TFCalc说明书中文版

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1、Contents 目录IntroductionThe ModelMenusCapabilitiesFile MenuEdit MenuOptions MenuModify MenuEnvironmentStack FormulaLayers-Front/BackGroupsTargets-DiscreteTargets-ContinuousCommentsVariable MaterialsEnvironmentsMaterialsSubstratesIlluminantsDetectorsDistributionsRun MenuAnalyze OnlyOptimize DesignGlob

2、al SearchCompute EFICompute SensitivityCompute Cone-Angle AverageCompute Monitor CurveCompute Layer SensitivitySet Analysis ParametersSet Optimization ParametersSet Global Search ParametersSet EFI ParametersSet Sensitivity ParametersSet Cone-Angle ParametersSet Monitoring ParametersResults MenuShow

3、TableShow PlotShow EFI PlotShow Color ChartShow Monitor Chart Saving Results Save as Illuminant Miscellaneous MenuRealitivesDistribution WindowsSet Table ParametersSet Plot ParametersLayer Window OptionsCompute Equivalent Index Compute Eauivalent Stack Target(Discrete) Window Configuring TFCalcIntro

4、duction（说明）这是TFCalc薄膜设计软件。除了缺少图表说明外，它贴切得遵循TFCalc说明书的第一、 二所提供的文件。你可以在TFCalc窗口或对话框按Fl来迅速获得此帮助。GO TO TOPThe Model （例）存储在光源数据库的光源是以波长对光强的方式给出的。入射角度可以从0度到89.999 度。基底和基底部、外部的介质材料可在基底数据库中选择。基底可以被看作是一大厚度 层，它的厚度可以单独指定。注意的是基底可以是比如说空气之类的物质。基底和出射介 质都有可能是吸收介质。前层膜与后层膜之间的材料是从材料库中选择的或者从可变材料 库中选取的。现在的膜层极限是5000层。基底和材

5、料的光学属性被存储在表格或反映反射 率对波长关系的离散公式里。现在可以确定光从哪一个面入射：前或后层。也就是说，光可以从膜层的任意一个面入射 要获得这方面的细节还要看环境参量对话框。这样第一层是紧靠基底的一层。注意：如果基底和出射介质不同或有后层膜，反射率计算时就要考虑到后层膜。如果你想 避免如此，出射介质就必须同基底材料一样而且没有后层膜。Capab 订it ies （性能）GO TO TOPTFCalc软件可以使你分析设计多层薄膜，他们的一些功能如下：它可以将反射率、透过率、吸收率、光密度、损失、颜色、亮度、PSI、基于反射后投射的 相移和电场强度计算并绘制表格。它可以分析膜系设计同生产之

6、间的误差。优化可以使误差最小化。膜层灵敏度可以计算并演 示出来。可以在一系列圆锥角（就像集中的光束一样）和用户定义的辐射发散角分析一个膜系。 镀膜所用膜料、基底和外部介质可能是弥散或者吸收的，而部介质却是弥散的。弥散公式可 以用来给定膜料和基底的相关系数。基底或膜层的折射率（N和K）可以由测定的数据来确定。光源要详细说明。薄膜的折射或 投射可以储存作为光源，所以滤光器的输出可作为另一个滤光器的输入。同样，黑体光源可 以由此产生。下面详细说明探测器的功能： 基底有有限的厚度；折射和透射计算时要考虑到基底后表面和基底部的任何衰减。一个膜系最多可以有5000层150种材料组成。膜堆以公式的形式出现，

7、例如：H（LH）5 膜层可以被安排在组，可以整组优化。全球搜索用来寻找最好的设计方案而不仅仅是the local minimum 基底两侧的膜层可以同时优化。在优化过程中，膜层厚度可以限定在最小和最大厚度之间。 有多达5000个优化目标可以指定。同样，一个目标可以是一个不等式，例如10%或90。 复合环境可以用来开发像复合基底的膜系设计。Needle优化可以在设计中自动加入膜层，尤其是对那些有特殊要求的设计。这种掘进方 法可以用来自动产生一系列最佳的设计。目标可能会自动产生。同样，目标也可以从文件中读出，形成颜色和亮度目标。第一、第二和第三阶关于波长或波数的导数可以用作目标。可以计算出等效系数

8、来将膜层用复合系数的等效膜堆例如：（HLH）p或（LHL）p 来代替。 有三种local优化方法可选：梯度法、变尺度法和单纯形法。对不限定数量的材料、基底、光源、探测器和分配的数据要输入。 六层薄膜运算的结果放入一个表格进行对比。不同类的图表将被覆盖掉,例如：折射透射。 最小、最大和平均参量（例如折射率）可以在一定波长围计算。 结果被保存在文本文档中以供其他软件编辑。光控曲线可以计算并列表。Menus（目录）File Menu （文件目录）go to top用此目录来读取、写入和打印膜系文件。一下主要介绍每个目录项：New Coating （创建新膜系）开始创建一个新的膜系，如果在TFCalc

9、程序同一目录下存在一个膜系名为DEFAULT，那 么就会打开此膜系文件。快捷键：Control-NOpen Coating （打开文件）读取磁盘中已经存在的膜系文件，程序会显示每一个膜系文件的名字并要求你选择一个打 开。当TFCalc开始运行时就会显示此窗口。全部膜系文件都是以TFD作为后缀名。快捷键： Control-oReopen Coating （从新打开膜系）用来打开一个原来打开过的膜系，TFCalc保存最近20个用户打开的膜系，当用户选定此 命令时，膜系会显示在一个窗口中。Close Coating （结束膜系）选此命令将告知计算机你已经结束了当前的膜系设计，如果你没有保存当前的膜系

