同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海市数字光学前沿科学研究基地，上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台，上海200092
极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件的发展对天文、材料、物理等学科具有重要意义。本文主要介绍了同济大学精密光学工程技术研究所在高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的最新进展。展示了极紫外-真空紫外波段（10~200 nm）用薄膜反射镜、薄膜单色器和薄膜起偏器的研究成果。为适应不同的使用需求和环境，开展薄膜内部微结构的综合表征及其物理化学机制的研究，形成了一套完备的极紫外-真空紫外薄膜光学元件表征、优化、制备技术体系，有效提升了均匀性、反射效率、带宽、稳定性和偏振度等薄膜元件核心性能。高性能的极紫外-真空紫外薄膜光学元件研制技术将为我国大型地面科学装置及空间天文观测设备提供强有力的支撑。
极紫外-真空紫外 薄膜元件 均匀性 窄带宽 稳定性 高反射效率 extreme ultraviolet and vacuum ultraviolet thin film element uniformity narrow bandwidth stability high reflectivity 光学 精密工程
2022, 30(21): 2639
中国计量大学 光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
真空紫外目标的光谱辐射亮度对于深空空间探测、航天器损伤测试等空间科学研究具有重要意义。研究了2种用于针对真空紫外光源的测试系统及其方法，通过对真空紫外光谱辐射亮度测试方法开展研究，研制了真空紫外光谱辐射亮度测试系统，测试系统包括真空紫外标准光源、光学成像系统、分光模块、真空紫外探测器模块、真空舱以及数据处理系统等。利用测试系统根据直接测量法和比较法对氘灯的光谱辐射亮度进行了测试分析，并讨论了真空紫外光谱辐射亮度影响因素及相对示值误差，实现了真空紫外光谱辐射亮度在121.2 nm、135.6 nm、160 nm、180 nm、200 nm五个波长范围 0.01 μW/cm2·nm·sr~1 μW/ cm2·nm·sr的精确测量。测量的重复性为0.001 34。这表明测试系统可以实现真空紫外波段信号的测试。
真空紫外 光谱辐射亮度 真空度 光电倍增管 vacuum ultraviolet spectral radiance vacuum degree photomultiplier tube 强激光与粒子束
2022, 34(11): 114003
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
基于神光100 kJ装置的实验条件,对深紫外五倍频汤姆孙散射诊断应用的可行性与适用性进行了评估,并与目前广泛应用的四倍频汤姆孙散射进行了对比,为面向惯性约束聚变等离子体高精度诊断的技术路线选择提供了参考。从探针束信号、驱动束本底和轫致辐射本底等方面进行评估,针对汤姆孙散射离子谱和电子谱测量波段分别开展讨论。结果表明:对于离子谱,采用五倍频探针束可以显著提升信背比;对于电子谱红峰,无论采用五倍频探针束还是四倍频探针束均受到驱动束强本底的干扰;对于电子谱蓝峰,采用五倍频探针束可以避开驱动束本底,但轫致辐射本底会显著增强。综合来看,五倍频汤姆孙散射对低原子序数等离子体的测量具有显著的优势,对高原子序数等离子体的测量优势并不明显。
光学学报
2022, 42(11): 1134013
1 山东大学信息科学与工程学院, 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
2 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
3 广东大湾区空天信息研究院, 广东 广州 510700
4 东京大学物性研究所, 日本 千叶 277-8581
综述了真空紫外193 nm波段固体激光光源的发展情况,具体包括所涉及到的主要非线性晶体[偏硼酸钡(BBO)晶体、三硼酸锂(LBO)晶体、六硼酸铯锂(CLBO)晶体、氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体等]的各类特性及其对比分析、近几十年来193 nm波段连续固体激光和脉冲固体激光的发展脉络、用于产生193 nm固体激光的各种基频光源组合,并对它们的优劣势进行了分类分析和对比。对影响非线性晶体紫外透过率和紫外激光输出功率的双光子吸收效应进行了描述,并对深紫外激光器中的激光诱导污染效应进行了描述,指出几类常用的避免或者缓解该效应的方法。最后对实现超高重复频率准连续真空紫外激光的难度和应当解决的问题进行了探讨。
光学学报
2022, 42(11): 1134010
