光学薄膜系统设计.pptxVIP

第三章光学薄膜系统设计----根据技术指标要求找出合适的光学薄膜结构

没有系统的方法具有非常丰富的膜系设计结果光学薄膜设计结果受制备工艺的制约（材料种类、物理特性、化学特性、工艺特性）1、试探法2、矢量作图法3、解析合成法4、级数展开法5、电器滤波设计法6、导纳圆图法7、计算机自动设计法光学薄膜设计

一、试探法：初始结构计算机数值计算修改设计参数计算机数值计算二、光学自动设计方法初始结构的光谱特性改进结构的光谱特性—)理想的光谱特性—)理想的光谱特性评价函数评价函数通过某种数学方法修改膜层结构变小半自动设计全自动设计（无需初始结构）

评价函数：评价函数权重膜系的光谱特性理想光谱特性求导法（瞎子下山法）数学方法：直接算法（试验法）光学薄膜优化设计的特殊性：F（x）多维F（x）=F(λ,θ,n0,ng,Ni,di…….)F（x）是一个多峰函数，容易使F（x）陷入局部极值

全搜描法（工作量太大）试验法统计试验法例：单层膜1、确定极值范围：Ａ～Ｂ；2、随机投点，只得留下Ｆ（x）最小的１０个点及对应的结构；3、找出最佳１０点的对应的区间A’B’;4、继续投点试验直到最佳10点评价函数统计结果，均方根达到某一精度，终止试验，此时评价最小，F*（x）对应的膜系结构即为最优结构。5、此种方法有一定局限性：①最佳结果遗漏②膜系特别复杂或投点数太多时，优化效应不高。F*(x)

3.1增透膜单层增透膜01单层增透膜是减少界面反射的最简单途径，如右图用矢量法分析：02从矢量图上可以看到，合振幅矢量r随着r1和2之间的夹角2δ而变化合矢量端点的轨迹为一园周。当膜层的光学厚度为某一波长的四分之一时，则两个矢量的方向完全相反。03

矢量法用来分析单层薄膜情况：可见当厚度为某一波长1/4，并且r1=r2时剩余反射为零：

运用矩阵法分析1/4波长厚度时的情况：

理想的单层增透膜条件是，膜层的光学厚度为四分之一波长，其折射率为入射介质和基片折射率乘积的平方根。欲使中心波长处反射率等于零，

当选定基片ng时，单层增透膜Rmin随n1降低而降低。当选定膜层的折射率时，单层增透膜Rmin随ng提高而降低。单层增透膜的缺点：对大多数应用来说，剩余反射率还太高。从未镀膜表面反射的光线，在色彩上仍保持中性，而从镀膜表面反射的光线破坏了色的平衡。采用变折射率的所谓非均匀膜，它的折射率随着厚度的增加呈连续的变化；采用几层折射率不同的均匀薄膜构成多层增透膜；

麦克劳得导纳图解技术简介双层增透膜的导纳轨迹H:ZrO2(2.07)L:SiO2(1.46)HLH1LH:Y2O3(1.79)L:SiO2(1.46)

非规整双层层增透膜麦克劳得导纳图解技术简介膜系：Air2L/.38H/SubH:ZrO2(2.07)L:SiO2(1.46)

二.双层增透膜V型膜()：在中心波长的反射率为零在限定两层膜的光学厚度都是四分之一的波长下，欲使中心波长的反射率减至零，折射率应满足：或：

图2双层V型膜的反射率曲线

只有当矢量r1、r2和r3组成封闭三角形才能使合矢量为零。因此只须以矢量r1的始点和终点为圆心，分别以r3和r2为半径作两个园，两个园的交点就是满足合矢量为零条件的矢量r2和r3头