10、，它会 询问你是否想结束膜系。Save Coating （保存膜系）此命令用来保存你设计的膜系，当一个膜系保存后你仍可以继续在这个膜系上设计。时常 保存膜系是很好的习惯，这样如果你遭遇了停电，这样的行为会挽回你的数据。快捷键： Control-SSave Coating as （另存膜系为）此命令是在一个新目录下保存膜系。你需要输入新名称，此命令尤其在你在相似的膜系上 编辑或做运算时有很大用途。Revert to Original （返回原始膜系）用来返回当前膜系的原始状态，例如，你用打开命令打开膜系或最后保存的膜系。此命令 在你将一个膜系改动后却不及原来的膜系时有用。Print Coatin

11、g （打印膜系）打印当前膜系。快捷键：Control-P打印机安装使你能指定怎样打印文本和图表，你在设置打印机时会看到一个对话框来设置你 的打印机。Exit TFCalc （退出 TFCalc）如果当前膜系没有保存，TFCalc会询问你是否保存。About TFCalc （关于 TFCalc）给出一些TFCalc的信息，包括你所购买的程序的序列号。Edit Menu （编辑目录）GO TO TOP编辑目录列出了标准Windows目录，你可以使用这些命令来编辑你所需要的文本。下面主 要讲述每一个目录项。Undo （撤销命令）Undo在当前的程序中是无效的，如果你犯了错误，此命令对你没有任何帮助。

12、Cut （剪切）移除你选定的文本，文本被保存在剪切板里。Copy（Copy）复制你选定的文本，文本被保存在剪切板里Paste （粘贴）将剪切板里的容插入光标所在的位置。Clear （清除）将选定的文本擦除。GO TO TOPOpti ons Menu（选项目录）当特定窗口（例如膜层、目标、图表）被激活时，此目录显示。下面主要介绍前五个目录项。因为选项1、2和3是特定为各自窗口服务的，需要查阅相关部分来获取更多细节。Add （增加）在激活窗口中增加输入的数量。例如，在膜系设计中增加前表面膜层数量，先选定前表面 膜系窗口再选此命令。Delete （删除）在激活窗口中减少输入的数量。例如，在膜系设计

13、中减少前表面膜层数量，先选定前表面 膜系窗口再选此命令。Print （打印）打印激活窗口的容。例如，打印膜层数据，先选定前表面膜系窗口再选此命令。Copy and Append （复制和添加）此命令让你可以将已有的膜系信息复制到当前膜系中，选定此命令，windows标准对话框 会出现供选择源文件。Modify Menu （修改目录）GO TO TOPEnvironment （环境参量）当打开一个新的或从磁盘读出一个文件时，此窗口会弹出。这些信息叫做膜系设计环境Reference wavelength （参考波长）与指定膜层1/4波长（QWOT）相关，改变参考波长TFCalc将优先改变光学厚度，

14、继而所 有膜层的物理厚度也随之改变。通常用入。来表示。Incident medium （中间介质）中间介质是在基底目录下的选项,此名称在使用前必须先定义。如果它是吸收材料,TFCalc 会提醒用户并假定消光系数k=0。Illuminant （光源）光源目录下的选项，在使用之前必须定义。Incident angle （入射角） 就像在示意图所示，入射角是指从法线到基底平面的角。Substrate （基底）基底是在基底命令下的选项，此名称在使用前必须先定义。基底被看作是一个没有干涉效 应的块状介质。而如果它是吸收材料那么就看作只有衰减效应的介质。Thickness （厚度）指基底的物理厚度，以毫米

15、做单位。Exit medium （出射介质）在基底目录下的选项，此名称在使用前必须先定义。如果基底材料与出射介质相同（没有 back layers）,那么基底可看作是无限大厚度的（在后表面没有反射）；如果他们不同， 那么就要考虑到若干反射。同样的，如果基底材料与出射介质相同（没有back layers）， 那么计算所得的透过率就是基底的透过率，如果不等，那么基底的透过率就可以计算出来。Detector （探测器）在探测器目录下的选项。此名称在使用前必须先定义。在为探测器设计一个滤光器时要指 定一个探测器，除此之外最好选择IDEALFirst Surface （第一面）First Surface

16、是指前面或后面，“前面”指光从第一层膜入射，“后面”指光从出射介质 入射。当数据输入完毕时点击0K （或Ret urn或Ent er）。Analysis Parame ters （参量分析）将 显示Set Analysis Parameters （参量分析设置）窗口。如果你点击Cancel （取消）你所 做的一切改动将被忽略。当定义了不止一个环境参量时，你可以使用Environment pop-up 目录来选择一个环境， 被选择的环境参量叫做当前环境参量。要获得更多信息，参看EnvironmentsWindow（环 境参量窗口）Stack Formula （膜堆）此项使你可以用公式输入一个膜堆

17、。公式最长可由32000个字符组成，最多可以包括由 26个单个字母组成的标识。就像上面所述的“L”和“H”。使用和按钮增加更多 的标识。注意基底在紧靠第一层膜的左边。公式的语法十分简单。任何次序的标识可以相互放置在一起，例如：ABCCCBA标识可用圆括号分分组，例如：（ABC）在右边圆括号必须跟注脱字符号）和一个整数，例如：（ABCBA）10乘号优先于任何标识符或膜层组，例如：1.2 （0.5 A B 0.5 C）2可使用组系数，如：G1 （HL）5 G2 （HL）5表示前10层膜在组G1里，后10层膜在组 G2里。为了清楚起见可以在任何地方使用空格，例如：（1.5 A 2.3 B .7 C厂

