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使用TFCalc编辑膜系的方法(简单)

2017-10-13 14页 doc 302KB 772阅读

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使用TFCalc编辑膜系的方法(简单)使用TFCalc编辑膜系的方法(简单) 使用TFCalc编辑膜系的方法(简易操作步骤) 假设我们要设计一个反射率>99.9%高反膜系(波长10600nm): 条件: (1)基底材料:GaAs (2)膜料:ZnSe,YF3 具体步骤: 1( 点击TFCalc图标进入其操作界面: 图中弹出对话框,要求输入要编辑的文件名。因为我们是要新编膜系,则点击“取消”按钮,则只显示如下界面: 图中自左到右的菜单名称中文意思分别是:“文件”、“编辑”、“修改”、“运行”、“结果”、“杂项”和“帮 助”。点击其中的任何一项将弹...
使用TFCalc编辑膜系的方法(简单)
使用TFCalc编辑膜系的方法(简单) 使用TFCalc编辑膜系的方法(简易操作步骤) 假设我们要设计一个反射率>99.9%高反膜系(波长10600nm): 条件: (1)基底:GaAs (2)膜料:ZnSe,YF3 具体步骤: 1( 点击TFCalc图标进入其操作界面: 图中弹出对话框,要求输入要编辑的文件名。因为我们是要新编膜系,则点击“取消”按钮,则只显示如下界面: 图中自左到右的菜单名称中文意思分别是:“文件”、“编辑”、“修改”、“运行”、“结果”、“杂项”和“帮 助”。点击其中的任何一项将弹出其包含的菜单内容。 2(点击第一项“File”,弹出如下菜单项: 左图中的中文意思自上到下分别是: , 新建膜系文件 , 重新打开膜系文件 , 关闭膜系文件 , 保存膜系文件 , 以其他的文件名保存膜系文件 , 恢复原始文件 , 打印膜系 , 打印设置 , 退出TFCalc , 关于TFCalc 3( 点击第一项“New Coating”弹出如下“编辑环境对话框”: 上图左边图中英文对应的中文意思分别是: 角度 入射介质 Angle Incident Medium 基底 基底前面 Substrate Front Layer 基底后面 出射介质 Back Layer Exit Medium 在上图的右边框内分别输入: Reference Wavelength(参考波长): 1580 Illuminate(光源): WHITE(白光) Incident angle(入射角): 0.0 Incident medium(入射介质): AIR(空气) Substrate(基底) GaAs(砷化镓) Thickness(厚度)mm 1(一般不考虑基底材料的厚度) Exit medium(出射介质) GaAs(如果是透视膜系,则出射介质一般是空气) Detector(探测器): IDEA(理想探测器) First Surface(第一面) Front 注:光源、基底材料、探测器应该分别在Illuminate、substrate、detector库中存在。这些库可以增减。 4( 点击下面的“Analysis Parameters”(参数)按钮,弹出下面的对话框: 因为本例我们考虑是入射角为0的条件,因此选中第一项的圆形无线电按钮------ Range of wavelengths(波长范围)(nm),其他的均不选。点击OK按钮,返回上一层对话框,再点击OK按钮,显示如下的反射率与波长的关系曲线图(该图显示的没有镀膜情况下,基底材料的反射率): 图上方的英文字符列出了该图成立的环境条件。 s现在我们可以进入下一步具体的膜系结果设计,一般高反膜系的结构是(HL)^H,其中s是大于0的正整数。 5( 点击“Modify”菜单,弹出如下菜单选项: 左边菜单项从上到下对应的中文意思是: , 环境 , 膜堆公式 , 前面层 , 后面层 , 组 , 单一目标 , 连续目标 , 注释 , 可变材料 , 环境 , 材料 , 基底 , 光源 , 探测器 , 分布 6( 编辑膜系,有2种方法可以编辑膜系,下面我们分别介绍: (1)使用膜堆公式 (a)选择“Stack Fomula”,弹出如下膜堆公式窗口: 图中的英文意思如下: Enter the formula. The substrate is the left of the first layer:输入公式,基底在第一层的左边; Material(材料):后面框内输入材料名称 Thickness:厚度:后面框内输入厚度值(四分之一波长数),该值最好为大于0的正整数 Optimize(优化):后面的框内输入“yes”或“No” Group(组):后面的框内输入1 下面的3个按钮的意思是: Generate Layers:生成膜系,完成后点击该按钮将生成膜系 中间是取消 Clear formula:清除公式。