基于MATLAB语言的膜系堆积方法技术

本发明专利技术属光学薄膜膜系设计领域，尤其涉及一种基于ＭＡＴＬＡＢ语言的膜系堆积方法，可按照如下步骤实现：１）设置膜层的初始变量；２）检测首个字母代表膜层属性；３）计算组合导纳；４）循环检测下一个膜层属性；５）计算多膜层组合导纳；６）计算膜层反射率。７）绘出曲线图。所述多膜层的厚度为１／４λ倍次，其中λ为波长。所述反射率图象的输出依据ＴｉＯ↓［２］及ＳｉＯ↓［２］两种膜料的沉积，其膜层为Ｈ－Ｌ－Ｈ－Ｌ－Ｈ；其中Ｈ为高折射率膜料ＴｉＯ↓［２］，Ｌ为低折射率膜料ＳｉＯ↓［２］。本发明专利技术功能完善，不但具有实现一般的膜系叠加的功能，而且还可以实现带有吸收系数的膜系的叠加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属光学薄膜膜系设计领域，尤其涉及一种基于MATLAB语言的膜系堆积方法。
技术介绍
光学薄膜已经发展建立一套完整的光学理论，发展了自成体系的膜系设计方法。设计并制造了各种光学薄膜增透膜、高反膜、分光膜、截止滤光片和各种带通滤光片等光学薄膜产品。随着1969年Angus Macleod开始用干涉矩阵来解释计算光学薄膜和电子计算机的应用，到了20世纪70年代，借助于计算机辅助技术的设计方法，膜系的设计和计算有了非常快的发展。随着薄膜的产业化，一些膜系的设计软件也随之而产生，如麦克劳德的膜系专业设计软件。MATLAB语言是Mathworks公司开发的一种高性能科学与工程计算软件。它继承了计算与可视化和程序设计于一身的强大功能。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种功能完善，不但具有实现一般的膜系叠加的功能，而且还可以实现带有吸收系数的膜系的叠加的基于MATLAB语言的膜系堆积方法。本专利技术的目的是这样实现的基于MATLAB语言的膜系堆积方法，可按照如下步骤实现1)设置膜层的初始变量； 2)检测首个字母代表膜层属性；3)计算组合导纳；4)循环检测下一个膜层属性；5)计算多膜层组合导纳；6)计算膜层反射率。7)绘出曲线图。作为一种优选方案，本专利技术所述多膜层的厚度可为1/4λ倍次，其中λ为波长。作为另一种优选方案，本专利技术所述反射率图象的输出依据TiO2及SiO2两种膜料的沉积，其膜层为H-L-H-L-H；其中H为高折射率膜料TiO2，L为低折射率膜料SiO2。MATLAB语言来编制这个程序，程序的本身功能强大；程序的界面友好，便于操作，只需一次性的输入设计参数，反射率图象便直观显现；不但具有实现一般的膜系叠加的功能，而且还可以实现带有吸收系数的膜系的叠加；如果建立膜料折射率的数据库，实现不规则多层膜的叠加，可以方便的对程序进行修改，多层膜的模拟会更加完善。这些对于薄膜光学的工作者进行多层膜设计使非常有帮助的。由于该语言是解释性的语言，其中的M文件不能生成可执行的文件，因此只能在MATLAB环境下运行。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术的程序原理框图；图2为本专利技术单层膜等效图；图3为本专利技术多层膜等效图； 图4为本专利技术300nm到1200nm处的反射率曲线图。具体实施例方式计算处理光学薄膜的方法很多，如特征矩阵法、矢量法、利用傅立叶级数的多层膜的计算和合成。这里是基于干涉矩阵的方法来处理膜系的堆积和计算的相关问题。虽然干涉矩阵公式的计算过程烦琐，借助于计算机技术就变的很方便了。把一个单层膜看成是一个2行2列的矩阵，并计算在两个介质面处的电场强度和磁场强度的分量，从膜系的一端传递到另一端的关系。