18、5（ABC）2.在输入公式后，就应该输入标识的意义了。你必须对公式中用到的每一个标识材料所代表 的厚度、是否优化此层、属于哪一组进行指定.。如果是光学厚度优先（在configure配置窗 口中设置），那么厚度的值就假定为QWOT （Quarter-Wave Optical Thickness1/4波长）。 另外，物理厚度单位为毫微米（十亿分之一米）。你也可以使用qw （quarter-wave）或nm 来表明厚度单位。如果你要使用组，那么必须在输入公式前在Groups窗口中事先定义。在表格中切换是最好用Tab按钮。当你选定Generate Layers （产生膜层）按钮时，程序会依照膜层公式来

19、改变Front layers （前表面膜层）窗口的容。如果你选定Cancel （取消）按钮就不会有任何改变。如果你已 经对膜层窗口做了实质的改动，你可以使用Clear Formula （清除公式）按钮擦除膜层公式 来避免你在使用膜堆公式设计时意外地取代前表面膜层。Layers - Front /Back （前/后表面膜层）显示基底前/后表面膜层，基底两侧最多可各有5000层膜。有两个膜层窗口：前表面窗口和后表面窗口。这些窗口显示组成膜系的膜层信息。对每个 膜层你必须指定以下信息：mat erial （材料）：必须是在材料库或在机动材料窗口中定义过的材料。在QWOT中的1/4波长或物理波长：注意

20、每一层只有一个厚度需要输入，如果输入光学厚 度，那么将会计算物理厚度，反之亦然。如果膜层含有在一定波长有明显吸收的材料，那么 就不可能计算通常的1/4光学厚度。在此情况下，程序会显示n/a或QWOT的相近值。查看 configuring TFCalc 获取更多信息。是否需要优化膜层。膜层属于哪一组。如果你需要使用组，就要先在Groups window中对其定义。是否限制膜层厚度。以纳米或1/4波长为单位给出厚度最小和最大值。是否需要用Needle法在优化过程中加入膜层。同样查看 Layer Window OptionsGroups （组）显示组的数据，此选项使我们可以对一组膜层用同一种方法对待

21、。例如，当在组1输入单 数膜层在组2中输入双数膜层后，我们很容易只将组1中的膜层厚度增加10，最多可分 5000组。对每一组你必须输入：The group Factor （组因数）在给定组中与膜层厚度相成的系数。此数值通常从 1.0开始，膜层的实际厚度可以将膜层窗口中的厚度和其组的组因数相成得到。在优化过程中是否要改变组因数。在优化过程中是否约束组因数。如果约束值为yes，那么最小和最大组因数值。当组窗口在最顶时，你可以使用Options menu来演示多种操作。除增加、删除、打印、 复制和添加组之外，此目录还有另外一项选项：Normalize Groups （规格化组）命令是将每一层的厚度与

22、组因数相乘后将结果保存为膜 层新的厚度，然后将所有组因数值设为1.0，例如，将组1中所有膜层厚度增加10，就可 以将组1的组因数值设为1.1然后使用此命令。Targets - Discrete （单点 目标）显示优化膜系的单点目标。单点目标是在单点波长上的目标。程序可以帮助你设计多达5000层具有指定折射率、透过率、吸收率、PSI、密度、颜色、亮度或相移的膜系。在所有优化开始前必须输入目标，对每一个单点目标你必须指定：目标是光强I或是相位P （也有颜色、光源和导数型目标，但是最好是在添加颜色目标和 生成导数目标命令下设定）。用户需要优化的数量：通常为折射率（R）或透过率（T）,也可以是吸收率（

23、A）、PSI（P） 或密度（D）。可以输入折射率和透过率的乘积如R*T, Rp*Ts, or Rs*Tp。下标p和s代表 偏振光种类。如果输入R*T就可以在窗口中选择优化Rs*Ts、Rp*Tp或Rave*Tave。Polarization偏振目标：P或S代表纯偏振光；A代表平均偏振光；D代表P-S偏振光的 差值。举例说明，如果目标是折射率，那么平均偏振光为0.5X（Rp + Rs）,差值为Abs（Rp - Rs）。target wavelength （目标波长）（在Configure对话框中选定的单元）incident angle （单位为度）：在光发出的介质中测量所得。target valu

24、e （目标值）单位由目标类型决定。以百分数显示像折射率和透射率之类的强 度目标；以度为单位显示相位和PSI目标。R*T的乘积在0到100。任何目标可以是不等式， 就是说目标值可以由（或）号来表示结果大于（或小于）目标值。tolerance （公差）公差的翻转叫做权重因子。参照评价函数来确定此公差的使用。虽然 1.0的公差通常是满足要求的，但你可以减小公差值来降低计算值与目标值之间的差距。注 意所有的公差值是相关联的，如果所有的公差相同，那么同所有公差为1.0时的效果相同。environment（环境）在传统膜系设计下其值为1。然而然后定义了 multiple environments 多重环境

