Broadband anti-reflection coating for sub-terahertz optics using dielectric multilayers
The University of Electro-Communications（电波大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；RIKEN Center for Advanced Photonics（理化学研究所先进光子中心）；The University of Tokyo（东京大学）；Graduate Institute for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Kitami Institute of Technology（北见工业大学）
针对亚太赫兹天文多波段观测需求，采用介质多层膜合成技术，在聚乙烯光学元件上制备5层抗反射涂层，在130-710 GHz范围内实现平均反射损耗0.2%、最大3.2%。
2026-06-29 astro-ph.IM
Design and Fabrication of Metamaterial Anti-Reflection Coatings for the Simons Observatory
西蒙斯天文台将是一个宇宙微波背景调查实验，将有三个小口径望远镜和一个大口径望远镜，从智利的阿塔卡马沙漠进行观测。总的来说，SO将在以27至280 GHz为中心的六个光谱波段中放置超过60，000个过渡边缘传感器（TES）测辐射热计，以实现测量或约束众多宇宙学量所需的灵敏度，如西蒙斯天文台合作等所述。这些望远镜需要33个高度透明，大口径，折射光学系统。为此，我们开发了机械坚固，高效的超材料抗反射（AR）涂层，其倍频程带宽覆盖范围为22-55，75-165和190-310 GHz频段直径达46 cm的硅光学器件。我们详细介绍了设计，制造SO透镜的制造方法，它们的性能，以及超材料AR涂层对由更硬材料（如氧化铝）制成的光学元件的可能扩展。
2021-10-02 astro-ph.IM
Large-aperture wide-bandwidth antireflection-coated silicon lenses for millimeter wavelengths
亚毫米和毫米波段天体物理学中低温探测器阵列的规模不断扩大，对大口径、高折射率、低损耗的低温折射光学系统提出了更高的要求。具有n = 3.4、低损耗和相对高的热导率的硅是用于这些目的的接近最佳的材料，但是需要具有宽带宽、低损耗、低反射率和匹配的热膨胀系数的减反射（AR）涂层。我们为曲面硅光学器件提供了一种AR涂层，该涂层由使用定制三轴硅切片锯切入镜头表面的亚波长特征组成。这些特征构成了表现为简单介电涂层的超材料。我们已经制造和涂层的硅透镜直径为33.4厘米，涂层优化使用125 - 165 GHz之间。我们的设计将平均反射降低到百分之零点几，入射角高达30度，交叉偏振低。我们描述了这些涂层的设计，公差，制造和测量，并在低温和室温下在毫米波长的硅的光学特性的测量。这种涂层和透镜制造方法适用于从厘米到亚毫米波长，并且可以用于制造具有大于倍频程带宽的涂层。
2013-07-17 astro-ph.IM physics.optics
Anti-reflection coating with mullite and Duroid for large-diameter cryogenic sapphire and alumina optics
本文开发了一种用于CMB偏振测量的宽带双层增透膜技术，采用热喷涂莫来石和Duroid 5880LZ，实现了600 mm大直径光学元件的低反射率和高透射率，并已应用于Simons Array和Simons observatory实验。
2023-12-19 astro-ph.IM
Broadband Millimeter-Wave Anti-Reflection Coatings on Silicon Using Pyramidal Sub-Wavelength Structures
我们采用了两种新的方法来生产亚波长结构（SWS）的抗反射膜（ARC）的硅上的毫米和亚毫米（MSM）波段：皮秒激光烧蚀和切割与斜面锯。我们用这两种技术制作了金字塔结构。仅在一侧加工的切割样品具有350 $μ$ m和972 $μ$ m的节距和高度。两个激光烧蚀的样品具有180 $μ$ m的节距和720 $μ$ m和580 $μ$ m的高度;这些样品中只有一个在两侧烧蚀。我们目前的形状和光学性能的测量，以及使用有限元分析和严格的耦合波分析预测的光学性能的比较。通过将单面切割样品的测量性能扩展到双面情况，我们证明了在以170 GHz为中心的97%带宽上，25%的频带平均反射率小于5%。使用双面激光烧蚀样品，我们证明反射率小于5%，超过83%的带宽集中在346 GHz。
2017-06-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
Millimeter-Wave Broadband Anti-Reflection Coatings Using Laser Ablation of Sub-Wavelength Structures
