本發(fā)明屬于光學(xué)元件
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種步進(jìn)反射鏡，尤其是一種四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡及制作方法。
背景技術(shù)：
：在大氣遙感探測中，風(fēng)場速度和大氣溫度一直是科學(xué)觀測的重點(diǎn)參數(shù)。對(duì)高層大氣風(fēng)場速度、溫度及壓強(qiáng)的探測，在大氣行為研究、地球物理、航空航天以及高精度天氣預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。目前被動(dòng)式遙感探測已成為本領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向，其以大氣中自然形成的極光和氣輝為光源，通過探測氣輝譜線的干涉圖信息，來獲取高層大氣風(fēng)場的信息，不需要發(fā)射激光，具有很大的優(yōu)越性。四強(qiáng)度探測法則是其代表性技術(shù)，通過探測一個(gè)干涉條紋周期內(nèi)相位差為90°的四個(gè)干涉強(qiáng)度，便可以計(jì)算出風(fēng)速、溫度以及粒子體輻射率等。實(shí)現(xiàn)四強(qiáng)度探測主要有動(dòng)鏡掃描和四分區(qū)鍍膜兩種模式。其中動(dòng)鏡掃描模式利用壓電陶瓷帶動(dòng)干涉儀其中一個(gè)臂以λ/4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生四個(gè)干涉圖來推算風(fēng)速和溫度。這種方法具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，穩(wěn)定性較差；機(jī)械運(yùn)動(dòng)需要時(shí)間，不能同時(shí)實(shí)時(shí)獲取四幅干涉圖。四分區(qū)鍍膜法在干涉儀其中一臂末端平面反射鏡的四個(gè)分區(qū)上鍍不同的膜系使其產(chǎn)生90°的步進(jìn)相位，在ccd探測器的四個(gè)分區(qū)上同時(shí)獲得四個(gè)干涉強(qiáng)度。鍍膜法的優(yōu)點(diǎn)在于四個(gè)干涉強(qiáng)度能夠一次性獲得，實(shí)時(shí)性好；并且系統(tǒng)中沒有運(yùn)動(dòng)部件，機(jī)械穩(wěn)定性較好。四分區(qū)鍍膜大氣遙感探測技術(shù)首先由加拿大york大學(xué)的piotrowskisusanh.c.博士在二十世紀(jì)九十年代提出并研究，piotrowskisusanh.c.博士設(shè)計(jì)了在云母基片上蒸鍍四部分高低折射率交替的膜系，實(shí)現(xiàn)了在波長為557.7nm、630.0nm、732.0nm以及762.0nm處90°的步進(jìn)相位，但是其膜系方案中四個(gè)分區(qū)的膜層數(shù)不相同，膜層厚度變化較大，不易制作，并且四分區(qū)膜層表面高低不平，從而引入相位誤差。2001年，williame.ward等人設(shè)計(jì)了工作于557.7nm、1270nm以及1316nm的四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡，但是其步進(jìn)相位與90°相差很大，反射率低，誤差較大，需要采用特殊算法進(jìn)行彌補(bǔ)。2015年，張宣妮等人設(shè)計(jì)了工作于550nm～780nm范圍內(nèi)的四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡，其優(yōu)點(diǎn)在于采用四分區(qū)聯(lián)合設(shè)計(jì)，使膜層的靈敏度大大下降，且反射率很高，但是其膜系使用材料種類多，蒸鍍過程較為復(fù)雜，并且依舊沒有解決四分區(qū)膜層表面高低不平的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡及制作方法，本發(fā)明采用反向膜系設(shè)計(jì)方法，在玻璃基底的后表面鍍膜，在玻璃基底的前表面實(shí)現(xiàn)四分區(qū)反射相位步進(jìn)功能，從而解決了已有方案四分區(qū)膜層表面高低不平的問題，并且具有高反射率、高相位步進(jìn)精度等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地應(yīng)用于靜態(tài)風(fēng)成像干涉儀，進(jìn)行大氣遙感探測。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：這種四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡，包含后表面平整的玻璃基底，在玻璃基底的后表面鍍有復(fù)合膜層，所述玻璃基底劃分為a、b、c、d四個(gè)面積相等的區(qū)域。進(jìn)一步，上述玻璃基底上光入射的表面為前表面，光出射的表面為后表面。進(jìn)一步，上述述復(fù)合膜層共9層，第1層為步進(jìn)相位調(diào)制層，第2層到第7層為增反射層，第8層為反射層，第9層為保護(hù)層。進(jìn)一步，上述第1層膜材料為mgf2，第2層膜材料為tio2；第3層膜材料為mgf2；第4層膜材料為tio2；第5層膜材料為mgf2；第6層膜材料為tio2；第7層膜材料為mgf2；第8層膜材料為銀；第9層膜材料為氧化鋁。本發(fā)明還提出一種上述四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡的制作方法，包括以下步驟：1)從基底開始第1層膜材料為mgf2，a區(qū)域厚度為107.82nm，b區(qū)域厚度為230.09nm，c區(qū)域厚度為352.50nm，d區(qū)域厚度為461.51nm，分四次蒸鍍；2)從第2層膜到第7層膜，每層膜a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均相同，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍，膜系方案為：層次234567材料tio2mgf2tio2mgf2tio2mgf2厚度(nm)147.76231.41148.06231.42149.54228.643)第8層膜材料為銀，a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均為0.05mm，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍；4)第9層膜材料為氧化鋁，a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均為0.025mm，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍。