具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法技术

本发明专利技术公开了一种具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法，用于计算平行平板光学材料的光谱透射特性和反射特性以及吸收特性。由于折射率非均匀性的连续性，因此该方法是将光学材料在轴向垂直方向进行切片，多层切片的光波传输线性叠加关系，因此通过该方法可以计算出材料折射率非均匀性下的光谱特性。该方法对于光学系统设计和光学薄膜元件的设计具有普适性。

A Method for Calculating Spectral Properties of Optical Materials with Axial Nonuniformity of Refractive Index

The present invention discloses a method for calculating the spectral properties of optical materials with axial inhomogeneity of refractive index, which is used to calculate the spectral transmission, reflection and absorption characteristics of parallel plate optical materials. Because of the continuity of the non-uniformity of refractive index, this method slices the optical material in the axial and vertical direction, and the light wave transmission of the multi-layer slices is linear superposition relationship. Therefore, the spectral characteristics of the material under the non-uniformity of refractive index can be calculated by this method. This method has universality for optical system design and optical thin film element design.

【技术实现步骤摘要】
具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法
本专利技术属于光学
，特别是有关光学元件与光学薄膜的光谱分析技术，具体涉及一种具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法。
技术介绍
通常情况下，对于镀膜光学元件，其光学性能是由光学基底材料和薄膜的性能共同决定的，而无膜光学元件其性能直接由光学基底材料的性能决定，在常规的光学系统设计中，将光学基底材料视为理想的均匀材料，然而，由于光学基底材料的非均匀性，尤其是轴向非均匀性，不仅影响光学元件的本身的光学性能，同时将非均匀材料视为理想均匀材料将对光学系统设计精度产生较大影响。随着光学系统设计精度的提高，对光学元件材料非均匀性的分布情况的需求也愈加强烈，同时，对于镀膜光学元件，掌握光学材料的非均匀性后采用优化薄膜设计的方法可以更好的提高光学元件的光学性能，以进一步提高光学系统精度。综上所述，在高精度光学元件发展的需求下，如何解决材料非均匀性带来的光谱特性变化的表征问题，成为目前高精度光学元件制造领域内的重要问题之一。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是：如何获得光学材料具有轴向折射率非均匀性的情况下光谱特性的计算与分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：设定光学材料表面光滑；S2：确定复折射率的非均匀性方程；S3：根据非均匀性方程分别计算光学材料的两个表面的折射率；S4：在入射角为θ0、入射介质的折射率为N0的情况下，计算入射介质和光学材料的两个表面等效折射率；S5：在入射角θ0的情况下，计算光学材料第一表面的反射率；S6：在入射角θ0的情况下，计算光学材料第二表面的反射率；S7：将平行平板的光学材料进行平面切片，计算平面切片的折射率复折射率；S8：计算平面切片的等效折射率和等效消光系数；S9：根据步骤S8计算基底的等效折射率和消光系数；S10：计算轴向...

【技术特征摘要】
1.一种具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：设定光学材料表面光滑；S2：确定复折射率的非均匀性方程；S3：根据非均匀性方程分别计算光学材料的两个表面的折射率；S4：在入射角为θ0、入射介质的折射率为N0的情况下，计算入射介质和光学材料的两个表面等效折射率；S5：在入射角θ0的情况下，计算光学材料第一表面的反射率；S6：在入射角θ0的情况下，计算光学材料第二表面的反射率；S7：将平行平板的光学材料进行平面切片，计算平面切片的折射率复折射率；S8：计算平面切片的等效折射率和等效消光系数；S9：根据步骤S8计算基底的等效折射率和消光系数；S10：计算轴向折射率非均匀的光学材料内透过率；S11：基于线性叠加原理，计算光学材料的光谱特性，包括反射率和透射率。2.如权利要求1所述的具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，非均匀性方程为抛物线方程，如公式(1)所示：N(λ,x)＝Nmat(λ)+B1x+B2x2+B3x3+B4x5(1)N(λ,x)为材料内任意平面位置x的折射率，Nmat(λ)为材料的无缺陷折射率，B1～B4为折射率梯度方程的系数。3.如权利要求2所述的具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，光学材料第一表面的折射率为Na(λ)＝na(λ)-i×ka(λ)，第二表面的折射率为Nb(λ)＝nb(λ)-i×kb(λ)；第一表面的折射率和第二表面的折射率均为复数。4.如权利要求3所述的具有折射率轴向非均匀性的光学材料光谱性能计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，入射介质和光学材料的两个表面等效折射率计算如下：入射介质的等效折射率为：光学材料第一个表面的等效折射率为：光学材料第二个表面的等效折射率为：确定折射角使用菲涅尔定律：N0cosθ0＝Nasinθa＝Nbsinθb(5)其中，N0,s,p表示S-偏振、P-偏振的等效折射率，Na,s,p表示材料第一表面S-偏振、P-偏振的等效折射率，θa为第一表面的折射角，Nb,s,p表示材料第二表面S-偏振、P-偏振的等效折射率，θb为第二表面的折射角。5.如权利要求4所述的具有折射率轴向非均...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华松，刘丹丹，姜玉刚，季一勤，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12