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1、Page AR-1TFCalc Examples Antireflection (AR) FiltersSingle-LayerDescription这是最古老的AR设计。假定入射介质是空气，基板具有折射率Ns,那么折 射率小于Ns的任何药材组成的四分之一波长厚度的膜层，其反射在参考波长下都最小。若膜层的折射率是Ns的平方根，则其反射在参考波长处是零。但若NsV1.9，则不存在反射Plot裸的基板的反射率大约是4.2%,四分之一波长厚度的MgF2会将其在550nm处Comment 的反射降到大约 1.3%。Antireflection (AR) FiltersPage AR-2Two-Laye
2、r (V coating)Description 一个两层膜的 AR 膜系比单层的在反射上有更多的控制。一个两层膜的滤波器 可以在某单一波长处反射为 0，这就是称其为 V-coating 的原因。对于给定的两个药材，可 以有两种产生0反射的设计。但此种膜系的缺点就在于0反射处波长对于加工误差很敏感， 这可以用本软件显示其敏感度来说明。Illuminant 2WHITEAngle:0.0 (deg)Medium：AIRReference-550.0 (nm)350400450500550600650700750Reflectance (%) vs Wavelength Cnm)Plot 此图显示
3、的是两种设计的反射。一个相当厚的ZrO2膜层处在玻璃基板和MgF2膜 Comment层之间。为使反射降到0,可以用优化来确定两个膜层的厚度。Antireflection (AR) FiltersPage AR-3Two-Layer (W coating)Description 一个两层膜的 AR 膜系比单层的在反射上有更多的控制。一个两层膜的滤波 器的另一特性是可使某一范围内的反射很低(但不为0)。这就是为什么称它为W-coating。Illurninant:miTEAngle z0-0(deg)Medium:MRReference：550 .0 (nm)Substrate tGLASSPol
4、arization:AveExit iGLASSRemark:-HgF2W Coating/z-*350400450500550600650700750Reflectance (%) vslengt h (nm)Plot 这是经典的 H/2 L/4 设计。CommentAntireflection (AR) FiltersPage AR-4Three-LayerDescription 一个三层膜的AR膜系比两层的在反射上可以有更多的控制。这种膜系的成功 之处很大程度在于找到三种折射率可以和基板,入射介质相兼容的药材。Plot这是经典的M/4 H/2 L/4设计。它具有在一定程度上消除色差的优点
5、。Antireflection (AR) FiltersPage AR-5Four-Layer Two-MaterialDescription三层的AR膜系为了得到最好的性能，需要3种药材，这是其弱点，也很难找 到。现在，只要将贴着基板的那个膜层用等价的3层的膜堆取代，就可以克服这一缺点，这 里的膜堆是由其它两种药材组成的。Thelen依据W.Geffcken的理论给出了不同基板的设计 的表格。但应用优化，对于指定的基板和波长范围，我们可以很容易的设计出4 层的膜系。Illuminant:WHITEJingle:0 - 0 (deg)350400450500550600650700750Ref
6、lectance (%)vs Wave lengt h (nm)Plot 细线表示的是用等价的膜堆 HLH 取代膜层 1 后的 4 层设计的反射曲线。在对 450-650nm 优化后，其反射就是粗的那条曲线。注意反射范围已经改在 00.5%，以更清 楚的显示其性能。Antireflection (AR) FiltersPage AR-6Two-ZeroDescription 对于一个在两个波长处抗反射的膜系来说，一个三层膜的设计便是其基础。这 样的膜系在倍频处(即一处的波长是另一处的2倍)经常发生。通常的设计是使用三个四分 之一波长厚度的膜层，用优化来调整两个膜层的折射率，使在想要的两个波长处
