Essential Macleod光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)軟件介紹.ppt

2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,1,EssentialMacleod光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)軟件介紹,吳新民Email:Support.tw,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,2,軟件介紹,它是一款光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)和分析軟件，可以計(jì)算給定光學(xué)薄膜的特性參數(shù)，不但包括反射率(reflectance)、透射率(transmittance)和位相(phase),還包括顏色(color),超速的(ultrafast),橢圓偏振量(ellipsometric)，以及波長(zhǎng)的0-3階導(dǎo)數(shù)?？梢怨浪惴治鲋械碾S機(jī)誤差，可以對(duì)已知的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，或者根據(jù)設(shè)定的材料和目標(biāo)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,3,軟件介紹,方便創(chuàng)建或編輯各種薄膜，帶有各種薄膜材料和基底材料庫(kù)，可以靈活地使用不同的單位，設(shè)計(jì)結(jié)果可以輸出到光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX中去。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,4,工具,EssentialMacleod包含大量的工具。主要有：(1)Core:設(shè)計(jì)編輯器,數(shù)據(jù)、目標(biāo)等編輯器，輸入/輸出，材料管理，性能計(jì)算，優(yōu)化和綜合(Refinementandsynthesis),輸出到ZEMAX,導(dǎo)納軌跡(Admittanceloci),電場(chǎng),輔助設(shè)計(jì)，(2)vStack:vStack編輯器,vStack性能計(jì)算-計(jì)算非平面平行(non-parallel-sided)基底和薄膜性能，(3)Runsheet:機(jī)器配置和(MachineConfiguration)Runsheet編輯器，,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,5,工具,（4）Monitorlink:特殊的Runsheet配置，輸出監(jiān)控程序，與特定控制器連接的標(biāo)準(zhǔn)工具(Freestandingtool)，（5）Function:操作編輯器(Operationeditor)和語(yǔ)法檢查程序(syntaxchecker),函數(shù)求值程序(Functionevaluator)，（6）Simulator:沉積過(guò)程模擬器(Processdepositionsimulator)，（7）DWDMAssistant:帶通濾波器設(shè)計(jì)(bandpassfilterdesigns)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,6,系統(tǒng)需求,完全與MicrosoftWindows操作系統(tǒng)兼容，Pentium處理器建議硬盤空間：20-25Mb，內(nèi)存：128Mb,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,7,文件類型,.dds:設(shè)計(jì)文件.npl:繪圖文件.tbl:表格文件.moc:光學(xué)數(shù)據(jù).dst:堆(stack)文件.np3:3維繪圖文件.pmx：pmx文件,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,8,軟件主窗口界面,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,9,主菜單-File,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,10,File介紹New,(1)Design：彈出帶有缺省設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)窗口(2)Material：彈出一個(gè)建立新材料的表格窗口，可以輸入光學(xué)常數(shù)和波長(zhǎng)等數(shù)據(jù)，(3)OpticalConstant：通過(guò)輸入的數(shù)據(jù)得到反射率和透過(guò)率曲線，(4)Table：建立一個(gè)只讀空白表格，欄目自定義，(5)Stack：打開(kāi)基底和膜層合并的設(shè)計(jì)和分析的文本窗口，(6)vStack：打開(kāi)不平行基底和膜層合并的設(shè)計(jì)和分析的文本窗口，(7)Substrate：建立材料內(nèi)透過(guò)率的表格。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,11,File介紹,Open:打開(kāi)已經(jīng)有的薄膜文件，OpenMaterial：列出所有可以選擇的材料，OpenSubstrate：打開(kāi)基底文件，表格中顯示不同波長(zhǎng)的內(nèi)透過(guò)率或密度，OpenReference：打開(kāi)參考文件。參考文件包含如顏色評(píng)介方面所需要的數(shù)據(jù)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,12,主菜單-Tools,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,13,Tools介紹,Materials：打開(kāi)材料數(shù)據(jù)表，雙擊表中任何一個(gè)材料，都會(huì)彈出這個(gè)材料的波長(zhǎng)和折射率數(shù)據(jù)，LoadZEMAXCoatingFile：其數(shù)據(jù)可以與zemax交互使用，,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,14,主菜單-Options,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,15,General,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,16,Options介紹General,(1)DataSources：上面的是當(dāng)前材料文件夾的路徑；下南是參考文件夾的路徑。