设单层介质膜的折射率为n1，膜的几何厚度为d1，基片玻璃的折射率为n2，入射介质的折射率为n0，入射光波是平面波，入射角为θ0，这时的电磁场矢量E和H可以分解为p偏振和s偏振，图2为单层膜等效图。设E0、H0为介质n0中总场强的切向分量，对于界面1应用边界条件，应用导纳公式，结合位相传递关系式得到k×E0,tH0,t=ejδ1e-jδ1η1ejδ1-η1e-jδ1k×E12,t+k×E12,t-]]>对于界面2应用边界条件E2,t-=0,]]>H2,t-=0,]]>同样可以得到k×E0,tH0,t=cosδ1jsinδ1/η1jsinδ1η1cosδ1k×E2,t+H2,t+]]>位相δ1=2πλn1d1cosθ1]]>式中θ1为入射时的入射角；n1为膜层的折射率；d1为膜层的实际厚度；M1为膜系的特征矩阵，M1=cosδ1jsinδ1/η1jsinδ1η1cosδ1]]>从这个公式可以看出，光波整个场的电场强度和磁场强度的切向分量从膜系的一端传递到了另一端。多层膜的叠加图如图3所示。利用膜系的特征矩阵，计算多层膜的叠加，得k×E0,tH0,t={Πr=1kcosδrjsinδr/ηrjsinδrηrcosδr}1ηk+1(k×Ek+1,t+)]]>式中K为膜的层数；r为膜系某一层，另BC={Πr=1kcosδrj·sinδr/ηrj·sinδr·ηrcosδr}1ηk+1]]>Y＝C/B膜系的振幅反射系数r=η0-Yη0+Y]]>相应波长处的反射率为R=(η0-Yη0+Y)(η0-Yη0+Y)*]]>这样就得到多层膜叠加后的反射率值，透过率的公式也可通过相似的计算求得。通过这个计算的过程可以看到，计算多层膜在某一个波长处的反射率时包括相关的向量、复数、矩阵计算。本专利技术基于MATLAB语言的膜系堆积方法，可按照如下步骤实现1)设置膜层的初始变量；2)检测首个字母代表膜层属性；3)计算组合导纳；4)循环检测下一个膜层属性； 5)计算多膜层组合导纳；6)计算膜层反射率。7)绘出曲线图。上述述多膜层的厚度为1/4λ倍次，其中λ为波长，其反射率图象的输出依据TiO2及SiO2两种膜料的沉积，其膜层为H-L-H-L-H；其中H为高折射率膜料TiO2，L为低折射率膜料。MATLAB可以处理一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序，并集应用程序和图形于一身使用的集成环境中。MATLAB语言中编写M文件是非常方便的。M文件就象命令集一样的ASCII码文件，因此，M文件语法简单，人机交互性强。在MATLAB中，我们使用其符号功能来实现程序的编制。MATLAB符号计算依赖于已有的数据库，可以通过Maple.m直接调用Maple系统的功能来实现符号计算。普通的光控信号沉积方法一般只能用来控制光学厚度为1/4λ的多层膜的沉积过程，因此这里只介绍应用最广泛的光学厚度是1/4λ倍次的多层膜并用两种膜料沉积的反射率图象输出的程序编制。如果要实现任意膜层厚度的沉积模拟沉积过程计算只需对计算过程进行微小的改动，便可以实现。同时建立膜料的折射率数据库，可以进行更为精确的设计。膜系设计程序原理图如图1所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ＭＡＴＬＡＢ语言的膜系堆积方法，其特征在于，按照如下步骤实现：１）设置膜层的初始变量；２）检测首个字母代表膜层属性；３）计算组合导纳；４）循环检测下一个膜层属性；５）计算多膜层组合导纳；６ ）计算膜层反射率。７）绘出曲线图。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王银和，姚春龙，张辉，李野，
申请(专利权)人：沈阳汇博光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]