TFC膜系设计中文教程

TFC膜系 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中文教程 TFCalc Examples Antireflection (AR) Filters Page AR-1 Single-Layer Description 这是最古老的AR设计。假定入射介质是空气，基板具有折射率Ns,那么折射率小于Ns的任何药材组成的四分之一波长厚度的膜层，其反射在参考波长下都最小。若膜层的折射率是Ns的平方根，则其反射在参考波长处是零。但若Ns,1.9，则不存在反射可以降到零的永久药材。在这种情况下，我们需要一个两层的膜系。 Plot 裸的基板的反射率大约是4.2%，四分之一波长厚度的MgF2会将其在550nm处Comment 的反射降到大约1.3%。 Antireflection (AR) Filters Page AR-2 Two-Layer (V coating) Description 一个两层膜的AR膜系比单层的在反射上有更多的控制。一个两层膜的滤波器可以在某单一波长处反射为0，这就是称其为V-coating的原因。对于给定的两个药材，可以有两种产生0反射的设计。但此种膜系的缺点就在于0反射处波长对于加工误差很敏感，这可以用本软件显示其敏感度来说明。 Plot 此图显示的是两种设计的反射。一个相当厚的ZrO2膜层处在玻璃基板和MgF2膜Comment层之间。为使反射降到0，可以用优化来确定两个膜层的厚度。 Antireflection (AR) Filters Page AR-3 Two-Layer (W coating) Description 一个两层膜的AR膜系比单层的在反射上有更多的控制。一个两层膜的滤波器的另一特性是可使某一范围内的反射很低(但不为0)。这就是为什么称它为W-coating。 Plot 这是经典的H/2 L/4设计。 Comment Antireflection (AR) Filters Page AR-4 Three-Layer Description 一个三层膜的AR膜系比两层的在反射上可以有更多的控制。这种膜系的成功之处很大程度在于找到三种折射率可以和基板，入射介质相兼容的药材。 Plot 这是经典的M/4 H/2 L/4设计。它具有在一定程度上消除色差的优点。 Antireflection (AR) Filters Page AR-5 Four-Layer Two-Material Description 三层的AR膜系为了得到最好的性能，需要3种药材，这是其弱点，也很难找到。现在，只要将贴着基板的那个膜层用等价的3层的膜堆取代，就可以克服这一缺点，这里的膜堆是由其它两种药材组成的。Thelen依据W.Geffcken的理论给出了不同基板的设计的 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 。但应用优化，对于指定的基板和波长范围，我们可以很容易的设计出4层的膜系。 Plot 细线表示的是用等价的膜堆HLH取代膜层1后的4层设计的反射曲线。在对450---650nm优化后，其反射就是粗的那条曲线。注意反射范围已经改在0—0.5%，以更清楚的显示其性能。 Antireflection (AR) Filters Page AR-6 Two-Zero Description 对于一个在两个波长处抗反射的膜系来说，一个三层膜的设计便是其基础。这样的膜系在倍频处(即一处的波长是另一处的2倍)经常发生。通常的设计是使用三个四分之一波长厚度的膜层，用优化来调整两个膜层的折射率，使在想要的两个波长处的反射为0。若调整后的折射率与实际药材的不接近，则其中一层或两层都要被等价的LHL膜堆代替。在这种情况下，需要再次优化设计，以校正因LHL膜堆带来的轻微色散造成的影响。 Plot 这并不是一个倍频的例子;波长是600和1100。此时，我们允许优化来调整膜层的厚 度和折射率。不同的折射率会被由ZrO2和MgF2组成的不同的膜堆所代替。同样的技术对各种各样的基板都有效。 Antireflection (AR) Filters Page AR-7 Graded-Index Description 就像提到的，非均匀的膜系都适合高折射率的基板，例如GE。通常，非均匀膜层的折射率是单调的从基板变化到入射介质。直线型的，指数型的以及双曲线型的折射率轮廓与此都很相似。 一个非均匀膜系可以用一系列折射率不同的均匀膜层模拟出来。然后用优化来改善这些离散的滤波器的性能。 Plot 这是GE上的一个宽带的AR膜系。上面的曲线是最初的10层的设计的反射，它的四分之一波长厚度的膜层的折射率线性地由1.35变化到3.735。通过优化，其反射得到了实质性的降低，如图中下面的曲线。 Antireflection (AR) Filters Page AR-8 Graded-Index，Equal Ripple Description Thelen提出了一些有关具有均等波动属性的AR膜系生产的理论。但是，这些合成方法的一个基本问题是依赖于实际中不存在的折射率。一个可以替换的方法是用优化来创造一个均等波动的膜系。