(2)Windows：選擇CascadingClose時(shí)，當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)窗口關(guān)閉時(shí)，相關(guān)的圖表窗口都一起關(guān)閉；當(dāng)選擇PrompttosaveoldTablesandPlotsbeforeclosingbox時(shí)，會(huì)在關(guān)閉圖表前提示是否存盤。選擇KeepoldPlotsandTablesdisplayed時(shí)，打開(kāi)新的設(shè)計(jì)時(shí)，原來(lái)設(shè)計(jì)的圖表仍然存在。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,17,Plotting,圖形坐標(biāo)軸和繪圖的定制。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,18,Cone,控制StackEditor提供的cone計(jì)算，NominalConeSegmentLength：計(jì)算特定波長(zhǎng)、頻率和入射角時(shí)的cone響應(yīng)時(shí)，控制Cone用的適應(yīng)計(jì)算。與NominalPlotSegmentLength類似。BandwidthStep：帶寬不為0時(shí)，控制步長(zhǎng)，GaussianCalculationScaleFactor：缺省值是2，此時(shí)，光束的強(qiáng)度降為軸上的0.0003倍，對(duì)大多數(shù)的情況可以了，越大，計(jì)算越久。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,19,Design,控制顯示的膜層順序和計(jì)算公式順序等。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,20,ChartStyle,ChartStyles:定義繪圖數(shù)據(jù)的風(fēng)格。包括顏色、線型等。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,21,GeneralUnits,定義各種量的單位。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,22,DESIGNWINDOW,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,23,設(shè)計(jì)窗口,選擇newdesign進(jìn)入設(shè)計(jì)窗口(整個(gè)主菜單相應(yīng)變了)：(在filedisplaysetup中設(shè)置此表格的顯示欄目),2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,24,膜層編輯Formula,Formula可以用簡(jiǎn)化符號(hào)編輯薄膜，特別是輸入膜層數(shù)據(jù)很方便。用符號(hào)：H,L,A,B,c,d等表示。膜層厚度表示為基本厚度(basicthickness)的積，如2.5Hor0.4L(如果基本厚度為0.25，則分別表示2.5*0.25=0.625fullwaves和0.4*0.25=0.1fullwaves)。符號(hào)可以表示成一個(gè)簡(jiǎn)單的序列或重復(fù)的序列，如：(HL)63.4H2.1L或(H1.2L2B)2HL)3(LBH)2。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,25,Formula窗口,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,26,GenerateRugate,用這個(gè)命令容易生成一個(gè)有皺褶膜(rugatecoatings)模型。用大量的分離的變化的折射率層模擬皺褶膜的連續(xù)變化的折射率。折射率的變化用改變每層的packingdensity來(lái)實(shí)現(xiàn)。GenerateRugate命令可以容易地指定折射率變化，并且控制模擬皺褶結(jié)構(gòu)的層的數(shù)目。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,27,膜層厚度(thickness),可以是光學(xué)的(optical),幾何的(geometrical),物理的(physical)或QWOT。(1)物理厚度：按物理單位(通常是nm)測(cè)量的。這種厚度可以轉(zhuǎn)換為晶振監(jiān)控規(guī)格，或?yàn)R射線上的沉積時(shí)間，(2)光學(xué)厚度：物理厚度乘以材料的折射率，即光程，再除以參考波長(zhǎng)。光學(xué)厚度乘以2p就是位相厚度(單位為弧度)。常用光學(xué)厚度，(3)QWOT厚度：其數(shù)值為4倍光學(xué)厚度，(4)幾何厚度：物理厚度除以波長(zhǎng)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,28,光學(xué)厚度-物理厚度,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,29,ScaleThicknesses.,偶爾有某些材料的厚度要按同樣的方法改變。當(dāng)研究不均勻性時(shí)，或需要對(duì)通或禁帶進(jìn)行微調(diào)時(shí)，經(jīng)常要這樣做。有時(shí)候要保持特殊參考波長(zhǎng)的值，但要將所有膜層厚度按同樣的比例改變。都可以用這個(gè)命令容易實(shí)現(xiàn)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,30,MatchAngle.,設(shè)計(jì)時(shí)光線都是垂直入射的，但如果是傾斜的，則需要調(diào)整相應(yīng)的薄膜厚度。此命令可以自動(dòng)調(diào)整這個(gè)厚度。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,31,GlobalEdit,改變?cè)O(shè)計(jì)中的所有膜層或只改變所選擇的膜層。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,32,EditMaterials.,可以改變?cè)O(shè)計(jì)中的材料。它只改變?cè)O(shè)計(jì)中的材料。不改變公式中列出符號(hào)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,33,Performance,設(shè)置繪圖的參數(shù)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,34,3DPerformance.,定義3D坐標(biāo)軸。