如何在OpticStudio中定义金属材料

概述

这篇文章介绍了如何在OpticStudio中添加金属材料，并将它们应用在序列模式表面或非序列物体表面上。

介绍

在OpticStudio中有两种定义材料的方式：

1、使用材料库 (Materials Catalog)

2、使用镀膜文件 (Coating File)

材料可以在材料库或镀膜文件中进行定义，但对于定义金属材料来说，最简单的方法是用镀膜文件进行定义。光线在金属表面发生的交互作用绝大多数只发生在表面以下几微米的深度内，因此在这样的深度下使用镀膜来模拟一个金属薄层是非常有效的方法。

这篇文章讲述了如何在OpticStudio的膜层文件中定义一种新的金属材料，以及如何将这种材料应用到任意相关物体的相关表面。

定义金属膜层

对于像玻璃这样的介质材料，介质的折射率只由实部组成，其虚部为零。然而对于金属来说，其折射率为复数。OpticStudio使用下式描述金属的复折射率：

其中，n为折射率；k为消光系数 (extinction coefficient)。在OpticStudio中，当消光系数k为负数时表示吸收材料。举例来说，在OpticStudio中铝材料的折射率可由下式近似表示：

OpticStudio使用文本文件定义所有的膜层数据。同时，OpticStudio还提供了膜层数据的示例文件，该文件位于Zemax根目录下的Coatings文件夹中，在定义新透镜时系统默认使用该膜层文件。您可以定义多个膜层文件并将它们保存在相同的路径下，然而同一时刻只能使用一个膜层文件。所使用的文件名称可在系统选项 (System Explorer) 中的文件 (File) 菜单中选择。当您对COATING.DAT文件进行了修改后，我们强烈建议您将文件另存为一个新的名称，这样在后续OpticStudio版本更新对COATING.DAT文件进行覆盖时不会影响到您的膜层文件。

在膜层文件中，有许多关键词用来定义不同类型的膜层文件，这包括：

MATE （用来定义材料）

TAPR （用来定义渐厚膜层）

COAT （用来定义镀膜）

TABLE （使用数据点表格定义膜层）

IDEAL （用来定义理想膜层）

IDEAL2 （用来定义第二类理想膜层）

所有用于定义材料和渐厚膜层的关键词都位于起始定义行，膜层数据跟随在定义行之后。

如果想创建一种新的材料，则必须先使用MATE关键词，MATE关键词的语法如下所示：

MATE <user-defined material name>

wavelength   real   imaginary

wavelength   real   imaginary

....

其中，波长 (wavelength) 总是以微米为单位的，并且当存在多个波长的数据时所有数据行必须以波长的升序进行排列；实部 (real) 为材料在对应波长下的折射率；虚部 (imaginary) 为消光系数。

以下为默认膜层文件COATING.DAT中的两个示例：