相對(duì)于現(xiàn)有四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供了一種工作于1264nm～1278nm范圍內(nèi)的四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡及制作方法。首先，在玻璃基底后表面鍍膜，光從玻璃基底前表面入射，克服了現(xiàn)有四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡中四個(gè)分區(qū)表面高低不平的難題，避免了相位誤差的產(chǎn)生；其次，采用銀作為反射層，配合增反射層，使四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡的反射率大大提高，極大地提高了光能的利用效率，并且四個(gè)分區(qū)反射率基本一致，利于儀器定標(biāo)；最后，膜系使用材料較少，易于獲得，周期性的膜層蒸鍍難度較小，利于工程上的應(yīng)用。附圖說明圖1為本發(fā)明四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡結(jié)構(gòu)的正視圖；圖2為本發(fā)明四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡結(jié)構(gòu)的左視圖；圖3為本發(fā)明a區(qū)域反射率曲線；圖4為本發(fā)明b區(qū)域反射率曲線；圖5為本發(fā)明c區(qū)域反射率曲線；圖6為本發(fā)明d區(qū)域反射率曲線；圖7為本發(fā)明a、b、c、d區(qū)域反射相位曲線。其中：1為a區(qū)域；2為b區(qū)域；3為c區(qū)域；4為d區(qū)域；21為基底玻璃；22為復(fù)合膜層。具體實(shí)施方式本發(fā)明首先提出以種四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡：包含后表面平整的玻璃基底21，在玻璃基底21的后表面鍍有復(fù)合膜層22，所述玻璃基底21劃分為a、b、c、d四個(gè)面積相等的區(qū)域。玻璃基底21上光入射的表面為前表面，光出射的表面為后表面。復(fù)合膜層22共9層，第1層為步進(jìn)相位調(diào)制層，第2層到第7層為增反射層，第8層為反射層，第9層為保護(hù)層。第1層膜材料為mgf2，第2層膜材料為tio2；第3層膜材料為mgf2；第4層膜材料為tio2；第5層膜材料為mgf2；第6層膜材料為tio2；第7層膜材料為mgf2；第8層膜材料為銀；第9層膜材料為氧化鋁。這種四分區(qū)相位步進(jìn)反射鏡的制作方法，包括以下步驟：1)從基底開始第1層膜材料為mgf2，a區(qū)域厚度為107.82nm，b區(qū)域厚度為230.09nm，c區(qū)域厚度為352.50nm，d區(qū)域厚度為461.51nm，分四次蒸鍍；2)從第2層膜到第7層膜，每層膜a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均相同，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍，膜系方案為：層次234567材料tio2mgf2tio2mgf2tio2mgf2厚度(nm)147.76231.41148.06231.42149.54228.643)第8層膜材料為銀，a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均為0.05mm，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍；4)第9層膜材料為氧化鋁，a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均為0.025mm，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍。下面結(jié)合附圖，以實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：使用一塊厚度為3mm，邊長為30mm的正方形玻璃片作為基底材料，將玻璃基底后表面劃分為a、b、c、d四個(gè)面積相等的正方形區(qū)域，在玻璃基底后表面蒸鍍復(fù)合膜層。從基底開始第1層膜材料為mgf2，a區(qū)域厚度為107.82nm，b區(qū)域厚度為230.09nm，c區(qū)域厚度為352.50nm，d區(qū)域厚度為461.51nm，分四次蒸鍍。從第2層膜到第7層膜，每層膜a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均相同，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍，膜系方案為：層次234567材料tio2mgf2tio2mgf2tio2mgf2厚度(nm)147.76231.41148.06231.42149.54228.64第8層膜材料為銀，a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均為0.05mm，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍。第9層膜材料為氧化鋁，a、b、c、d四個(gè)區(qū)域厚度均為0.025mm，四個(gè)區(qū)域作為整體同時(shí)進(jìn)行蒸鍍。如圖1、圖2所示。對(duì)此實(shí)例的a、b、c、d四個(gè)區(qū)域在1264nm～1278nm范圍內(nèi)的反射率及反射相位進(jìn)行了計(jì)算，反射率曲線及反射相位曲線如圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示。圖中結(jié)果表明，四個(gè)區(qū)域的反射率均在99.9％左右，a、b區(qū)之間的相位差平均為89.93°，b、c區(qū)之間的相位差平均為90.00°，c、d區(qū)之間的相位差平均為89.77°，實(shí)現(xiàn)了四分區(qū)90°左右的步進(jìn)相位。當(dāng)前第1頁12