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,35,PlotOver,將同個(gè)設(shè)計(jì)的多根曲線畫在一起。將不同設(shè)計(jì)結(jié)果的曲線畫在一起,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,36,Table,屬于只讀表格。如果需要改動(dòng)，可以將Edit菜單里的ReadOnly復(fù)選鉤去掉。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,37,Errors分析,Mean和standarddeviation可以是Absolute或Relative.通常選擇相對(duì)的，此時(shí)誤差與膜層厚度成正比。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,38,Color,顏色計(jì)算的設(shè)置。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,39,3DPlot,畫一個(gè)3Dplot。坐標(biāo)軸的具體的設(shè)置在Parameters3Dperformance里面。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,40,Lock/LinkMenu(Design),用于refinement和synthesis過(guò)程。Lock:如果layer鎖定了，則不參加優(yōu)化，保持其初始的厚度值。Unlock:取消鎖定，Link:二個(gè)或幾個(gè)膜層建立關(guān)聯(lián)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,41,TOOLSCompactdesign,設(shè)置最小允許的膜層厚度。軟件會(huì)將厚度小于設(shè)置值的膜層去掉，并關(guān)閉設(shè)計(jì)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,42,RefineDesign,提供的優(yōu)化方法有：Simplex,(通常叫nonlinearsimplex）Optimac,SimulatedAnnealing,ConjugateGradient,Quasi-Newton，Needlesynthesis。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,43,IndexProfile.,繪出折射率厚度曲線。下圖中顯示的是quarter-half-quarter抗反射膜的折射率曲線。左邊是入射介質(zhì)，右邊是出身介質(zhì)或基底。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,44,產(chǎn)生Rugate薄膜,Material中設(shè)置的膜層中允許的最高折射率，VoidMaterial中是膜層中允許的最低折射率。VoidDensity設(shè)置為1.,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,45,Rugate薄膜舉例,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,46,REFINEMENTANDSYNTHESIS,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,47,Refinement和synthesis,可以自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，它們的操作是類似的Refinement一般是對(duì)已有的設(shè)計(jì)進(jìn)行輕微的調(diào)整，synthesis則著重于結(jié)構(gòu)，即使沒(méi)有初始結(jié)構(gòu)也可以操作。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,48,Targetsforrefinement,包含三種目標(biāo)：Standard,Color，Thickness,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,49,StandardTargets,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,50,StandardTarget的設(shè)置,Wavelength:工作波長(zhǎng)，單位nm,IncidentAngle：按定義的單位。如果不是0，則可以選擇偏振分量。Weight：權(quán)重。缺省值為1，TargetTolerance：每個(gè)目標(biāo)值可接受的公差值，Derivative：給出相對(duì)于第一欄中自變量(波長(zhǎng)或頻率)的目標(biāo)類型的偏差的等級(jí)，如果是0，表示沒(méi)有偏差。Link：指定目標(biāo)值之間的聯(lián)系。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,51,ColorTargets的設(shè)置,colortargets：除了類型是顏色方面的外，其它各項(xiàng)的意義和標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)是一樣的。還需要指定光源分布和觀察者。mode：指定是計(jì)算透射還是反射的顏色。對(duì)stacks,還有一個(gè)模式就是BackReflectance.它計(jì)算出射介質(zhì)一端反射的顏色，對(duì)vStacks,只有throughput模式。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,52,ThicknessTargets,顯示材料和所要求的總厚度。當(dāng)有一個(gè)或多個(gè)總厚度目標(biāo)，refinement試圖移去材料的總厚度，達(dá)到要求的厚度，同時(shí)又去滿足其它要求。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,53,RefinementandSynthesis,有六種方法：Simplex,Optimac,SimulatedAnnealing,ConjugateGradient,Quasi-NewtonNeedleSynthesis.Simplex提供直接的優(yōu)化，Optimac可以refinement和synthesis,SimulatedAnnealing優(yōu)化，但可以在一個(gè)很大的參數(shù)空間范圍，ConjugateGradient和Quasi-Newton是化方法，它們是用信息(derivativeinformation)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。Needlesynthesis方法是增加膜層。