金增强型反射膜用于极大望远镜子镜的预先研究

The extremely large telescope generally have a large number of sub-mirrors, and their reflective coating is a heavy work load in maintenance. Therefore, both the film efficiency and life shall be take into account for these sub-mirrors. In this paper, the feasibility of gold enhanced reflective film in the extremely large telescope is studied, on the basis of the performance requirements of China's future extremely large telescope. The gold enhanced reflective film short-wavelength broadening optimization design, low temperature coating process and film stress control technology, verification of film life and environmental stability, film-forming method and equipment configuration for extremely large telescope sub-mirrors etc. are discussed. The gold film is applied in the visible and ultraviolet bands for the first time. The service life of the film is greatly increased while ensuring the broadband and high reflectivity. The investigation results of this project will make China’s 12-meter telescope sub-mirrors have obvious advantages in the performance, and forge the foundation for the development of the extremely large telescope.

极大望远镜子镜数量多，膜层维护工作量大，因此反射子镜需要兼顾膜层效率与寿命。本项目结合我国未来极大望远镜拼接子镜反射膜的性能要求，尝试开展金增强型反射膜用于极大望远镜子镜的可行性研究。内容包括金增强型反射膜短波区的展宽优化设计、金增强型反射膜系低温成膜工艺与膜层应力的控制技术、膜层寿命与环境稳定性验证测试、极大望远镜子镜镀膜设备的成膜方式与设备配置等。该方法首次将金膜展宽至可见与紫外波段，在确保宽带高反的同时极大提升了膜层的使用寿命。本项目的研究将使我国12米望远镜拼接子镜在性能上具有明显的优势，为极大望远镜的研制奠定基础。

极大望远镜子镜数量多，膜层维护工作量大，因此反射子镜需要兼顾膜层效率与寿命。本项目结合我国未来极大望远镜拼接子镜反射膜的性能要求，尝试开展金增强型反射膜用于极大望远镜子镜的可行性研究。.本项目研究包括了金增强型反射膜的展宽优化设计。对研制样片进行环境稳定性与膜层寿命验证测试，工艺优选。对制备的样片定期跟踪实际的效率变化与寿命情况。开展了用于膜层应力控制的相关技术研究：成膜工艺应力控制技术、预抛光应力补偿技术、背面镀膜用于应力抵消的技术。进行金增强型反射膜系低温成膜工艺的实验。结合国内外大型镀膜设备的建造经验与工艺技术，提出我国未来极大望远镜子镜镀膜设备的成膜方式与设备方案。.膜系优化后反射波段成功拓展至300-2500nm。成功制备了在300-2500nm波段内平均反射率优于97%，最低反射率优于95%的金增强型反射膜系。.极大望远镜子镜反射膜膜层需考虑制备增强型金属反射膜系，要求设备可以制备Al、Ag、Au等金属膜层，同时可以制备HfO2、Ti3O5、SiO2、Ta2O5等介质氧化物膜层。设备应为无油真空系统，运行稳定可靠。考虑到很多望远镜在紫外波段反射效率需求，成膜采用蒸镀的方式。.效率和寿命实验证明该膜系非常适用于大型望远镜主镜及拼接子镜的反射膜，可提升光谱效率，延长膜层使用寿命，进而大幅降低维护频次。同时，该膜系也非常适用于野外或海边的光学仪器，可大幅提升膜层的使用寿命，具有很好的应用前景。