独特的光学镀膜如何提高深紫外(DUV)和真空紫外(VUV)中的性能 - 筱晓光子

2024-02-20 09:17:55

简介

UV 区域覆盖电磁波谱中 100-400 nm 的波长范围，位于可见光区域和 X 射线之间。

在物理学中，紫外线范围通常分为四个不同的区域：

近紫外光（400-300 nm）、中紫外光（300-200 nm）、远紫外光（200-100 nm）和极紫外光（100 nm以下）。

在本白皮书中，我们感兴趣的是定义为深紫外或 DUV (200-280 nm) 和真空 UV 或 VUV (100-200 nm) 的紫外区域。

DUV 和 VUV 光学器件有许多应用，虽然光谱学是主要应用之一，但它们也用于电子电路、高分辨率显微镜和选择性分子成像的研究。

2022年6月，研究人员报告说，使用无标签的深紫外显微镜方法来监测前列腺癌的侵袭性 ¹，选择性分子成像现在不仅用于地球，还用于在遥远的地方识别新的化合物和特定的矿物元素，包括我们的太阳和遥远的恒星和行星。

今年8月31日，美国宇航局MAVEN和阿联酋EMM任务发布了火星动态质子极光事件的联合观测结果。 成像紫外光谱仪（IUVS）观测莱曼α（121.6 nm）和莱曼β（120.6 nm）发现火星上的质子极光²。

多年来，我们一直在制造高效衍射光栅，该光栅采用我们专有的闪耀技术，与传统离子蚀刻光栅相比，在紫外线下提供高效率，并且杂散光更低。 我们传统上还提供一系列工作波长低至 200nm 的非球面镜（离轴抛物面镜、椭圆镜和自由曲面镜）。

然而，近年来，随着 UV LED 和小型化传感器技术的出现，推动应用进一步深入 UV，我们被要求提供能够在 DUV 和 VUV 区域成功运行的反射镜。 最初，我们外包了 DUV 和 VUV 镀膜，但随着应用的要求变得越来越高，我们努力寻找合适的镀膜来满足客户要求的高反射率和吞吐量要求，并开始内部开发 DUV 和 VUV 镀膜来满足这一需求.

注:

1, Soltani, S., Ojaghi, A., Qiao, H. et al. 使用无标记多光谱深紫外显微镜的前列腺癌组织病理学可量化肿瘤侵袭性的表型，并实现多种诊断虚拟染色。 科学报告 12, 9329 (2022) .

2, MAVEN 和 EMM 首次观测火星上不规则的质子极光 (nasa.gov)

经过广泛的开发，我们创建了一系列 DUV 和 VUV 镀膜，与当今市场上的其他镀膜相比，其反射率高出约 10%，从而为我们的客户带来卓越的吞吐量和更高的灵敏度。

本白皮书提供了有关我们的 VUV 和 DUV 光学镀膜系列的更多详细信息。

 当前的技术

DUV 和 VUV 激光器可实现先进的成像功能。 当与改进的传感器技术相结合时，它们引起了人们对许多应用中的 DUV 和 VUV 区域的兴趣增加。

许多 DUV 和 VUV 光学系统容易出现总体吞吐量低的问题。 为了克服这个问题，必须提高光学系统的灵敏度，需要具有高反射率涂层的光学元件来提供所需的灵敏度水平并减轻任何损失。

这些光学涂层由薄材料层的组合组成，用于增强光学元件的特定性能。 光学涂层的成分会影响其性能，其中层数、层厚度和折射率都会产生影响。

在 DUV 和 VUV 区域并不总能获得合适的光学镀膜。 能够透射或反射短 DUV 波长的潜在涂层材料数量有限。

金属氧化物化合物是很受欢迎的选择，其中 SiO2 和 Al2O3 的传输波长均约为 225 nm。

但当我们转向更短的波长时，吸收限制了氧化物涂层的透明度和抗激光损伤能力。

图 1：带有 MgFz 和 SiOz 外涂层的增强型铝的 DUV 反射率曲线

在 200 nm 以下的 VUV 范围内，光学镀膜的选择和功能进一步减少。

用户很难找到具有所需水平的成本效益、保真度和灵活性的镀膜工艺和产品，以适应各种光学表面几何形状、尺寸和尺寸.

我们的解决方案

我们最近推出了一系列光学镀膜，以满足市场对 DUV 和 VUV 反射率和灵敏度提高的需求，使用户能够在这些光谱区域解锁新应用。

我们的 VUV 光学镀膜的波长范围为 120 至 200 nm。 它们主要用于光谱学和分析仪器、化学分析和空间天文学领域，但也可用于需要高 DUV 或 VUV 灵敏度的任何地方。

在光学系统中, 吞吐量 = Rn 其中R是镜面反射率，n是系统中镜子的数量，说明光学系统中镜子越多，吞吐量的总体损失越高，当您到达多组件系统的传感器时，就会导致光子大量损失

通常，我们的 DUV 和 VUV 镀膜可提供卓越的反射率（图 2），比市场上的其他光学镀膜高出约 10%，并且如吞吐量公式所示，在需要高吞吐量和高灵敏度的情况下，反射率的增加至关重要。

随着光学仪器小型化的不断发展，采用更小的光源和探测器，以及寻找更弱的信号，每个反射镜的反射率增加 10% 对于成功测量至关重要.

图 2：VUV 涂层的反射率。 从 MacPherson VUV 5-7000 分光光度计收集的反射率数据。.

结论

我们的 DUV 和 VUV 镀膜可实现反射率的阶跃变化，从而实现多元件光学仪器的更高吞吐量，从而提高吞吐量和灵敏度。

结合我们制造大批量非球面镜和紫外线增强型衍射光栅的能力，我们为我们的客户提供真正的紫外线功能，这是其他供应商无法比拟的

关于我们

自 2004 年以来，我们一直在大批量生产平面、非球面和自由曲面反射光学器件、中空后向反射器和全息衍射光栅。

我们主要使用光学复制工艺，使我们能够以比传统批量制造更低的成本提供高保真、高规格的精密光学器件。

我们的关键能力之一是制造表面尺寸低至 λ/10 或更好的自由曲面光学器件、离轴抛物面镜和椭球面镜。 我们还制造平面、凹面和凸面全息衍射光栅，这些光栅可以使用我们专有的闪耀技术作为闪耀光栅提供，与传统的离子蚀刻光栅相比，该技术不仅在紫外光下具有高效率，而且杂散光更低.

我们已通过 ISO 9001:2015 认证且符合 RoHS 标准，我们的生产和测试区域符合太空要求，提供无硅生产环境，我们可以在其中复制用于星载望远镜和光学互连系统的反射光学器件。

图3:长束镀膜系统

我们为许多知名项目提供了多种超低杂散光光栅，包括轨道碳观测站 (OCO) 和臭氧测绘分析套件 (OMPS)。

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