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,54,Simplexrefinement,Simplexrefinement計(jì)算速度非?？?。通過(guò)對(duì)初始膜層和/或packingdensities進(jìn)行擾動(dòng)。通常，設(shè)計(jì)的總數(shù)目會(huì)比層數(shù)多一個(gè)，packingdensities最小為5。采用迭代的方法，用好一些的設(shè)計(jì)結(jié)果替代最差的設(shè)計(jì)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,55,Simplexrefinement的設(shè)置,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,56,Simplex設(shè)置說(shuō)明,可以選擇RefineThicknesses和RefineIndex，用PackingDensity作為變量?jī)?yōu)化折射率，用upper和lowerthicknesslimits控制厚度，用packingdensitylimits控制packingdensity。CommonScaling，如果選定，則相同材料的所有膜層的packingdensities移到一起。Inhomogeneity可以通過(guò)至少二個(gè)有各自不同的packingdensity的膜層來(lái)模擬。因?yàn)檫@種方法很快，所以建議迭代的次數(shù)設(shè)定為幾千，優(yōu)化過(guò)程會(huì)自動(dòng)顯示曲線。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,57,Simplex過(guò)程,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,58,Optimac優(yōu)化參數(shù)設(shè)置對(duì)話框,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,59,Optimac設(shè)置-優(yōu)化參數(shù),Optimac有很多小面facets。可以適用于synthesis和refinement.Optimac對(duì)膜層厚度沒(méi)有限制，只要不為負(fù)就行。通過(guò)設(shè)置NumberofSynthesisCycles的值，確定是否refinement或synthesis。如果為0，則只進(jìn)行refinement。如果沒(méi)有初始結(jié)構(gòu)，取50左右比較合理。如果有好的初始結(jié)構(gòu)，可以用比較低的值。SynthesisStep：表示插入到synthesis過(guò)程的膜層厚度。可以設(shè)置得很大，但通常在0.10.3比較好。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,60,Optimac設(shè)置-優(yōu)化參數(shù),SynthesisParameter：決定在synthesis操作中，改變是否保持。對(duì)比較好的初始結(jié)構(gòu)，設(shè)置為0.2左右比較好。InitialSearchStep：程序會(huì)先在“當(dāng)前值InitialSearchWidth”范圍內(nèi)搜索。NumberOfIterations：根據(jù)每個(gè)synthesis操作之間的優(yōu)化次數(shù)。應(yīng)該設(shè)置為4050。MaximumNumberofLayers：如果設(shè)計(jì)過(guò)程是完全自動(dòng)的，則不要設(shè)置得太大，否則會(huì)連續(xù)增加膜層。如果設(shè)計(jì)過(guò)程受到監(jiān)控，并且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候會(huì)手動(dòng)停止，則可以設(shè)置得比較大。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,61,Optimac材料設(shè)置,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,62,Optimac過(guò)程,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,63,SimulatedAnnealing優(yōu)化算法介紹,SimulatedAnnealing不是一個(gè)新技術(shù)，但大量用在薄膜設(shè)計(jì)中。它由一個(gè)設(shè)計(jì)組成，隨機(jī)地在優(yōu)化函數(shù)面上進(jìn)行擾動(dòng)。模擬實(shí)際的退火過(guò)程，由Boltzmann分布exp(-E/kT)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)確定下一個(gè)結(jié)果，E代表優(yōu)化函數(shù)的隨機(jī)增加，KT代表退火溫度k是Boltzmann常數(shù)，而不是消光系數(shù))。慢慢地使優(yōu)化函數(shù)達(dá)到最小。處理過(guò)程越久，通常結(jié)果更好。在沒(méi)有明顯的初始結(jié)構(gòu)時(shí)，用這種方法最好。適用于有入射用的情況，特別是其它方法不行的時(shí)候。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,64,Annealing參數(shù)設(shè)置,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,65,Annealing參數(shù)設(shè)置,參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差和初始溫度分別設(shè)定。厚度波動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差有一個(gè)開(kāi)始值和結(jié)束值。在操作開(kāi)始時(shí)，波動(dòng)應(yīng)該非常大，但在末期就比較小。退火溫度的單位為度，每一度為初始優(yōu)化函數(shù)的1/10000。好的初始結(jié)構(gòu)是必百或上千，退火過(guò)程會(huì)慢慢地降低溫度，直到最終為0。溫度的下降不是線性的，有時(shí)候遞減的速度開(kāi)始快，但標(biāo)準(zhǔn)偏差是相同的。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,66,Annealing參數(shù)設(shè)置,絕對(duì)：0.2意思是在當(dāng)前厚度上增加0.2xl0，相對(duì)：則是在當(dāng)前厚度上增加膜厚的0.2倍，最好選擇“絕對(duì)”，至少開(kāi)始的時(shí)候，否則薄膜會(huì)不變化。