25、那么你可以在此输入环境参量的数值。同样参看 Target Window OptionsTargets - Continuous （连续目标）显示优化膜系的连续目标。连续目标是在连续波长上的目标。最多可有100个连续目标。 不论是单点或连续目标都必须在优化前输入。对每一个理想目标，你必须设定：优化目标是强度I或是相位P。优化的数目。通常为折射率（R）或透射率（T）。也可以是吸收率（A）、PSI（P）或密度（D）。可 以输入折射率和透过率的乘积如R*T, Rp*Ts, or Rs*Tp。下标p和s代表偏振光种类。如 果输入R*T就可以在窗口中选择优化Rs*Ts、Rp*Tp或Rave*Tave。P或

26、S代表纯偏振光；A代表平均偏振光；D代表P-S偏振光的差值。举例说明，如果目 标是折射率，那么平均偏振光为0.5X（Rp + Rs）,差值为Abs（Rp-Rs）。The polarization of the目标开始和结束的波长（单位为Configure对话框中设定的目标类型）。incident angle （单位为度）：在光发出的介质中测量所得。目标值的起始和终点单位由目标种类决定。以百分比描述像折射率和透射率之类的强度目 标；以度来显示相位和PSI目标。R*T的乘积在0到100。任何目标可以是不等式，就是说 目标值可以由（或）号来表示结果大于（或小于）目标值。tolerance （公差）公

27、差的翻转叫做权重因子。参照评价函数来确定此公差的使用。虽然 1.0的公差通常是满足要求的，但你可以减小公差值来降低计算值与目标值之间的差距。注 意所有的公差值是相关联的，如果所有的公差相同，那么同所有公差为1.0时的效果相同。environment（环境）在传统膜系设计下其值为1。然而然后定义了 multiple environments 多重环境那么你可以在此输入环境参量的数值。当连续目标窗口为最顶时你可以使用选项命令来增加、删除、打印复制和添加目标。注意在结合单点目标和连续目标；如果公差相同，那么单点目标与连续目标具有相同的权 重因子。Comments （注释）显示膜系的注示。你可以在注释

28、窗口中点击鼠标来编辑容。在特定地方输入文字时用鼠标直接在要输入文字 的地方点击。按回车键或用鼠标在另外一个窗口中点击来结束编辑。所输入的容被保存在膜 系文件中。在注释窗口中的页眉部分的文字将在一些窗口和打印出来的remark项后显示。当注释窗 口为最顶时你可以使用Opt ions menu来从另外的膜系文件中复制或添加容或打印注释。 Variable Mat erials （机动材料）显示多达150种可改变参数的膜层材料。机动材料不像在材料库中的材料，它是膜系设计过程中的一部分；就是说你可以给每一个 所设计的膜系不同的材料。你可以在任何使用材料的地方使用机动材料。对每一个机动材料 你必须设定：

29、机动材料的名称。每一个机动材料必须有一个唯一的名称。同样不能同材料库中的材料名 称相同。使用机动材料时只需要在膜层窗口中输入材料的名称。机动材料的原始系数（N和K）。机动材料可能具有的最小和最大折射率（N）,在优化过程中才使用到此限制。是否优化机动材料的折射率（N）。机动材料可能具有的最小和最大消光比率（K）,在优化过程中才使用到此限制。是否优化机动材料的消光比（K）。注意：单纯形法不改变此系数。当机动材料窗口为最顶时，你可以通过选项目录来增加、删除、复制和添加机动材料。在对两种材料的结合在膜系生成过程中不断变化的膜系进行试验时就要用到机动材料。这 种膜系可以有许多薄膜层模拟而成，每一膜层的系

30、数都与前一膜层系数略微不同。例举例来 说，模拟一个系数（1.5到2.5）随厚度成线形变化的膜系时，你可以输入11个机动材料， 它们的系数为1.5, 1.6, 1.7, 2.5,在Fron t Layers窗口中加入等厚的机动材料。机动材料还可以用来确定未知层的系数。在这种情况下，优化目标值会被分光光度法或 ellipsometrie法的数据。参看附录C获得更多信息。机动材料的另外一个用途是寻找单层或多层膜的理想系数；这时通过equivalent stack computation计算得到的HLH或LHL膜堆就可以用来取代机动材料。EnvironmentsEnvironmen ts Window

31、（环境参量窗口）go to top多重参量对设计由不同条件控制膜系特性的膜系时是很重要的。（例如不同光源、不同入 射出射介质、不同基底、或比如探测器）如果所设计膜系中的膜层折射率是受外界影响的 （例如温度、光强、电流、磁场、湿度）那么就要用到此窗口的Active materials （活动材料）。多重环境可用来设计折射率由入射角和偏振来决定的双折射基底。在Environment环境窗口中你必须指定：Incide nt medium （中间介质）中间介质是在基底目录下的选项,此名称在使用前必须先定义。如果它是吸收材料,TFCalc 会提醒用户并假定消光系数k=0.Substrate （基底） 基

32、底是在基底命令下的选项,此名称在使用前必须先定义。基底被看作是一个没有干涉效 应的块状介质。而如果它是吸收材料那么就看作只有衰减效应的介质。Thickness （厚度）指基底的物理厚度,以毫米做单位。Exit medium （出射介质）在基底目录下的选项,此名称在使用前必须先定义。如果基底材料与出射介质相同（没有back layers）,那么基底可看作是无限大厚度的（在后表面没有反射）；如果他们不同， 那么就要考虑到若干反射。同样的，如果基底材料与出射介质相同（没有back layers）， 那么计算所得的透过率就是基底的透过率，如果不等，那么基底的透过率就可以计算出来。 De tec tor

