具有较好的面形精度.本文的实验结果对退火工艺在介质膜反射镜面形控制技术方面的应用具有重要意义.     

沉积工艺对YbF_3薄膜可靠性的影响

从沉积方式、薄膜厚度、沉积温度和离子束能量四个方面,研究了沉积工艺对氟化镱(YbF3)薄膜可靠性的影响。研究结果表明,相较于电阻加热蒸发方式,用电子束加热蒸发得到的YbF3薄膜,其致密性更好,水汽吸收更少;薄膜太厚或沉积温度太高会加大YbF3薄膜的应力,使薄膜表面出现裂痕,甚至使薄膜脱落;离子束辅助沉积可以增加YbF3薄膜的附着力,改善薄膜的表面质量;随着离子束能量的增加,薄膜的应力先增大后减小。根据以上研究结果得出YbF3薄膜的最佳沉积工艺,并研制出具有良好光谱性能和高可靠性的宽光谱增透膜。     

绿光波段60 pm超窄带滤光片的研制

波长为532 nm的绿色激光在大气层中有较强的穿透能力,可用于自由空间光通信和激光三维测绘,为了抑制背景光的干扰,需要半功率带宽小于100 pm的光谱滤波器。因此,设计并研制了基于光学干涉薄膜的超窄带滤光片。将五氧化二钽(Ta₂O₅)和二氧化硅(SiO₂)分别作为高低折射率膜层材料,将熔石英作为基片,采用双离子束溅射沉积方法制备出所设计的光学薄膜。利用可调谐激光器和功率计测量滤光片的透射光谱,其半功率带宽为(60±2)pm,透过率达到62.6%。     

用于海洋水色定量化遥感的光学薄膜技术

以海洋一号C/D卫星中国水色水温扫描仪[COCTS (HY-1C/D)]的光学薄膜研制为例，介绍了海洋水色定量化遥感中应用的光学薄膜技术。在单片基片的不同通道区域依次镀制多块滤光膜以抑制杂散光的产生，充分研究了光束空间角频率分布带来的光谱及偏振影响，实现了5%带宽的定位精度，将通道滤光膜对偏振灵敏度的影响降到0.3%以下，采用双离子束溅射工艺来保证膜层的可靠性和光谱性能。此外，通过光学薄膜元件的偏振调控设计以及元件间的偏振补偿，实现了系统偏振灵敏度达到国际先进水平，0°扫描角时的平均偏振灵敏度小于1%。光学薄膜技术的应用有效提升了海洋水色的定量化遥感质量，结合大气校正，COCTS (HY-1C/D)获得的水色产品数据量化精度与美国的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和可见光红外成像辐射仪（VIIRS）相当。