同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室, 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件大幅提升了高精度观测能力,助力了天文、材料、物理等学科发展。同济大学精密光学工程技术研究所根据不同应用需求以及薄膜材料自身的物理化学特性,开展了针对高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的广泛深入研究,成功研制了诸如Mg/SiC、Sc/Si、Yb/Al、Al+LiF+eMgF2、LaF3/MgF2等多种高性能薄膜反射镜,以满足极紫外-真空紫外(25~200 nm)全波段的应用需求,这些高性能薄膜反射镜已在诸多国内大型地面科学装置及空间天文观测设备中得到应用。简要介绍同济大学精密光学工程技术研究所在极紫外-真空紫外薄膜光学元件研制工作中取得的进展。
光学学报
2022, 42(11): 1134003
1 清华大学 航天航空学院， 北京00084
2 北京振兴计量测试研究所， 北京100074
3 中国科学院 长春精密光学机械与物理研究所， 吉林长春100
为了实现115~200 nm的真空紫外光谱辐射计的校准，针对现有方法中校准源均匀性不高、量值传递链条长、校准波段下限不够的问题，设计了两种校准方法。基于标准漫反射板的校准方法中，研制了测量最低波段到115 nm的真空紫外双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）/双向透射分布函数（Bidirectional Transmittance Distribution Function，BTDF）测量标准部件；基于标准辐射计的方法中，提出了相应的真空紫外光谱辐射亮度传递标准设计方法，标准视场角为2°，在真空条件下完成了实验验证；提出了一种标准真空紫外漫透射器制备方法，对标准真空紫外漫透射器的空间分布特性进行了测量，该方法在±10°角度范围内具有良好的均匀辐射朗伯特性。建立了校准装置，分析了各自的量值传递链条和测量不确定度，表明基于标准辐射亮度计的方法中减少了BRDF测量不确定度分量，测量不确定度更优。利用校准装置对风云卫星上的载荷进行了校准，115~200 nm波段光谱辐亮度测量不确定度为12%（k=2），载荷在轨运行良好。真空紫外光谱辐射计校准方法和装置对空间真空紫外探测技术的研究和应用具有重要的意义。
紫外遥感 真空紫外 光谱辐亮度 漫透射 校准 测量不确定度 ultraviolet remote sensing vacuum ultraviolet spectral radiance diffuse transmission calibration uncertainty of measurement
1 山东大学前沿交叉科学青岛研究院分子科学与工程研究院, 山东 青岛 266237
2 山东大学光学高等研究中心激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
3 北京大学环境科学与工程学院, 北京 100080
在过去的二十多年里,台式飞秒真空紫外(VUV)激光光源技术经历了快速发展,与泵浦-探测技术相结合,在超快光化学领域的应用越来越得到重视。本文介绍了目前搭建台式飞秒VUV激光光源最常用的四波混频方法,并对空芯光纤中和光丝中的四波混频的发展做了较为详细的介绍和梳理。
激光光学 四波混频 台式飞秒真空紫外激光器 超快激发态动力学 中国激光
2021, 48(12): 1201007
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海理工大学 光学仪器与系统教育部工程研究中心，上海 200093
为研究Lumogen （C22H16N2O6）薄膜在真空紫外波段的光致发光特性及辐照损伤，采用热阻蒸发法，以氟化镁为基底制备Lumogen薄膜。使用真空紫外荧光光谱仪、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外?可见分光光度计等仪器分别对薄膜的光致发光特性、荧光强度衰减变化、表面形貌、透过率等进行测试与表征。实验结果表明，真空紫外波段的最佳激发波长为160 nm；发射峰宽为500～620 nm，峰值位置是在528 nm处；在160 nm激发波长持续辐照20 h后，发射峰位置的荧光强度由快及慢地从8.76衰减为0.83，整体下降了90.5%；薄膜表面的均方根粗糙度从10.96 nm增加到14.96 nm；160 nm真空紫外光的高光子能量使Lumogen分子中的荧光助色团－OH断裂，薄膜表面受损，造成不可逆的破坏；被真空紫外光持续辐照后的Lumogen薄膜在250～450 nm波段内的透过率下降了约50%。研究结果表明，Lumogen薄膜在持续高能真空紫外光辐照下，薄膜表面会造成损伤，光学性能会下降，为其在紫外探测器件及航空航天领域的应用研究提供一定参考。
Lumogen薄膜 真空紫外辐照 荧光薄膜性能 Lumogen thin film vacuum UV radiation properties of fluorescent thin film
