光学薄膜与技术实验报告.docVIP

实验一：AUTOFILM光学薄膜设计软件的功能模块和使用 一、实验目的 1.熟悉并掌握AUTOFILM光学薄膜设计软件的组成模块和基本功能； 2.会使用AUTOFILM光学薄膜设计软件进行简单的薄膜特性计算。 二、实验预习及设计要求 预习单层光学薄膜光学特性的计算及相关理论 三、所用软件 AUTOFILM光学薄膜设计软件 四、实验内容及要求 1. 掌握AUTOFILM光学薄膜设计软件的五大模块的功能，特别是输入、优化和显示三大模块的基本功能及简单的特性特性设定； 1.1文件模块中共有五个菜单项： (1)新建：删除所有现存数据，包括结构，特性等； (2)打开：打开已有的数据文件，文件扩展名为*.afd； (3)保存：保存已有的数据； (4)另存：用新的名字保存文件； (5)打印：打印光谱特性及膜系结构。 1.2输入模块有八个菜单项： （1）设置：在此对话框中输入与计算有关的各项数据，包括设计波长，设计角度，计算范围等； （2）优化设置：确定优化时的折射率和光学厚度范围； （3）特性：输入要求达到的光谱特性，可以用各种形式，如固定波长按角度变化，固定角度按波长变化，且可优化R，T，等各种值； （4）结构：可以用两种方法输入结构，表格形式或1/4波长形式； （5）评价函数类型：本程序有两种评价函数形式供选择，一种是平方和平均形式，评价函数为M=（((QTi－Qi)/Qi)2）1/2，其中i=1ton,QTi是要求的特性Qi是当前的特性，Qi是特性偏差。本程序中Qi定为0.01。另一种为最大值形式，评价函数为M=max( (QTi－Qi)/Qi). （6）优化参数：在此决定需要优化的各层参数，T代表优化厚度，N代表优化折射率，A代表两者同时优化，F代表不优化。 （7）更新结构：在此对话框中输入一个参数，以便于将现在的优化所得结构乘上此系数，作为新的初始结构。如果此参数输入为负数，则将膜系结构整体翻转，例如S/HL/A，参数为-1，则结果变化为S/LH/A。 （8）修改材料库：修改材料库中的数据值。 1.3优化模块包括： （1）Powell方法：用Powell共轭梯度法进行优化； （2）单纯形法：用单纯形法进行优化； （3）统计试验法：用统计试验的方法找最优值； （4）Needle方法：用Needle方法找最优值； （5）遗传方法：用遗传算法方法找最优值； 注意：只有在输入了结构和特性之后，才能用。 1.4显示模块包括： （1）数值计算结果：可以按照波长或角度循环来计算光谱特性； （2）曲线：用图形来表现光谱特性； （3）当前数值：显示当前的结构，光谱特性和评价函数的值； （4）导纳图：画出当前结构的导纳图，但是层数不能太多； 注意：只有在输入了结构之后，才能用这些菜单。 1.5帮助模块包括： （1）目录：打开帮助窗口，启动帮助。 （2）关于：显示版权信息。 2. 利用该软件进行单层薄膜光学特性的计算； （1）计算K9玻璃（n=1.52）基底上单层氟化镁（MgF2，n=1.38）光学厚度为130nm时，光线垂直入射下400-700nm范围内的反射率光谱曲线； （2）计算K9玻璃（n=1.52）基底上单层氟化镁（MgF2，n=1.38）光学厚度为130nm时，分别计算入射角为0、30、45、和60度时520nm波长处的反射率值，并画反射率随入射角变化的光谱曲线。 在入射角为0度时520nm波长处的反射率值为1.2601.光谱曲线如下图所示： 在入射角为30度时520nm波长处的反射率值为1.3827.光谱曲线如下图所示： 在入射角为45度时520nm波长处的反射率值为2.0702.光谱曲线如下图所示： 在入射角为60度时520nm波长处的反射率值为5.3434.光谱曲线如下图所示： 计算K9玻璃（n=1.52）基底上单层氟化镁（MgF2，n=1.38）光学厚度为260nm时，在波长分别为260nm、520nm和1040nm处的反射率，并给出相应的曲线图。 在波长分别为260nm、520nm和1040nm处的反射率的反射率值分别为4.2580、4.2580、1.2601.光谱曲线如下图所示： 实验二：TFC光学薄膜设计软件的功能模块和使用 一、实验目的 1.熟悉并掌握TFC光学薄膜设计软件的组成模块和基本功能； 2.会使用TFC光学薄膜设计软件进行简单的光学膜系设计。 二、实验预习及设计要求 预习减反射和高反射光学薄膜设计的相关理论 三、所用软件 TFC光学薄膜设计软件 四、实验内容及要求 1. 掌握TFC光学薄膜设计软件的七大模块的功能； 1.1文件模块中共有九个菜单项： (1)创建新膜系：开始创建一个新的膜系； (2)打开文件：读取磁盘中已经存在的膜系文件，程序会显示每一个膜系文件的名字并要求你选择一