如，在前一页的Graded-Index设计中，在长波段处，反射升高了，这看起来很不顺眼。将优化目标改成不等式就可补救这一点。 Plot 通过将优化目标改成R,0.5，来改善GE上的这个宽带的AR膜系;然后，我们努力向均等波动设计的方向优化，如上图所示。反射图以波数为函数来突出反射曲线的对称。 Antireflection (AR) Filters Page AR-9 Wide Band Description 通过增加膜层的数量，运用优化，设计宽带AR膜系还是有可能的。 Plot 此图显示的是个21层设计的反射。此设计基板是Ge，药材是Ge和ZnS。其RMS优化函数的值是0.6%。 Antireflection (AR) Filters Page AR-10 Detector-Relative Description 若一个检波器的特性已知，则设计一个为它而优化的AR膜系还是有可能的。考虑到人眼对可见波段不同波长的敏感度不同，我们可以尽可能降低此膜系的反射光量，来为此检波器设计一个AR膜系。 Plot 这是个四层的例子，我们通过优化使反射光量最小。细线是原始设计;粗线是优化后设计。反射光量由0.08%降到0.04%。 Bandpass Filters Page BP-1 Fabry-Perot Description 此滤波器实质上是两个镜子间的cavity(模槽)。随着模槽尺寸的增加，或者随 着镜子中膜层的增加，图中PEAK的宽度都会降低。cavity(模槽)必须是波长一半的整数。 (,) 若因加工误差导致PEAK在一个较大的波长处产生，可以斜移膜系将PEAK移动到想要 的波长处。 Plot Bandpass Filters Page BP-2 Phase Conjugate Description 此设计比起前面的Fabry-Perot滤波器来，对加工误差的敏感度要小些。主要 PEAK轻微的飘离了参考波长。 Plot Bandpass Filters Page BP-3 Narrow-Band Description 运用多个模槽可以创建一个窄的带通滤波器。增加模槽的尺寸可以增加曲线过 度处的倾斜度，但这样做，会在一定程度上降低通过区域的宽度。 Plot 这是个含有三个模槽的滤波器。 Bandpass Filters Page BP-4 Wide-Band Description 创造一个很宽的带通滤波器的一个技术就是:镀上两个edge filter。将一短波通 过滤波器镀在一个长波通过滤波器的上面，或者将这两个滤波器分别镀在基板的两边。此技 术的优势就在于很容易放置这两个滤波器，使得可以很容易的创造几乎任何宽度的滤波器。 Plot 此例子是由“Long Wave Pass 3 ”和“Shot Wave Pass”创造而来 Beam Splitters Page BS-1 Neutral Description 此种滤波器的目的就在于将给定波段内的入射光束分成两部分。虽然50%-50% 是最常见的分法，但其他比例的分法同样需要。入射角度可以是垂直的，也可以不是。在非 垂直入射下，比例的影响是个很重要的考虑因素。 在非垂直入射下，此种膜系会被放置在两个棱镜之间，使得入射和出射介质一样。 和抗反射膜系一样，优化提供了最好的设计方式。如果使用dielectric(绝缘的)药材，垂直入射的情况就可以设计出来，然后在调整膜层的厚度来适应不同的入射角度。 Plot这是个由TiO2和SiO2组成的8层的膜系，通过优化，可以在400-700nm处将光束分成50%-50%的比例。 Beam Splitters Page BS-2 Cold Mirror Description 这是个dichroic(二色性的)滤波器的例子，它可以一个波段内通过，而在另一个波段内反射。对于一个Cold Mirror，红外波段要通过，可见光波段要反射。用一个edge filter 也可以达到这个目的，但通常在截止处没必要像edge filter那样的陡峭。在一些应用中，反射光的颜色很重要。若投光源已知，就已经对此膜系进行优化了。 此种类型的另一个膜系- Hot Mirror，则是在红外波段反射，在可见光波段通过。 Plot 这是个由TiO2和SiO2组成的12层的膜系，通过优化，可以在400-700nm段反射，在800-2000nm段透过。 Beam Splitters Page BS-3 Polarizing Description 斜移edge filter并优化提高P分量的透过，就可以创造一个绝缘的偏振光束分离器。虽然用两种药材在brewster(.布儒斯特角)处可以设计出最宽的偏振范围，但在其他 角度处同样设计出这样的滤波器也并不困难。 Plot 在525-565nm段优化一个edge filter。 Beam Splitters Page BS-4 Nonpolarizing Description 在非垂直入射下设计非偏振光束分离器是个困难的问题。Thelen阐明了几种理论方法，这给我们优化提供了一个好的开始。 Plot 这是个17层的MgF2-AnS膜系，它于45度时在一个相当宽的波段内反射是20%。P和S分量都在目标的1%内。