[发明专利]一种宽带响应的软X射线偏振镜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种宽带响应的软X射线偏振镜及其制备方法，涉及精密光学系统技术领域，所述软X射线偏振镜为非周期多层膜结构的偏振镜；所述软X射线偏振镜包括基底以及设置在所述基底上的膜层序列；所述膜层序列包括多个且非周期排列的膜层，分别为第一膜层和第二膜层，且所述第一膜层和所述第二膜层交替设置；各个所述第一膜层的厚度和各个所述第二膜层的厚度均是通过Igor数值算法推导确定的。本发明用于实现宽谱的软X射线波段起偏与检偏。

技术领域

本发明涉及精密光学系统技术领域，特别是涉及一种宽带响应的软X射线偏振镜及其制备方法。

背景技术

极紫外波段和软X射线波段，依托于光源的偏振属性可以开展大量基础科学研究，例如法拉第旋光效应、磁光克尔效应、磁畴成像等。尤其软X射线波段，存在主要磁性金属元素和稀土元素的3d吸收边，以及磁性材料中含有的B，C，O，N 1s吸收边，可以通过偏振测量获得多种磁性材料的物理性质，对超短脉冲激光、大容量磁光存储器件具有重要意义。

常见的偏振实验，包括基于磁圆二色性效应构成的圆偏振片和高分辨率软X射线扫描显微镜组成的成像系统，可以进行对磁性薄膜实现几十纳米的空间分辨率的磁畴研究。另外，磁圆二色性和法拉第效应可用于圆偏振光的定量测量；如利用生物组织对不同偏振光吸收特性进行二色性分析，可以实现对生物大分子结构的测定。软X射线共振磁散射可以用于磁光材料和反磁性材料的传感器分析，依托单个自旋和多重散射分离磁性可以扩展X射线吸收精细结构谱，分析纳米材料结构。

围绕偏振实验需要准确标定光源的偏振度与器件偏振率。另外，在对在非正入射和非掠入射光学器件的偏振标定时，也需要考虑光源偏振特性的影响。因此，开展软X射线的精密偏振镜件具有重要意义。多层膜偏振片可以满足主要软X射线实验的偏振度需要，同时多层膜圆偏振片和相移片可以代替昂贵的椭圆偏振振荡器，实现线偏振光到圆偏振光的转换以及左旋和右旋圆偏振光之间的相互转换，极大拓展了线偏振光同步辐射的应用范围。

基于Bragg反射的周期多层膜可以实现高反射率与高偏振度，但带宽很窄，针对宽能谱的目标光源时，需要不断改变其角度和位置才能够满足不同能量下的衍射极大和准直、聚焦功能。为改进这类起偏器，Kortright等人提出了横向梯度多层膜代替单一周期膜，可以通过改变光斑的不同位置，实现一定范围的偏振调制。但该种方案需要精确控制多层膜的厚度，需要较高的工艺。另外，横向梯度多层膜在使用中也需要不断改变机械位置，必须依托精密的机械结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽带响应的软X射线偏振镜及其制备方法，以实现宽谱的软X射线波段起偏与检偏。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种宽带响应的软X射线偏振镜，所述软X射线偏振镜为非周期多层膜结构的偏振镜；所述软X射线偏振镜包括基底以及设置在所述基底上的膜层序列；所述膜层序列包括多个且非周期排列的膜层，分别为第一膜层和第二膜层，且所述第一膜层和所述第二膜层交替设置；各个所述第一膜层的厚度和各个所述第二膜层的厚度均是通过Igor数值算法推导确定的。

可选的，所述膜层序列的材料为La/B₄C；其中，所述第一膜层为La吸收层，所述第二膜层为B₄C层。

可选的，所述软X射线偏振镜的中心入射角度为所述膜层序列对应的布儒斯特角。

可选的，所述软X射线偏振镜的应用波段为6.6nm-8.6nm和6.6nm-9.6nm。

可选的，所述基底和所述膜层序列之间还设置有Ti层。

一种宽带响应的软X射线偏振镜的制备方法，包括：

通过Igor数值算法和Levenberg-Marquardt算法确定的膜层序列中各个膜层的厚度，进而确定所述膜层序列的分布区间；