隨機(jī)數(shù)的種子來(lái)自計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘，一般不需要改變。在simulatedannealing中，厚度上限在0.75左右是非常好的起始點(diǎn)，如果設(shè)置得太大，特別是早期的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)優(yōu)化函數(shù)的大幅振動(dòng)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,67,Annealing過(guò)程,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,68,ConjugateGradient法,ConjugateGradient優(yōu)化方法屬于用微分信息確定優(yōu)化函數(shù)面的斜率的方法。優(yōu)化時(shí)，此信息用于改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)(通常是膜層厚度)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,69,ConjugateGradient參數(shù)設(shè)置,MeritFunctionPower：必須為正的偶數(shù)，此數(shù)越大，優(yōu)化越久。通常為2就可以了。LimitingRangeforMeritFunction：如果優(yōu)化函數(shù)小于此值，則會(huì)停止優(yōu)化并返回優(yōu)化設(shè)計(jì)。MaximumIterations：另一個(gè)優(yōu)化終止的標(biāo)準(zhǔn)。MinimumMeritFunctionImprovementToUpdatePlot(%)：控制多久要更新曲線一次。TerminationMatchCount：可以用于指定達(dá)到所要求的小斜率的連續(xù)的時(shí)間的數(shù)目。如果TerminationMatchCount小于0，因?yàn)閮?yōu)化函數(shù)斜率很小，則refinement永遠(yuǎn)不會(huì)停止。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,70,ConjugateGradient過(guò)程,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,71,Quasi-Newton法介紹,Quasi-Newton優(yōu)化方法也屬于用微分信息確定優(yōu)化函數(shù)面的斜率的方法。優(yōu)化時(shí)，此信息用于改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)(通常是膜層厚度)。其參數(shù)設(shè)置和ConjugateGradient一樣。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,72,Quasi-Newton過(guò)程,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,73,NeedleSynthesis法介紹,Needlesynthesis用優(yōu)化圖形面的微分信息來(lái)確定需要在哪里插入一個(gè)新的膜層。當(dāng)優(yōu)化圖形的微分為負(fù)時(shí)，是插入新的膜層的最佳位置。在插入了所有厚度為0的膜層后，用ConjugateGradientrefinement將新的膜層的厚度擴(kuò)展為非0值。在refinement過(guò)程中,如果能夠改進(jìn)優(yōu)化圖形，其它膜層的厚度也會(huì)改變。優(yōu)化過(guò)程一直重復(fù)，直到達(dá)到所要求的結(jié)果為止，或者達(dá)到某些限定(如總的迭代次數(shù))。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,74,NeedleSynthesis參數(shù),2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,75,NeedleSynthesis參數(shù)介紹,NumberofSynthesisCycles：指定NeedleSynthesis嘗試插入膜層的次數(shù)。當(dāng)超過(guò)這個(gè)值時(shí)，NeedleSynthesis會(huì)停止。MeritFunctionLimit：是另外一個(gè)控制NeedleSynthesis何時(shí)停止的一個(gè)參數(shù)。當(dāng)優(yōu)化函數(shù)降到小于這個(gè)值時(shí)，NeedleSynthesis停止。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,76,NeedleSynthesis參數(shù)介紹,如果ConjugateRefinement完成了，則會(huì)插入一個(gè)厚度小于NewThicknessValue新的膜層，然后NeedleSynthesis會(huì)在入射介質(zhì)后面或基底前面加入增加一個(gè)材料。如果優(yōu)化函數(shù)沒(méi)有改進(jìn)Minimumimprovement所確定的數(shù)值，則再增加新的材料。MaximumNumberofNewNeedles：定義每次迭代時(shí)可以增加的最大層數(shù)。當(dāng)CompactInterval大于0時(shí)，每個(gè)CompactInterval都迭代，NeedleSynthesis會(huì)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，去掉那些厚度小于CompactThickness的膜層。如果CompactInterval等于0，則不簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。它們一般都設(shè)置為1nm。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,77,SynthesisMaterials參數(shù),列出插入新的膜層所用的材料。缺省值為設(shè)計(jì)中所有沒(méi)有l(wèi)ocked膜層所用的材料，還可以增加或去年其它材料。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,78,NeedleSynthesis過(guò)程,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,79,MATERIALSMANAGEMENT,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,80,材料管理介紹,光學(xué)常數(shù)數(shù)據(jù)有：折射率n,消光系數(shù)k,波長(zhǎng)l等。