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薄膜光学模拟软体实习实习11短波通与长波通滤波器实习11短波通与 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 實習11 短波通與長波通濾波器 實驗目的 mm配合ThinFilmView模擬軟體,分析討論(),()膜堆型態的短波通與長波通 濾波器特性。 實習軟體、儀器 ThinFilmView模擬軟體 實驗原理 觀察下圖中介於g=1與g=3之間的透射區域,得知膜堆組合可以用來製作效果還不錯的短波通濾波器;同此觀察動作,在g<1的透射區域,也不難瞭解為什麼膜堆組合是長波通濾波器的組成單元。 換言之,短波通濾波器的設計為 … 或改寫為 0.5LHLHLHL…LH0.5L 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 或簡寫為 以及長波通濾波器的設計為 … 或改寫為 0.5HLHLHLH…HL0.5H 或簡寫為 m:重複次數。實例說明,15層短波通濾波器與長波通濾波器的設計如下 n=1.38,n=2.35。透射率光譜圖顯示如下,圖中很容易可以看出,短波通濾波器的高透射LH 率區域有比較嚴重的凹陷,顯見長波通濾波器的高透射率區域效果,確實比短波通濾波器好。 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 通帶凹陷的改進 截止濾波器的通帶凹陷的改進,最常使用的方法是在對稱組合膜堆與空氣、基板之間加上抗反射匹配層,即 當然,計算出的η、η折射率並不一定存在,影響所及導致改善仍然不好,因此,先固定匹12 配層的折射率,再尋求最佳效果的膜厚,似乎是可行的變通辦法。以上概念,示意如下:a、b為常數,η、η已知 12 舉例說明:(1) 短波通濾波器的通帶凹陷改進 , 設計安排 n=1.38,n=2.35,λ=1.5μm。透射率光譜圖顯示如下,圖中可見改善的程度,以及λ、λLH00/3處是高反射率區域的現象。 0 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 , 另一設計安排 其透射率光譜圖顯示如下。兩相比較,可知在波長0.7μm~1.3μm之間凹陷問題已見改善,但 是在波長0.55μm~0.7μm之間則效果變差。 (2) 長波通濾波器的通帶凹陷改進 設計安排為 (?標籤) 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 兩折射率值同前,但λ=0.45μm,其光譜效果如下所示。事實上,長波通濾波器的通帶凹陷0 問題並不嚴重,反倒是較長波長區的透射效果不好,有待優化改進。 實驗步驟 1. 打開ThinFilmView模擬軟體,選按功能表列之 膜名輸入:短波通濾波器,層數設定為1,按OK 鍍膜設計安排:設計波長λ=0.75μm 0 71|()|Quartz 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 滑鼠右鍵點按第1層鍍膜欄位,選擇 插入位置:最後,層數:3,周期:7,按OK 2. 刪除第1層鍍膜 更改膜堆中第二層鍍膜材料為TiO2 更改膜堆中第1、3層鍍膜膜厚為0.125 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 更改設計波長λ=0.75μm,以及選用穿透率曲線圖 0 波長曲線圖格式設定:Y軸勾選自動,結果為 3. 顯示短波通濾波器鍍膜設計的相對應圖表 , 波長、入射角複合圖表 , 蒸鍍控制曲線圖 , 電場強度分佈圖 , 顏色計算圖 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 , 製造誤差解析圖 4. 鍍膜設計安排:設計波長λ=0.45μm 0 71|()|Quartz 對調材料 更改設計波長λ=0.45μm 0 結果為 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 5. 顯示長波通濾波器鍍膜設計的相對應圖表 , 波長、入射角複合圖表 , 蒸鍍控制曲線圖 , 電場強度分佈圖 , 顏色計算圖 , 製造誤差解析圖 實驗結果 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 問題與討論 1. 上述短波通濾波器鍍膜設計的通過帶有凹陷現象,增加膜堆數可以改善, 2. 上述短波通濾波器鍍膜設計的通過帶有凹陷現象,使用最適化方法:標準模式改善 薄膜光學模擬軟體實習 實習11 短波通與長波通濾波器 3. 上述短波通濾波器鍍膜設計的通過帶有凹陷現象,使用最適化方法:手動模式改善 4. 如何增加上述長波通濾波器鍍膜設計的通過帶的穿透率, 參考資料 1. 薄膜光學與鍍膜技術,李正中,藝軒圖書 2. 薄膜光學,葉倍宏,崑山科技大學光電系