33、 （探测器） 在探测器目录下的选项。此名称在使用前必须先定义。在为探测器设计一个滤光器时要指 定一个探测器，除此之外最好选择IDEAL最多可以有三个折射率随外部条件变化的机动材料。光入射的第一个面：前表面或后表面。一般为前表面，也就是说光从入射介质发出。然而， 我们可以对光从两个面入射膜层进行环境定义。当使用机动材料时，每一个环境代表一个特定的外部条件。例如，如果外部条件是温度， 那么每一个环境参量代表一个不同的温度。那么，对每一个环境参量来说机动材料的名称 就会改变。确保当前环境里至少有一个膜层使用在环境参量栏（加注星号）的机动材料。 如果改变当前环境参量，TFCalc将在保持每一层物理厚度

34、不变的情况下自动将机动材料 加入膜系窗口。这些将在多重环境下根据优化目标进行优化时自动完成。需要注意的是当分析一个膜系时的当前环境参量，此参量在第一行将以星号标注。当Environments window （环境参量窗口）在窗口最上层时，你可以使用Options menu （选 项目录）来添加、删除、打印、复制和应用环境参量。Materials （材料）GO to top此选项使你可以显示和修改膜系材料。材料名称按照字母顺序排列。Substrates （基底）此选项使你可以显示和修改任何基底的光学参数。基底材料名称按照字母顺序排列。入射 材料和出射材料（例如空气和水）是与基底材料存放在一起的。

35、Materials and Substrates Windows当任意一个窗口在最顶时，使用选项目录来增加、删除和打印材料和基底的名称。在相应名称上点击来查看特定材料或基底的数据。当材料或基底数据窗口在最顶时，使用Options Menu选项目录来增加、删除和打印材料和基底的名称。当用户选定Add Materia 1增加材料或Add Substrate增加基底命令后就要输入材料或基 底的名称。折射率数据在数据表格中给出或以分布函数形式给出。如果选定后者，那么就要 为复杂折射率中的n和k值选择函数类型。点击OK会出现一个空白表格或出现一个函数。表格中可以最多存储1001个光学数据。当程序需要在一

36、个超出表格所含的波长时它会用 线形插补法推算其值；如果波长超出了设定围，那么就采用最接近其值的终点值。程序以波长为标准来保存数据。对所有的材料，参数N必须大于零，消光系数K对无吸收材料（电介质材料）为零。对吸 收材料 K0。对 For mat erial exhibi ting opt ical gain, K 0.注意在 TFCalc 中必须在 Configure对话框中设定可以处理gain material。分布函数只在一定波长围有效。此围随着函数参量也在对话框中输入。点击打印按钮打印 分布函数参量。点击Comment按钮编辑函数的说明容。点击Convert按钮将分布函数转化为 数据表格。

37、对材料（和基底）使用Fit Data按钮可以按照测试所得的数据找到相应的分布 函数。参看附录C获得详细信息。点击0K就可对分布函数进行大量的逐项相符以保证函数 对整个波长围的折射率计算结果有效。注意：Schott玻璃公司现在使用Sellmeier 3分布函数描述其玻璃材料。然而Schott函 数也被其他玻璃生产商所使用。注意Drude函数不能与其他函数混用；当你将Drude函数选作n,那么TFCalc会自动地 选作k。同样需要注意的是n和k是隐含地给出的；TFCalc使用程序来独立确定n和k的值。 在红外和远红外区对金属波长的分布进行模拟时要用到Drude函数。如果用户改变材料的折射率，那么每

38、一使用此材料的膜层的厚度就会受到影响；程序会自 动调整厚度；如果你选择光学厚度作为优先量，那么物理厚度就会重新计算，反之亦然。注 意：你在修改后必须关闭此窗口才能对当前的膜系设计产生效果。可以对每一种材料或基底作一简短说明。也可以使用程序提供的选项来将用户制作的文件 中的材料和基底数据（包括在的透射率数据）读出。此选项在附录A中有所描述。用户也可 以在文件中写入数据使在其他软件中使用这些数据更方便。每一种材料和基底的数据都单独保存。例如，在 MATERIAL 栏中文件名为 MGF2 和在 SUBSTRAT中文件名为GLASS。这样做使复制数据、与同事分享数据或将数据移动到此软件在 麦金托什机上

39、的版本更方便。注意：如果你重命名或生成一个新文件，要保证文件扩展名正 确无误，材料和基底数据文件扩展名为MAT。Illumina nts（光源）GO TOTOP此选项使你可以显示和修改任何光源的参数。光源名称按照字母顺序排列。在相应名称上点击来查看特定材料或基底的数据。当光源窗口为最顶时，Opt ions menu选项目录用来增加、删除和打印光源名称。还有以 下选项：强度由百分比数给出。对表格中未给出波长的光源强度由直线插法来确定其强度值；对超 出围的波长光源强度值取最接近的终点值。每个光源可以有1001个数据。在Results menu 下的Save as Illuminant命令可以将具有

40、一定折射率或透射率的膜系保存为光源。注意: 你在修改后必须关闭此窗口才能对当前的膜系设计产生效果。Edi t Illumina nt Commen ts使用户对光源进行简短说明。Read Illumina nt from File使用户从文件中读取光源数据信息。参看附录A。Wri te Illumina nt to File使用户将数据写入文件以备在其他软件中使用。Normalize Illumina nt使用户可以依比例确定数据使最大光源强度达到100%。Crea te Blackbody Illuminant使用户创建在给定温度下带有黑体型谱的光源。依比例确 定光源数据使最大强度达到100