我们报告的第一次使用激光烧蚀，使亚毫米，宽带，抗反射涂层（ARC）的基础上，氧化铝和蓝宝石的亚波长结构（SWS）。我们使用515 nm激光器来产生具有约320 $μ$ m的节距和接近800 $μ$ m的总高度的锯齿形结构。70和140 GHz之间的传输测量与使用电磁传播软件的模拟一致。模拟结果表明，SWS ARC与制造的形状应该有一个分数带宽响应的$Δν/ ν_{center}\ = 0.55$集中在235 GHz的反射低于3%。通过适当调整激光烧蚀参数，将带宽扩展到几十GHz和几THz之间的较低和较高频率两者应该是直接的。
2016-03-31 astro-ph.IM physics.optics
A Large Diameter Millimeter-Wave Low-Pass Filter Made of Alumina with Laser Ablated Anti-Reflection Coating
我们制作了一个302毫米直径的低通滤波器，由氧化铝制成，具有抗反射涂层（ARC）与激光烧蚀的亚波长结构（SWS）。该滤波器已被集成到与绿岸望远镜耦合的MUSTANG2仪器中并与之一起工作。滤波器在75和105 GHz之间的MUSTANG2工作频带中的平均透射率为98%。ARC引起的反射损失为1%。s偏振态和p偏振态之间的透射率差异小于1%。在1%的精度内，我们观察到这些结果没有变化时，在六个独立的过滤器空间位置测量传输。氧化铝过滤器取代了先前的MUSTANG 2 Teflon过滤器。滤波器散热到其标称40 K级时所获取的数据显示性能与预期一致：300 mK级上滤波器引起的光功率负载以及探测器上的带内光负载降低了约50%。用激光烧蚀氧化铝盘两侧的SWS所需时间不到4天。这是第一份使用手术工具部署带有SWS ARC的氧化铝过滤器的报告，也是第一次使用激光消融大面积制造SWS。
2022-01-22 astro-ph.IM
Two-layer anti-reflection coating with mullite and polyimide foam for large-diameter cryogenic infrared filters
我们已经开发了一种新的两层抗反射（AR）涂层的大直径红外（IR）过滤器的氧化铝制成的方法，用于在低温下的毫米波测量。增透材料采用热喷涂莫来石和聚酰亚胺泡沫（Skybond Foam）. Skybond泡沫的一个优点是，通过改变填充因子，可以在1.1和1.7之间选择折射率。与莫来石的组合适合于具有足够红外截止能力的宽带毫米波测量。我们提出的材料特性，制作大直径的红外过滤器的氧化铝与AR涂层的方法，并在低温下的表征。该技术可应用于具有大直径焦平面的低温接收器系统，用于下一代宇宙微波背景（CMB）偏振测量，例如POLARBEAR-2（PB-2）。
2016-11-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
Diving deep into the Milky Way using Anti-Reflection Coatings for Astronomical CCDs
本研究针对天文CCD量子效率提升需求，通过SILVACO软件ATLAS模块模拟，发现ZrO₂和Ta₂O₅抗反射涂层性能优于Gaia卫星AF CCD现用的HfO₂涂层，可为银河系演化研究提供助力。
2025-03-21 astro-ph.IM physics.app-ph physics.ins-det
A New Artificial Dielectric Metamaterial and its Application as a THz Anti-Reflection Coating
我们描述了一种新型的人工介电材料，它在毫米和亚毫米波长的应用。该材料是由多层金属网制成的，这些金属网在薄聚丙烯片上形成图案，然后使用热压工艺将这些金属网粘合在一起，以提供能够可靠地循环至低温的平面坚固盘。这种材料的折射率可以通过调整金属网层的几何形状和间距来调节。我们展示了它的用途，通过设计和表征的Z-切割晶体石英板的宽带减反射涂层。该涂层的制造和应用的石英使用热压技术和特征在于使用傅里叶变换光谱仪。的性能被证明是在HFSS和传输线建模结果很好的协议。
2011-07-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Polarization Modeling and Predictions for DKIST Part 5: Impacts of enhanced mirror and dichroic coatings on system polarization calibration
DKIST旨在为太阳观测提供宽波长范围和大视场的精确分光偏振校准。仪器在多台仪器的多个相机中提供高达300，000的光谱分辨率。我们需要对所有光学器件上的光学涂层有详细的了解，以确保我们能够预测和校准系统的偏振行为。光学涂层可以是由许多介电层或几微米厚的二向色性材料保护的金属。在这种涂层中观察到每纳米波长高达60度延迟的强光谱梯度和每纳米波长几个百分比的二向衰减。通常，光学涂层没有指定与平均和光谱阈值类型规格相结合的偏振测量的光谱梯度目标。DKIST有一套可互换的二向色分束器，使用多达96层。我们在开源Python脚本中应用Berreman形式主义来推导涂层偏振行为。我们提出了高光谱分辨率的例子，在二向色性，透射率可以下降10%，相关的偏振变化超过1 nm的光谱带通的镜子和二向色性。我们设计的二向色性涂层除了反射率外，还能满足偏振光谱梯度的要求。我们现在可以通过光学建模软件包拟合多层涂层设计，以预测反射镜、减反射涂层和二向色性材料在任意入射角下的系统级偏振特性，以及曲面上的高光谱分辨率。大型天文望远镜的偏振预测需要对单个光学组件进行大量的计量工作，并结合系统级建模工作。我们展示了我们定制的实验室分光偏振仪和计量技术在保护金属镜、抗反射涂层和分色镜样品上的应用。