如果需要，這些值可以進(jìn)行內(nèi)插或外推。一次只能有一個(gè)活動(dòng)的材料庫(kù)，但可以通過(guò)輸入相關(guān)材料文件，使用多個(gè)庫(kù)中的材料。設(shè)置活動(dòng)材料庫(kù)方法為：OptionsGeneral中設(shè)置。要改變材料庫(kù)，首選要關(guān)閉所有設(shè)計(jì)和材料，然后在材料文件夾選項(xiàng)中選擇。如果輸入了一個(gè)新的，但本應(yīng)的材料不存在，則會(huì)給出一個(gè)新建選項(xiàng)，它是一個(gè)空的數(shù)據(jù)庫(kù)，除了一個(gè)材料，空氣和一個(gè)基底外。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,81,在庫(kù)中顯示材料列表,大部分窗口的Tools菜單中都有Materials項(xiàng).材料排列順序可以通過(guò)EditSort來(lái)改變。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,82,從其它庫(kù)中輸入材料,首選用ToolsMaterials激活Materials窗口，然后用EditImport命令。選擇所要的材料庫(kù)，并從中選取要輸入的材料，點(diǎn)import就可以。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,83,顯示材料數(shù)據(jù),材料表可以可以用FileOpenMaterial.命令打開(kāi)。另一種方法是在材料顯示列表中(ToolsMaterials)雙擊材料的名稱，可以得到這個(gè)材料的特性列表。此時(shí)，可以從Plot菜單中畫出材料對(duì)波長(zhǎng)和頻率變化曲線。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,84,手動(dòng)輸入,用filenewmaterial新建材料時(shí)，對(duì)一些沒(méi)有輸入的值，用線性插值的方法計(jì)算。但一些不平滑的曲線，可以用InsertPoints，然后程序用三次樣條插值計(jì)算進(jìn)行平滑。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,85,用insertpoints進(jìn)行平滑,用editinsertpoints，在整數(shù)波長(zhǎng)之間插入其它點(diǎn)，使曲線平滑。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,86,波長(zhǎng)單位變換,在編輯新材料時(shí)，可以用EditWavelengthScale.命令定義不同的波長(zhǎng)單位(缺省為nm).,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,87,組合密度PackingDensity.,薄膜的折射率不僅取決于材料，還取決于組合密度。即使是同一材料，如果組合密度不同，其折射率也不相同。當(dāng)組合密度變化時(shí)，通過(guò)它可以讓存儲(chǔ)的材料的折射率也變化。它可以在二個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)整二個(gè)材料的常數(shù)，以表示在不同基底溫度下的材料沉積的不同。注意：一旦改變了，在用的時(shí)候沒(méi)有任何指示。所以，除非非常明顯，的材料與標(biāo)準(zhǔn)的不一樣，否則不要用此命令。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,88,熱模型,材料的三個(gè)熱參數(shù)。LinearExpansionCoefficient和dn/dT的單位是固定的。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,89,刪除材料,首先選擇ToolsMaterials然后選擇EditDelete只能刪除最后一個(gè)材料。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,90,OpticalConstantExtraction,可以用變量包絡(luò)技術(shù)(variantenvelopetechnique)，可以從反射率和透射率的數(shù)據(jù)提取光學(xué)常數(shù)(Opticalconstants)。這種方法通過(guò)反射率和/或透過(guò)率的最大和最小值，用插值計(jì)算最大和最小值之間的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生包絡(luò)。如果精確地確定了極值的位置，則可以給出光學(xué)常數(shù)的色散信息。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,91,OpticalConstantExtraction步聚,FileNewOpticalConstant打開(kāi)窗口，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)(如下表)，里面包括最大和最小透過(guò)率或反射率(沒(méi)有對(duì)后面的面進(jìn)行修正，要求后面的面是未鍍膜的)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,92,參數(shù)設(shè)置,Type:用不同的符號(hào)表示1/4或1/2波長(zhǎng)：T-QW,T-HW,R-QW，R-HW.基底的結(jié)果可以輸入或通過(guò)已經(jīng)存在的材料文件取得。這些也可以是未鍍膜的的透過(guò)率，標(biāo)記為T-SUB,或基底折射率，標(biāo)記為N-SUB.DataSource：Measured和Envelope。Measured對(duì)應(yīng)實(shí)際的最大或最小值。Envelope的結(jié)果是為了幫助程序畫1/4或1/4波長(zhǎng)包絡(luò)圖。是由三次樣條插值函數(shù)插值得到的。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,93,數(shù)據(jù)輸入,菜單項(xiàng)Transmittance或Reflectance打開(kāi)一個(gè)數(shù)據(jù)顯示窗口?？梢杂胒ileimport輸入透射率或反射率曲線。用鼠標(biāo)拖動(dòng)一個(gè)矩形區(qū)域來(lái)定義搜索范圍，放開(kāi)鼠標(biāo)得到峰值的位置。就在窗口的左上角顯示波長(zhǎng)和峰值的值。