41、%。每个光源的数据都独立保存。比如说，在ILLUMINA栏的WHITE。这样使用户方便地复制 数据、与同事分享数据或将数据移动到此软件在Macin tosh（麦金托什机）上的版本更加容 易。注意:重命名或创建新文件时要保证文件名最多包含8个字符并且扩展名是正确的；分 布状态数据使用ILL扩展名。对使用IDEAL探测器，AIR作为入射、出射介质和基底前后表面没有膜层的膜系文件，光 源以曲线形式显示。你必须在Environment dialog中输入光源名称然后再analyze分析膜 系。图表窗口将显示光源曲线。Detectors（探测器）GO to top此选项使你可以显示和修改任何探测器的参数

42、。探测器名称按照字母顺序排列。当探测器窗口为最顶时，Opt ions menu选项目录用来增加、删除和打印探测器名称。在相应名称上点击来查看特定探测器的数据。强度由百分比数给出。对表格中未给出波长的探测器强度由直线插法来确定其强度值；对 超出围的波长探测器强度值取最接近的终点值。每个探测器可以有1001个数据。注意:你 在修改后必须关闭此窗口才能对当前的膜系设计产生效果。Edit Detector Comments使用户对探测器进行简短说明。Read Detector from File使用户从文件中读取探测器数据信息。参看附录A。Write Detector to File使用户将数据写入文

43、件以备在其他软件中使用。Normalize Detector使用户可以依比例确定数据使最大探测器强度达到100%。每个探测器的数据都独立保存。比如说，在DETECTOR栏的IDEAL。这样使用户方便地复 制数据、与同事分享数据或将数据移动到此软件在Macin tosh（麦金托什机）上的版本更加 容易。注意：重命名或创建新文件时要保证文件名最多包含8个字符并且扩展名是正确的； 分布状态数据使用DET扩展名。对使用IDEAL探测器，AIR作为入射、出射介质和基底前后表面没有膜层的膜系文件，探 测器以曲线形式显示。你必须在Environment dialog中输入探测器名称然后再analyze分 析

44、膜系。图表窗口将显示探测器曲线。Dis trib utions （辐射分布）GO toTOP此选项使你可以显示和修改任何辐射分布的参数。辐射分布名称按照字母顺序排列。用户定义的辐射分布可以用作ConeAngle Average （圆锥角平均光）计算。窗口显示了 可用辐射分布。当窗口为最顶时，Opt ions menu选项目录用来增加、删除和打印分布名称。在相应名称上点击来查看特定探测器的数据。强度由百分比数给出。对表格中未给出角度的探测器强度由直线插法来确定其强度值；对 超出围的角度辐射分布强度值取最接近的终点值。每个分布可以有1001个数据。注意：你 在修改后必须关闭此窗口才能对当前的膜系设

45、计产生效果。当分布数据窗口在最顶时，当窗口为最顶时，Opt ions menu选项目录用来增加、删除和 打印分布名称。可以使用选项来从用户创建的文件中读取数据。此选项在附录A中有描述。 用户也可以将数据写入文件以使在其他软件上使用数据更方便。Normalize Detector使用户可以依比例确定数据使分布的最大强度达到100%。每个探测器的数据都独立保存。比如说，在DISTRIBU栏的EQUAL。这样使用户方便地复 制数据、与同事分享数据或将数据移动到此软件在Macin tosh（麦金托什机）上的版本更加 容易。注意：重命名或创建新文件时要保证文件名最多包含8个字符并且扩展名是正确的； 分布

46、状态数据使用DST扩展名。Run Menu （运行目录）Analyze Only（只分析）GO TO top只分析命令程序计算当前膜系折射率、透过率、吸收率、psi、密度、损耗和相移，它不 改变膜层的厚度。在你需要修改一些参数并想看一下修改后的效果时是很有用的。一个状态 窗口会显示分析的进程。提示你可以在分析的过程中随时按Quit键退出。在Results menu （结果目录）选择Show Plot （显示图表）或Show Table （数据列表）可 以显示结果。Set Analysis Parameters （参量分析设置）使你可以设置分析膜系时的波长和/或角度 围。在给定角度的一定波长围或

47、给定波长的一定角度围或一定波长和角度围选择一项作为研 究膜系的条件。点击相应的按钮。For a range of wavelengths （给出一定围的波长）输入第一个波长和最后一个波长数值 以及波长间的增量。可以对32000个波长的膜系设计进行分析。入射角定义为从法线到基底 的方向。For a range of angles （给出一定围的角度）输入第一个角度和最后一个角度以及角度 间的增量。可以多32000个角度的膜系设计进行分析。For ranges of both waveleng ths and angles （给定波长和角度）输入角度和波长数据， 波长和角度数据的数量乘积不能大于3

48、2000。Optimize Design （优化设计）GO to topOptimize Design （优化设计）命令使程序改变膜层的厚度或者组的参数（和机动材料的 指数）来使下面的merit function评价函数最小化：p _1、式中：m为目标的数目k为met hod的乘方（幂）I为光源的强度D为探测器的效率T为连续目标值C为反射率、透过率等在目标波长和偏振等条件下的计算值。Tol is为目标的公差jN为目标的标准化因子虽然函数公式看起来有些复杂，但在大多情况下I = D = Tol = 1.0。j对连续目标，上式的和由一系列的整数代替。数值（I D C - T） / N称为目标偏离值