2019-05-24 astro-ph.IM
Laser ablated sub-wavelength structure anti-reflection coating on an alumina lens
本研究首次通过激光烧蚀在5 cm直径氧化铝透镜上制备出纵横比2.5的亚波长结构抗反射涂层，实测形貌达标，140-260 GHz频段透射率提升符合仿真预期，为大直径透镜应用奠定基础。
2025-06-17 astro-ph.IM physics.optics
Prototype sub-wavelength structure anti-reflection coating on alumina filters for ground-based CMB telescopes
本研究面向地基CMB望远镜，在氧化铝红外吸收滤光片上用激光烧蚀制备金字塔形亚波长抗反射结构，实现宽频带低反射与低仪器偏振。
2025-05-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Effects of manufacturing tolerances on the performance of metamaterial microwave anti-reflection coatings
Science Institute, University of Iceland（冰岛大学科学研究所）；The Oskar Klein Centre, Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系奥斯卡·克莱因中心）
本研究探究制造公差对超材料微波减反射涂层性能的影响，通过对带超材料减反射涂层的塑料有限样品进行全波建模，表征ARC几何随机变异性对其性能的影响。
2026-08-20 astro-ph.IM physics.optics
Performance Testing of a Novel Off-plane Reflection Grating and Silicon Pore Optic Spectrograph at PANTER
在马克斯·普朗克地外物理研究所PANTER X射线测试设备上测试了由径向规则离面反射光栅和硅孔光学器件组成的X射线摄谱仪。所使用的硅孔光学（SPO）堆栈是Arcus小型探测器任务的测试模块，它也将具有对准的离面反射光栅。该测试是第一次将两个离面光栅主动地彼此对准并与SPO对准以产生重叠光谱。使用主动对准模块对准光栅，该主动对准模块允许使用可在测试室外部控制的picerotic致动器在三个自由度上独立操纵后续光栅到参考光栅。我们报告谱仪和主动对准光栅的线扩展函数，并计划未来的发展。
2015-03-19 astro-ph.IM
Optics and broadband anti-reflection coatings for the BA4-90/150 receiver
Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Harvard University（哈佛大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器国家实验室）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Cincinnati（辛辛那提大学）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Iceland（冰岛大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Cambridge（剑桥大学）；Boston University（波士顿大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
该研究针对BA4-90/150接收机的宽频需求，研发适配HMPE窗口等部件的改进型增透涂层，升级光学链路以降低损耗，旨在打造低系统误差的小孔径天文仪器用于搜寻原初B模式偏振信号。
2026-08-27 astro-ph.IM
SkyMapper Filter Set: Design and Fabrication of Large Scale Optical Filters
SkyMapper南天巡天将从赛丁泉天文台进行u，v，g，r，i和z过滤器，包括胶合玻璃组合过滤器的尺寸为309x309x15 mm。在本文中，我们讨论了我们的带通滤波器组的物理特性的基本原理。u、v、g和z滤波器完全是玻璃滤波器，其在整个滤波器孔径上提供高度均匀的带通。i滤波器使用带有短波通涂层的玻璃，r滤波器是一个完整的介质滤波器。我们描述的过滤器的构造过程，包括用于获得均匀的介电涂层和优化的窄带抗反射涂层的过程，以及使用UV透明环氧树脂水泥涂层后将大玻璃片粘合在一起的技术。给出了测量的通带，包括消光和CCD QE。