点击该按钮将不保存已经输入的膜堆公式,否则将下次进入该对话框将出现上次输入的膜堆公式 输入膜堆公式,选择H(高折射率材料)和L(低折射率材料)等参数后的对话框如下: 如上图所示,膜堆公式为(HL)^8H,省略了G,完整的应该是G(HL)^8H,意思是:GHLHLHLHLHLHLHLHLH 厚度选择“7”是因为我们在环境对话框中将参考波长选择为1580nm(已经调好波长值),最好是10600能整除的数,此地我们设为7,,7×1580nm比较接近10600nm。如果发现不合适可以调整该值。 点击“generate layers”按钮,生成膜系 (b)选择“modify”菜单中的第三项“Layer-Front”,弹出如下窗口: 图中显示的是我们刚刚生成的膜系,用鼠标点击图下方滑动框的空白处,可以看到该膜系一共17层。图中的英文意思是: Layer:层;Material:膜料;QWOT:四分之一波长数; 1Thickness(nm):厚度(该厚度为物理厚度,与QWOT是相关的,二者的关系:n*d=,式中,n是,*N4膜层的折射率,d是膜层的物理厚度,λ是参考波长,N是QWOT。例如我们来计算第一层: 1580*7,*Nd===1150.74nm,与实际结果有偏差,可能是折射率数据或波长不是四分之一相关的原4*n4*2.4028 因) Constran:强制;Needles:针优化 图形最上方是二个选择菜单(Options和More Options),其功能稍后再介绍。 至此我们已经完成了利用第一种方法膜系设计。 (2)直接在Layer-Front窗口输入数据 (a)选择“modify”菜单中的第三项“Layer-Front”,弹出如下窗口: (b)点击该窗口上方的Options(选择),则弹出如下菜单选项: 图中菜单选项自上到下的意思是: , 增加前面膜层 , 删除前面膜层 , 打印前面膜层 , 从…拷贝前面膜层 , 从…附加前面膜层 , 前面膜层顺序倒转 , 合并前面膜层 , 计算等价折射率 , 计算等价膜堆 , 显示膜层总厚度 , 从文件….从读取膜层数据 , 将膜层数据保存在文件中 , 将膜层数据保存在剪切板 , 替代膜层数据 (c)选择菜单选择项的第一项“Add Front Layers…”弹出下面对话框: 点击“OK”,弹出Layer-Front窗口,在第一列中出 现膜层数据,该数据是缺省数据,分别将光标移动 要修改的位置,输入正确的数据。 (d)重复(c)操作多次,直至膜层达到17层; (e)点击“show Thickness Totals…”则弹出下面信息框: 从左图中我们可以知道膜层的厚度情况: ZnSe膜料层厚度:10350.30nm YF3膜料层厚度:15913.67nm 总厚度:26263.97nm 最薄层厚度:1150.03 点击“OK”返回。 最终的结果与采用膜堆公式得出的结果相同。 注意: (1) 当所设计的膜层规律性比较强,并且层数较多,采用膜堆公式方法简单;当膜层较少采用直接输 入方法就可以; (2) 当所设计的膜系是增透膜系时,必须修改下面的内容:进入“modify”菜单,选第一项,将环境对 话框中的出射介质改为“AIR”;第二步选择“Layer-Front”窗口上方的“Options”菜单的“Save Data in File…”选择项,弹出下面的对话框: 输入文件名并选择目录后点击保存按钮即可。 第三步选择“modify”菜单中的第三项“Layer-Back…”,出现一个空白的基底后表面窗,选择该窗 口上方的“Options”菜单里的“Read Data From File…”选择项,从弹出的对话框中选择你刚才保存 的文件,点击“打开”即完成操作。 下面我们将要看看我们设计的高反膜系是否满足要求。 7( 按键盘上的“F3”或“F6”键,则显示如下图形: 上图显示的是反射率与是波长的关系。图形上方的文字描述了该图是在什么环境下生成的,其中大部分的英文单词出现在环境对话框中,并已解释,在此不再解释,其中Polarization意思是偏振,后面出现的AVE表示平均偏振。 如果要了解透射率、吸收率等参数与波长的关系以及提高图形的分辨率,双击该图,出现下面的对话框,修改该对话框的相关选择,可以满足你的要求。 图中英文的意思分别是: , Display(显示):点击右边的箭头将会出现下拉菜 单,从该菜单中我们可以选择透视、吸收、PSI 等与波长的关系 , Polarization(偏振):后面有3个选项(可以都选 上)。分别是平局偏振光、P偏振光和S偏振光 , X-Axis Units(X轴单位):点击其右边的箭头将 出现下拉菜单,从该菜单中我们可以改变X轴 单位为波数等 , X-Axis Range(X轴范围):后面有2个圆按钮, 其中1个是Full Range(整个范围),该范围在环 境对话框中已确定;另1个按钮如果选中,则 你可以在后面的2个方框中输入你期望观察的 波长范围 , Y轴第1选项Automatic(自动)选择范围;第2 选项是观察范围值 如果我们的选择与上图所示,则反射率与波长的关系如下图所示: 从上图我们可以看到在10600nm波长下反射率超过99.9%,满足设计的要求。
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