49、。标准化因子的作用就是将不同单元的数值同一到一致的衡量标准下。折射 率、透过率、吸收率和亮度目标的标准化因子N为1.0；对相位目标N为1.8；对膜堆目标 N为0.09 ；对颜色目标N为0.01。k为met hod的乘方（幂），它对优化结果可产生重要的影响。程序允许k取一下值：1, 2, 4, & 16和Max。随着k值的增大偏差也会增大，致使优化的方法来补偿目标的偏差。注意： 如果使用梯度或动态优化方法，辻 the gradient or variable met ric opti miza tion met hod is used那么当目标值为极限值时（例如，折射率为0或100%）幂取1。当

50、k设定为Max,评价函数有最大偏差。由于此函数不是平滑曲线，当k为Max时只应用单纯形法。使用此目录中的Set Optimization Parameters命令选择膜层或组是否需要优化、优化方法 和优化运算数目等。当优化膜层时，只有你选定的需要优化的膜层（以及机动材料）被优化。如果基底两侧都有膜 层那么两侧膜层将同时被优化。当优化组时，只有你选定的需要优化的组（以及机动材料）被优化。Global Search （全局查找）go to topGlobal Search （全局查找）使膜系设计者在全局围寻找极值而不是在一个区域。此目录 下的Set Global Search Parameters

51、命令使用户控制全局查找的各个方面。Designs Generated （生成的设计）记录包括已经排除在全局查找的所有生成的设计方案。 Designs Accepted （可接受设计）只记录在全局查找围之的设计方案。Possible Minimums （可能最小值）记录寻找到的可能极小值，此数值随全局查找过程而变化o Best Deviations （最优偏差）命令显示可能最小值时设计方案的偏差。Status （状态）目录下有一个对正在 进行的功能的说明。可以在任何时候点击St op Searching （停止查找）按钮来定制全局查 找。在查找后（或在点击Stop Searching按钮后）Do

52、ne （完成）按钮就被激活，点击Done 可以离开全局查找对话框。警告：点击Done按钮并不保存任何全局查找的结构。选择Save Best Designs （保存最优设计）按钮来保存有可能是区域最小值的设计方案。 设计方案以前缀001，前缀002等为名称保存。optimize Designs （优化设计）按钮使用户可以同事优化多个设计；可以使用梯度优化法 或变尺度优化法。Compu te EFI（计算电场强度）go to top计算电场强度命令使程序在膜系部计算其（平方）电场强度。使用此目录下的 Set EFI Parame ters命令来指定要分析的波长和膜层。当计算电场强度时会出现一个过程

53、窗口。你 可以选择Quit （退出）来停止计算。当选择Results menu （结果目录）下的Show EFI Plot会显示计算结果。Set EFI Parameters （设置电场强度参量）使你可以控制电场强度的计算。你可选择你感 兴趣波长、膜层、分辨率和在入射介质还是基底中计算电场强度。在髙分辨率模式下EFI 在400点下计算，而对中底分辨率相应的有200点和100点。Compu te Sensi tivi ty（计算灵敏度）GO TOTOPCompu te Sensi tivi ty （计算灵敏度）选项命令程序确定膜系设计时的灵敏度来控制微小 的生产误差。（也叫做公差）。使用Set

54、Sensitivity Parameters命令来设定期望的误差值 和运算的次数。程序会随机改变膜层的厚度、分析膜系设计并记录结果。计算灵敏度选择与 误差围一致或小于误差围的厚度。计算灵敏度时会出现一个过程窗口。可以按Qui t （退出） 按钮来停止计算。当选择Results menu （结果目录）下的Show Plot （显示图表）将显示计算结果。计算结果窗口中的黑实线代表原始的膜系设计；其两侧最外部的实线为随机改变厚度时， 当有最大误差和最小误差时的曲线。当在Set Sensi tivi ty Parame ters窗口中选择quartile（四分位数）时，就会计算并显示另外3个附加曲线：

55、第一、第二和第三四分位曲 线。第二四分位曲线是中间曲线（通常也是最接近所设计的膜系曲线），第一和第三四分位 曲线通常稍微低于和高于第二四分位曲线；在每一个波长上，二分位曲线在第一和第三四分 位曲线所围成的围。此命令在S光、P光及其平均偏振下计算所有项目（反射率、透过率、吸收率、PSI和相 移）的灵敏度，在结果目录中使用Set Plot Parameters命令察看其他项目的灵敏度。 Compute Cone-Angle Average （计算平均圆锥角）go to top当入射光以圆锥形式的辐射面入射膜层时使用Compute Cone-Angle Average （计算平均 圆锥角）命令来分析

56、膜系，使用Set Cone-Angle Parameters命令来指定入射面锥形。入 射光的锥体面轴线可以垂直于膜层也可以不垂直于膜层。膜系分析是在用户指定的等间隔角 度下进行的。在某个角度计算所得的结果（例如反射率、透过率等）是由其在每一个角度上 光辐射强度所占比例来确定的。按Quit （推出）按钮来停止计算。在result目录下选择Show Plot或Show Table来查看计算结果。注意：此命令计算的是基于偏振的透过率或折射率百分比。然而，因为我们计算的是三束 光线的平均值，实际上没有P偏振光和S偏振光。所有最好是看平均偏振光的计算数值。Set Cone-Angle Parameter