2011-06-09 astro-ph.IM
Polarization Modeling and Predictions for DKIST Part 2: Application of the Berreman Calculus to Spectral Polarization Fringes of Beamsplitters and Crystal Retarders
我们概述了偏振条纹预测来自一个新的应用Berreman演算丹尼尔K。Inouye太阳望远镜（DKIST）延迟器光学系统。DKIST延迟器基线设计使用6个晶体、单层抗反射涂层、厚覆盖窗口和所有光学接口之间的油。这个新的工具估计偏振条纹和光学穆勒矩阵作为所有光学设计选择的函数。现在可以估计在设计变化、制造误差、公差和几个物理因素下偏振条纹的振幅和周期。这个工具比较好的观测条纹的数据收集与SPINOR分光偏振仪在邓恩太阳望远镜使用双晶体消色差延迟器以及实验室测试。有了这个新的工具，我们显示了设计决策的影响偏振条纹的影响，受抗反射涂层，油折射率，覆盖窗口的存在和部分厚度。该工具帮助DKIST决定拆除缓速器盖窗，并建议重新考虑DKIST的涂层策略。我们预计这个工具是必不可少的，在设计未来的延迟器，以减轻其他高光谱分辨率天文系统的偏振和强度条纹的错误。
2017-10-17 astro-ph.IM
Boosting the performance of the ASTRI SST-2M prototype: reflective and anti-reflective coatings
应科院是意大利教育、大学和研究部的旗舰项目，由意大利国家天体物理研究所（INAF）领导。应科院计划的其中一个主要目的，是为小型望远镜设计、建造和实地验证一个双镜（2 M）端对端原型，该望远镜预计会成为切伦科夫望远镜阵列的一部分。应科院SST-2 M原型机采用Schwarzschild-Couder设计，并采用SiPM（Silicon Photo Multiplier）相机，将于2014年年中在位于意大利卡塔尼亚埃特纳山Serra La Nave的INAF天文台进行组装，并于稍后展开科学验证阶段。光学设计和SiPM带通的特性推动了在主镜和次镜的反射涂层方面的具体优化选择。特别是，多层介电涂层，能够过滤出大的夜空背景污染的波长$λ\gtrsim 700$ nm已被开发和测试，作为解决方案的主镜。由于应科院SST-2 M相机的构造，可以选择性地集成基于薄金字塔光导的重成像系统，以提高填充因子。专门开发了针对远离法线的宽范围入射角优化的抗反射涂层，以提高这些元件的紫外光透明度。的问题，策略，模拟和实验结果进行了全面介绍。
2013-07-20 astro-ph.IM
Monolithic Kilopixel Silicon Microlens Arrays for Future Far-Infrared Observatories
本文提出了一种利用灰度光刻和深反应离子刻蚀制造单片硅微透镜阵列的新方法，以解决25微米波长远红外探测器光学耦合难题，其制造透镜实现84%围入功率并提出了减反射涂层与硅-硅键合工艺。
2024-06-04 astro-ph.IM
Charge Coupled Device detectors with high quantum efficiency at UV wavelengths
我们报告多层高效减反射膜（ARC）的设计和开发，用于在紫外波长的CCD和其他硅基探测器。我们之前已经展示了一组单层涂层，其在130至300 nm的四个波段中实现了>50%的量子效率（QE）。我们现在提出的多层涂层设计，显着优于我们以前的工作之间的195和215 nm。使用多达11层，我们提出了几种模型设计，以达到80%以上的QE。我们还展示了成功的性能5和11层ARC硅和熔融石英基板上。最后，我们提出了一个五层涂层，ING沉积到一个薄的，δ掺杂的CCD和证明外部QE大于60%之间的202和208 nm，峰值为67.6%，在206 nm。
2017-01-10 astro-ph.IM
Protective coatings for front surface silver mirrors by atomic layer deposition
银是在非常宽的波长范围内提供最高反射率以及最低偏振分裂的金属。然而，它在化学上不是很稳定，银镜在腐蚀性或氧化性环境中很容易损坏，首先导致反射率急剧下降，然后是银层的完全分解。由于这个原因，铝的使用要多得多。银层的保护问题对于许多需要正面反射的应用是非常重要的问题，例如望远镜反射镜、反射式IR成像光学器件、光栅、光伏聚光镜等。使用三甲基铝（TMA）和水作为前体的原子层沉积（ALD）技术提供了一种非常有效的方式来保护银的敏感表面免受腐蚀性和氧化性环境的影响，因为ALD涂层可以在相当低的温度下沉积。此外，ALD层提供极高的保形性（即使当沉积在高纵横比特征上时）并且具有高完整性，有效地阻止外来物质扩散到银-外涂层界面。在我们的研究中，我们测试了由ALD沉积的Al 2 O3层对氧等离子体暴露的银镜的保护效率，通过相关的椭圆偏振测量与绝对反射测量和辉光放电光发射光谱（GD-OES）数据。我们已经发现，对于最佳保护，ALD沉积层的厚度应超过至少15 nm（在150 ℃下约150个ALD循环），因为较薄的层不能提供银表面对氧等离子体的可靠保护。我们还证明了沉积15 nm的ALD沉积的Al 2 O3保护层不会影响银镜在300 - 2500 nm光谱范围内的绝对反射率。
