[发明专利]改善球面光学元件镀膜均匀性的挡板的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜制备领域，特别是一种行星转动系统镀膜机内改善球面光学元件镀膜均匀性的挡板设计方法。

背景技术

光学薄膜是现代光学系统不可或缺的组成器件，其赋予了光学元件各种性能，对光学仪器的质量起着重要的作用。光学薄膜元件广泛应用于光学领域中，可以说有光的地方便有光学薄膜的影子。随着现代光学系统的发展，对光学薄膜的性能也提出了更高的要求。如今，很多光学成像系统正朝着大数值孔径的方向发展。在这些系统之中，存在着各种光学元件，其中很多是具有大通光孔径与曲率半径比的球面光学元件。通常，这些球面光学元件上要镀制厚度均一的光学薄膜，进而控制透射率或反射率均匀性以及波前误差，否则会严重影响成像质量。

如今有多种方法改善光学元件镀膜的均匀性，包括使用单轴转动系统和行星转动系统，使用修正挡板或修改行星转动运行方式。通常，行星转动系统比单轴转动系统的均匀性好，但是不使用挡板的情况下不能适用于球面光学元件，因为球面光学元件的膜厚在半径方向上急剧变化。使用修正挡板有选择的遮挡光学元件上沉积速率比较快的位置，可以显著改善镀膜的均匀性。其中，固定式修正档板机安装简易，重复性高，应用广泛。然而，目前对于行星转动系统修正档板的设计，主要是依靠经验设计初始挡板，然后通过大量实验反复修改挡板形状，最终达到预期的均匀性要求。这一过程不但费时费力，还要求工程师有丰富的经验。特别是对于不同的球面光学元件，需要不同的修正挡板，一旦面对有多个球面光学元件的工程，使用这种经验方法显然不能有效的完成任务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行星转动系统镀膜机内改善球面光学元件镀膜均匀性的挡板设计方法，基于计算机模拟，快速准确的确定行星转动系统镀膜机内球面光学元件镀膜均匀性的挡板的形状和位置的方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种行星转动系统镀膜机内改善球面光学元件镀膜均匀性的挡板设计方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

（1）根据行星转动系统镀膜机的真空室配置情况，建立行星转动系统镀膜机内球面光学元件镀膜模型：

行星转动夹具上一个通光口径为CA，曲率半径为RoC的球面元件Sub，该球面元件上的一个点P(x,y,z)，单位时间内蒸发到该点上的膜厚为（F.Villa and O.Pompa,Emission pattern of real vapor sources in high vacuum:an overview,Appl.Opt.38,695-703(1999)）：

其中，A为一个常数；r是从蒸发源S(x_s,y_s,z_s)指向点P(x,y,z)的矢量r的长度；是蒸发源表面法线矢量s与所述的矢量r的夹角，即蒸发角；θ是点p指向球心O(x_o,y_o,z_o)的矢量c与矢量r的夹角，即沉积角；n为蒸发源蒸发特性参数，行星转动盘和蒸发源S平行且将球面光学元件Sub安置在行星盘中心，将膜厚表达式转化到直角坐标系中可得：

r=|r|=(x-xs)2+(y-ys)2+(z-zs)2---(2)]]>