57、s （设定圆锥角参量）使你可以指定计算平均圆锥角时光辐射 的圆锥面。圆锥的中心角（圆锥轴线于膜层法线见的夹角）通常为环境窗口中的incident angle （入射角）圆锥角的大小可以在half-angle半角或f/number中写入。计算时，膜系 分析依照在最后一项中输入的角度计算数量，此数值必须为奇数且值越大计算越精确；当计 算角度的数值加倍时，计算结果的误差因子就降低4位。用户可以选择程序置的辐射分布（等 效强度或Lambertian）或用户自定义的distribution （分布状态）。Compute Monitor Curve （计算显示 曲线）go to topCompute Mo

58、nitor Curve （计算监控曲线）命令使用户可以模拟在监控片上沉积了一层或 更多层膜层的输出值，使用Set Monitoring Parameters （设定监控参量）命令来选择膜层 和监控波长。当计算曲线时会出现一个过程窗口，选择Quit （退出）按钮来停止计算。选择Results menu （结果）目录下的Show Monitor Chart （显示结果图）查看结果。Set Monitoring Parameters （设定监控参量）命令使用户可以指定计算曲线计算过程中 的参量，反射率、透射率、A值或PSI都可以监控。Either reflectance, transmittance

59、, delta, or psi may be monitored当监控反射率或投射率，P光、S光以及平均偏振光都被 监控。可以在低、中、髙以及设定的分辨率（单位为nm）下计算曲线。可以使用三个波长 监控任意层薄膜。基底必须选择在基底库列表的材料，如果基底的背面反射光线那么就要在 基底框核实。当基底材料有吸收时才考虑基底的厚度。监控角为光控源与基底平面的夹角。每一种材料有不同的监控比率，在Set Monitor Ratios下可以进行改动，用户可以选择 给所有材料统一的监控比率。监控比率与格栅间距与监控距离的比值的平方成比例。 Compute Layer Sensitivity （计算膜层灵敏度

60、）GOtotopCompu te Layer Sensi tivi ty （计算膜层灵敏度）命令使用户可以确定哪一层膜对生产误 差灵敏度最髙。通常在膜系设计完毕之后使用此功能。运行后产生一个柱状图表。在理解此表时有两个问题需要考虑（1）当计算一个完全优化好的膜系的膜层灵敏度时， 一阶灵敏度非常接近于零。在这种情况下的二阶灵敏度就会表明所设计膜系波谷的陡度。如 果膜系存在一个很大的二阶灵敏度，那就意味着膜层厚度很小的变化会引起评价函数值很大 增量（2）当此计算应用到尚未优化的膜系时，由于膜系不是在波谷的最低端所以二阶灵敏 度就是不确定的。在此情况下，一阶灵敏度就会表明在增加厚度情况下评价函数是怎

61、样增大 和减小的。下方的Save Results in File （保存结果到文件）和Copy to Clipboard （复制 到剪切板）可以使你将结果保存到文件中或将其复制到剪切板。ResuIts Menu （结果目录）GO to top使用此目录来查看由Run menu （运行目录）产生的结果。注意前五个命令中的每一个命 令都在目录的第二段对应着一个set parameters （设定参量）命令。下面依次做介绍。 Show Table （显示数据表格）Show Table （显示数据表格）显示（1）反射率、透过率、吸收率、PSI、密度或损失或（2） 反射或投射中的相移。表格可以通过Opt

62、 ions menu （选项目录）打印出来。数据的有效数 字个数可通过Misc. menu （杂项目录）来控制。注意此处显示的数值实际上是通过折射率、光源强度和探测器效率改进过的折射率。要获 得实际的折射率、透过率、吸收率、能量损失和光学密度值就要将光源设定为WHITE （白光） 并将探测器设定为IDEAL （理想探测器）。由折射率和透过率确定的PSI和相移不受光源或 探测器的影响。当在一定围的角度和波长上分析膜系时窗口在一个时间只显示单个角度（或波长）时的各 个波长（或角度）的值，用键盘上的左右键来查看其余的角度（或波长）数据。这个窗口可以改变大小来显示更多或更少的数据结果。简而言之，你可以

63、在窗口中双击获得Set TableParameters（设定表格参量）窗口。注意当此窗口在最顶时可在Options menu （选项目录）中打印此表格、复制表格到剪切板、保存表格到文件和做计算统计。当选择计算统计数字时，窗口会显示表格中数据的最小、最大和平均值。用户可以改变计 算的偏振和波长围。如果当初是在一定角度和波长围优化的膜系那么此时窗口将显示两行空 白栏使用户确定统计的波长和角度围。Show Plo t（显示图表）GO TO TOPShow Plot （显示图表）显示（1）折射率、透过率、吸收率、PSI、密度或损失或（2）反射或投 射中的相移。可以以一个参量图覆盖另一个参量图。当在一定围的角度和波长上分析膜系时窗口在一个时间只显示单个角度（或波长）时的各个 波长（或角度）的值，用键盘上的左右键来查看其余的角度（或波长）数据。按下Shift键点击键盘上的左右键可以显示所有角度（或波长）的曲线，在打印和将信息复 制到剪切板时也用到Shift键。当基底为有限厚度时，选用非相干光源时计算反射率和透过率就要考虑后表面的反射。借助 Set Plot Parameters 我们可以： 查看反射率、透过率、吸收率、PSI、光学密度或损失。查看反射或投射时的相移。查看S、P光偏振及平均光偏振。改变图表横轴和纵轴的围。 在波长、相对波数、波数、电子伏或频率中选择一个做横轴单位。