需要指定是1/4(cross)或1/2(plus)波長(zhǎng)，是測(cè)量點(diǎn)還是包絡(luò)點(diǎn)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,94,數(shù)據(jù)輸入,用AddPoint按鈕會(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到data窗口中，用來(lái)計(jì)算包絡(luò)。則1/4波長(zhǎng)的點(diǎn)，用“”標(biāo)記，1/2波長(zhǎng)點(diǎn)用“+”標(biāo)記。用+建立不同的包絡(luò)點(diǎn)。然后用AddPoint輸入為包絡(luò)點(diǎn)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,95,CalculateParameters參數(shù),ApproximateIndex：因?yàn)橛卸嘀亟?，所以需要指定近似折射率。R/TTolerance：為百分比。如果得不到正確解，決定程序如何處理。首先會(huì)在公差范圍內(nèi)調(diào)整結(jié)果，如果得到了一具好的結(jié)果，會(huì)標(biāo)記“A”，如果還得不到好的結(jié)果，會(huì)標(biāo)記“B”。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,96,CalculateParameters參數(shù),FilmModel：薄膜模型是inhomogeneous和不吸收，還是均勻和吸收的。IncidentAngle：入射到薄膜上的角度。最大為45度。.Polarization：傾斜測(cè)量的偏振光分量(S,P)。在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，必須用同一個(gè)偏振分量。MatchExtrema：在常規(guī)操作中，不是總能精確適合極值波長(zhǎng)，SubstrateMaterial：選擇基底材料。UseSpectrum：選擇了時(shí)，用透過(guò)率數(shù)據(jù)確定薄膜的光學(xué)常數(shù)，如果沒(méi)選，會(huì)用SubstrateMaterial的信息確定其光學(xué)常數(shù)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,97,光學(xué)常數(shù)提取過(guò)程,點(diǎn)Extractn&k就會(huì)進(jìn)行計(jì)算。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,98,計(jì)算結(jié)果,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,99,計(jì)算的光學(xué)常數(shù)結(jié)果,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,100,光學(xué)常數(shù)曲線,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,101,從計(jì)算結(jié)果中創(chuàng)建材料,可以用CreateMaterial菜單選項(xiàng)建立材料。有三個(gè)選項(xiàng)：FromInnern,FromOutern,FromMeann.如果模型是均勻的，則這些結(jié)果是一樣的，如果是非均勻的，則這些模型明顯不一樣。如果檢查反射和/或透射曲線，會(huì)發(fā)現(xiàn)極值點(diǎn)不是很匹配，此時(shí)可以選擇迫使結(jié)果與極點(diǎn)位置匹配，而不是選擇Matchextrema。此選項(xiàng)先計(jì)算光學(xué)常數(shù)和膜層厚度，然后迫使光學(xué)常數(shù)與極值點(diǎn)匹配。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,102,得到基底的光學(xué)常數(shù),可以用OptionsSubstraten,k&T，從透射率和反射率中得到光學(xué)常數(shù)。材料和基底數(shù)據(jù)可以從測(cè)量數(shù)據(jù)中得到。一旦選擇了Substraten,k&T命令，就會(huì)顯示ExtractSubstrateCharacteristics窗口。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,103,數(shù)據(jù)文件單位,選擇Unity：測(cè)量值在01之間.選擇Percent：測(cè)量值在0100之間.,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,104,數(shù)據(jù)處理,一旦輸入了scalefactor，選擇Next就會(huì)到數(shù)據(jù)處理頁(yè)面。在這里允許對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，及其它處理選項(xiàng)。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,105,SubstrateOpticalConstants,需要在這里指定基底的厚度值。用CreateMaterial和CreateSubstrate按鈕創(chuàng)建新材料文件和新基底文件。它們可以存在當(dāng)前材料數(shù)據(jù)庫(kù)中。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,106,MULTICOAT-Stack,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,107,MULTICOAT-Stack,它由一系列介質(zhì)組成，從IncidentMedium介質(zhì)開(kāi)始，以EmergentMedium結(jié)束。下圖就是一個(gè)多層膜的例子。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,108,更復(fù)雜的stack例子,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,109,參數(shù)定義,Mediumtype:Incident,Emergent,parallel,wedged.假定介質(zhì)的界面或邊界足夠平行(所有反射的光束仍然在系統(tǒng)的孔徑內(nèi))，或是楔形的(反射光束到系統(tǒng)孔徑之外)。Mediummaterial:由其光學(xué)常數(shù)和內(nèi)透射率確定。Mediumsubstrate:和材料一樣選擇。Coatingfile:薄膜文件名。coatingdirection：forward,reversed,定義每一層薄膜。CoatingLocked:只有沒(méi)有鎖定的膜層才參加優(yōu)化和綜合。