光学技术的应用之二

新型反射镜光学表面改性技术与装备
空间光学系统中使用的大口径反射镜要求具有良好的物理、机械、热学等性能以保证在严酷的环境下正常工作，同时还要求具有较小的重量。针对这种需求，新型的反射镜镜胚材料得到了深入的研究和长足的发展，其中综合指标较好的空间反射镜材料是Be和SiC。这两种材料都具有良好的物理、机械性能和较小的密度，并可轻量化，以进一步降低重量。由于Be的氧化物具有毒性，目前使用量较少；SiC材料性能接近Be，是一种无毒并具良好性能的反射镜镜坯材料，近年来发展较快，在空间项目中得到越来越广泛的应用。
常用的空间SiC材料有两种：S－SiC和RB－SiC。S－SiC是一种单相SiC陶瓷材料，其结构中存在的微孔造成表面光能吸收而导致反射率下降；RB－SiC中存在SiC和Si两相，由于Si的硬度较低在加工后其表面会形成台阶状形貌，使得粗糙度增加，因此会有较大的散射损失。为了解决光能损失的问题，国内外通常采用的就是表面改性方法。
使用了PVD方法制备大口径SiC反射镜改性膜层的技术。主要研究的方向有如下四个：①大尺寸反射镜在三维尺度上薄膜的生长机理及其对薄膜厚度、膜层质量的影响。② 不同于CVD的高温成膜，PVD可以在相对较低的温度下制备改性层，因此需要探索如何在较低的温度下实现较好性能的改性膜；③ 建立大尺寸状态下PVD方法制备改性膜层的均匀性物理模型，可以提高改性膜层的质量；④ 改性膜层和反射镜镜坯的结合状态决定了反射镜的性能，对相关的相互扩散机理，结合方式进行了研究。