2019-12-02 astro-ph.IM physics.app-ph
Flat silicon gradient index lens with deep reactive-ion-etched 3-layer anti-reflection structure for millimeter and submillimeter wavelengths
本文设计并制备了一种高阻硅平面GRIN透镜，利用DRIE亚波长孔柱结构实现径向折射率梯度和三层宽带抗反射，并在220–330 GHz验证其高斯光学性能与透射率。
2024-05-10 astro-ph.IM physics.optics
Silicon Detector Arrays with Absolute Quantum Efficiency over 50% in the Far Ultraviolet for Single Photon Counting Applications
我们已经使用基于分子束外延（MBE）的delta掺杂技术在硅电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）上证明了接近100%的内部量子效率（QE），用于单光子计数检测应用。此外，我们已经使用了精密的技术，通过采用原子层沉积（ALD），并证明了超过50%的外部QE在远紫外和近紫外的百万像素阵列的沉积增透膜（AR）涂层。我们已经证明，其他设备参数，如暗电流是不变的这些过程后。在本文中，我们报告这些结果，并简要讨论了所采用的技术和工艺。
2011-02-10 astro-ph.IM physics.ins-det
Anti-reflection Coated Vacuum Window for the Primordial Inflation Polarization ExploreR (PIPER) balloon-borne instrument
测量宇宙微波背景（CMB）中微弱的偏振信号，不仅需要高的光通量和仪器灵敏度，而且需要控制系统效应。在这种设置中使用的偏振相机或接收器通常采用电介质真空窗口、滤光器或透镜来适当地准备光以供冷却的传感器阵列检测。光学链中的这些元件通常被设计为最小化反射损失，从而提高灵敏度，同时最小化潜在的成像伪影，例如闪烁和重影。原始膨胀偏振探测器（PIPER）是一个球载仪器，旨在测量最大角度尺度的CMB辐射偏振，并表征天体物理尘埃前景。PIPER的双望远镜和探测器系统浸没在一个开口液氦桶杜瓦瓶中。一个熔融石英窗口抗反射（AR）涂有聚四氟乙烯（PTFE）安装在真空低温恒温器，容纳低温探测器阵列。光线从望远镜的天空部分通过这个窗口到达探测器阵列，这个窗口利用铟密封来防止超流氦泄漏到真空低温恒温器中。实施的AR涂层将来自每个界面的反射减少到<1%，相比之下，来自未涂覆的窗口表面的反射约为10%。介绍了该窗口的抗反射镀膜工艺和室温光学测量结果。铟真空密封过程中也详细描述和测试结果表征其完整性的超流氦泄漏提供。
2021-03-14 astro-ph.IM physics.ins-det
Planar Silicon Metamaterial Lenslet Arrays for Millimeter-wavelength Imaging
毫米波和亚毫米波探测器的大型成像阵列的应用包括测量宇宙微波背景（CMB）中微弱的偏振信号和亚毫米天体物理。我们正在开发平面小透镜阵列毫米波长成像使用超材料微晶制造的硅晶片。与传统的半球形小透镜阵列相比，这种超材料技术具有许多潜在的优点，包括高精度和均匀性、平面集成抗反射层以及与硅检测器晶片匹配的热膨胀系数。在这里，我们描述了梯度折射率（GRIN）超材料微透镜的设计过程中，使用金属网图案化的硅和金属网和蚀刻孔超材料抗反射层的组合。我们优化的设计，使用散装材料模型，以快速模拟和验证的小透镜设计。我们制作了原型GRIN超材料微透镜阵列，并将其安装在Polarbear/Simons阵列90/150~GHz波段过渡边缘传感器（TES）的辐射热探测器阵列与正弦平面天线。原型微透镜阵列的光束测量与模型模拟相当吻合。我们计划进一步优化设计，并将其与宽带减反射涂层相结合，以实现70- 350 GHz带宽的工作。
2020-12-15 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
30 W ultra-stable laser light at 2128 nm for future gravitational-wave observatories
本文针对引力波探测中介质镜膜热噪声问题，提出利用1064 nm激光经光学参量振荡频率转换至2128 nm，实现近30 W超稳定激光输出，转换效率达67.5%，相对功率噪声低至10^-6/√Hz，验证了该方法用于未来引力波观测台的可行性。
2023-11-28 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