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,110,StackRefinementandSynthesis,在stack中，如果同一個(gè)薄膜放在不同的面上，則優(yōu)化時(shí)，會(huì)只調(diào)整其中一個(gè)，然后再應(yīng)用到所有的面上去。如果想優(yōu)化的時(shí)候分別處理所有的薄膜，但又想讓它們的起始點(diǎn)相同，則應(yīng)該將它拷貝成新的文件，放在不同的面上。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,111,創(chuàng)建新的stack的方法,FileNewStack調(diào)出Stack窗口，起始的stack由入射介質(zhì)空氣、一塊平行玻璃板和出身介射空氣組成，沒(méi)有薄膜。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,112,1.建立一個(gè)新設(shè)計(jì),下面以計(jì)算二邊都有抗反射膜的平行玻璃板的特性為例說(shuō)明如何建立stack。首先，要建立一個(gè)抗反射膜?？梢杂胒ileNew建立一個(gè)新抗反射膜。然后存為Arcoat.dds,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,113,建立stack,只需要加入二個(gè)薄膜。在stack窗口上的第二欄和第三欄上的CoatingFile欄雙擊，選擇文件ARcoat.DDS.如果要?jiǎng)h除膜層，選擇膜層，然后按就可以了。Directions會(huì)自動(dòng)給出，如果不對(duì)，可以更改。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,114,Performance設(shè)置,可以從ParametersPerformance中設(shè)置繪圖的條件。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,115,建立更復(fù)雜的stack,由二塊玻璃基底組成。一塊二邊鍍有抗反射膜，另一塊只有一邊鍍膜。入射和出射介質(zhì)都是空氣，在基底二邊都是空氣，基底的面是平行的，但它們之間的空氣間隔是楔形的。內(nèi)透過(guò)率為100%。新的stack如下：,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,116,反射率和透過(guò)率曲線,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,117,ANALYSIS和DESIGN工具,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,118,分析工具,先打開(kāi)設(shè)計(jì)窗口，ToolsAnalysis打開(kāi)分析工具。有5個(gè)選項(xiàng)：Admittance.,ReflectionCoefficient.,ElectricField.,AbsorptanceRate.,TotalAbsorptance.。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,119,導(dǎo)納圖Admittance設(shè)置,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,120,導(dǎo)納圖,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,121,ReflectionCoefficient.,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,122,電場(chǎng)ElectricField參數(shù)設(shè)置,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,123,電場(chǎng)分布曲線,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,124,AbsorptanceRate參數(shù)設(shè)置,計(jì)算薄膜的AbsorptanceRate或potentialabsorptancerate。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,125,AbsorptanceRate曲線,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,126,TotalAbsorptance設(shè)置,計(jì)算整個(gè)薄膜中各層的吸收率。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,127,TotalAbsorptance曲線,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,128,設(shè)計(jì)工具,有4個(gè)選項(xiàng)：EdgeFilter.,Herpin.,InducedTransmissionFilterDesign.SymmetricalPeriods.可以輔助建立一個(gè)特定類型的薄膜。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,129,EdgeFilter.,EdgefiltersEdgeFilter.是用來(lái)自動(dòng)設(shè)計(jì)這樣一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)的工具。是基于1/4波長(zhǎng)stacks。用于構(gòu)建平板偏振器。一般可以考慮成如(0.5HL0.5H)或(0.5LH0.5L)的對(duì)稱周期性結(jié)構(gòu)。對(duì)稱周期性結(jié)構(gòu)參見(jiàn)Herpin.還有更復(fù)雜的對(duì)稱二種材料的周期性結(jié)構(gòu)(aAbBcAbBaA)，其中A和B高和低折射率材料(或者反過(guò)來(lái))?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整a,b,c來(lái)消除偏振，盡管對(duì)很多層的對(duì)稱周期性結(jié)構(gòu)也可以調(diào)整，但最好是用5層周期。,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,130,EdgeFilter參數(shù)設(shè)置,2020/6/2,版權(quán)所有2004訊技光電科技（上海）有限公司,131,EdgeFilter設(shè)計(jì),只要選擇好了，然后點(diǎn)MakeEdgeFilter就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果，同時(shí)在公式對(duì)話框中會(huì)顯示其公式。下面是一個(gè)短波通濾波器(邊緣