一.概述
镜头设计当中,有时我们需要对特定波长进行反射或透射,这种时候往往需要通过膜层来实现。SYNOPSYS中内含一个用于设计和分析多层涂层的薄膜程序。可以通过在命令行窗口输入FILM访问该功能。
膜层设计有common、analysis及design三种模式。Common是默认模式,用来存取膜层文件。如果您想将设计的堆栈应用于镜头表面,堆栈文件名必须采用' CUSTOMXX '的格式,其中XX为01-10。
Analysis可以绘制膜层传输、反射波长图例,针对特定角度评估波长,或是针对特定波长评估角度。能够反映膜层的性能。
Design用以设计膜层,膜层构建采用堆栈方式,您往往从基板开始往上设计。需要注意膜层最多可以设计50层。SYNOPSYS中拥有已经设计好的涂层材料列表,您可以通过数据表中>膜层进行设计,膜层信息可以在帮助手册中找到。在RFILM文件中,您需要对膜层的入射介质和基板进行指定。第一个TH-INDEX条目表示入射介质,最后一个TH-INDEX条目表示基板。
如下为一个四分之一波的涂层,其定义在BK7的表面。
宏文件
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接下来我们将进一步展示SYNOPSYS的膜层设计(design)功能。设计一个30层的定制膜层,当滤光片以45°角放置时,可以反射红光,透射蓝光。
宏文件
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该宏文件定义了在45°角时,0.4-0.6um波段的反射率为0,而0.62-0.8波段的平均反射率为1。FIX指令使程序将设计与常用材料的数据库相匹配,它也用输出显示该数据库。
其输出反射图例如下所示:
可以见到膜层设计符合我们的设计要求。
在Command Window中向上滚动滑条,可以看到如下内容:
其输出满足如下关系式:
其中:n表示折射率,dp表示物理厚度,λ0表示波长,do表示光学厚度。
我们再尝试将膜层镀膜到镜片上。打开镜头文件与宏文件。
宏文件和镜头文件
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我们设计了四层的薄膜,基底指数为1.671,并令0.45-0.7的透射率在1左右。
可以看出再大部分可视范围内传输率都在0.98以上。
但是这个结果是基于从synopsys数据库中获取的折射率——这适用于块体材料。当沉积成薄膜时,折射率通常是不同的,这里我们要考虑这个差异。为此,我们创建了一个自定义材料库并定义了相应的插值系数,实践中,这些系数可以通过镀膜供应商获得。
宏文件
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现在,我们利用刚刚定义的材料创建一个新的膜层
宏文件
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并将其应用再镜头上。
宏文件
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在命令行窗口中输入XCOLOR来查看结果。
可以看到透射颜色为白光,在可视范围内有着良好的透射。