7、的反射为0。 若调整后的折射率与实际药材的不接近，则其中一层或两层都要被等价的LHL膜堆代替。Plot 这并不是一个倍频的例子；波长是600和 1100。此时，我们允许优化来调整膜层的厚度和折射率。不同的折射率会被由ZrO2和MgF2组成的不同的膜堆所代替。同样的技术对 各种各样的基板都有效。Antireflection (AR) FiltersPage AR-7Graded-IndexDescription就像提到的，非均匀的膜系都适合高折射率的基板，例如GE。通常，非均匀 膜层的折射率是单调的从基板变化到入射介质。直线型的，指数型的以及双曲线型的折射率 轮廓与此都很相似。一个非均匀膜系可以
8、用一系列折射率不同的均匀膜层模拟出来。然后用优化来改善这 些离散的滤波器的性能。Illuminant 3WHITEJingle:0 - 0(deg)Medium.:AIRReference 34.0( m)Substrate :GEPolarization:AveExit jGERemark Graded-Index CoatingReflectance (%) vs Wavelength ( m)Page AR-8Plot这是GE上的一个宽带的AR膜系。上面的曲线是最初的10层的设计的反射，它 的四分之一波长厚度的膜层的折射率线性地由1.35变化到 3.735。通过优化，其反射得到了 实质性
9、的降低，如图中下面的曲线。Antireflection (AR) FiltersGraded-Index， Equal RippleDescription Thelen提出了一些有关具有均等波动属性的AR膜系生产的理论。但是，这些 合成方法的一个基本问题是依赖于实际中不存在的折射率。一个可以替换的方法是用优化来 创造一个均等波动的膜系。如，在前一页的 Graded-Index 设计中，在长波段处，反射升高Plot通过将优化目标改成RV0.5,来改善GE上的这个宽带的AR膜系；然后，我们努力向 均等波动设计的方向优化，如上图所示。反射图以波数为函数来突出反射曲线的对称。Antireflectio
10、n (AR) FiltersPage AR-9Wide BandDescription通过增加膜层的数量，运用优化，设计宽带AR膜系还是有可能的。Illuminaiit:WHITEAngle:0 - 0(deg)Medium:AIRReference 11.0( m.)Substrate:GPo lari zat ion:AveExit sGRemark s Baumeister# s contestReflectance (%)veWavelength ( m)Plot此图显示的是个21层设计的反射。此设计基板是Ge,药材是Ge和ZnS。其RMS优化函数的值是0.6%。Antireflect
11、ion (AR) FiltersPage AR-10Detector-RelativeDescription若一个检波器的特性已知，则设计一个为它而优化的AR膜系还是有可能的。 考虑到人眼对可见波段不同波长的敏感度不同，我们可以尽可能降低此膜系的反射光量，来 为此检波器设计一个AR膜系。Illuminant: WHITEJingle：0 - 0 (deg)400450500550600650700750Reflectance (%) vs Wavelength fnm)Plot 这是个四层的例子，我们通过优化使反射光量最小。细线是原始设计；粗线是优化后 设计。反射光量由0.08%降到 0.04
12、%。Bandpass Filters Page BP-1 Fabry-PerotDescription此滤波器实质上是两个镜子间的cavity （模槽）。随着模槽尺寸的增加，或者随 着镜子中膜层的增加，图中PEAK的宽度都会降低。cavity （模槽）必须是波长一半的整数。（？）若因加工误差导致PEAK在一个较大的波长处产生，可以斜移膜系将PEAK移动到想要 的波长处。Illuminant:WHITEAngle：0 - 0 (deg)Medium.:AIRReference 3550 0 (nin)Substrate:Polarization:AveExit 3Remark： Fabry-Pe
13、rotPlotBandpass FiltersPage BP-2Phase ConjugateDescription 此设计比起前面的 Fabry-Perot 滤波器来，对加工误差的敏感度要小些。主要 PEAK轻微的飘离了参考波长。Illuminaiit:WHITEAngle-:0.0 (deg)Medium:AIRReference 354 0.0 (nm)Substrate:Polarization:AveExit 3Remark3 PhaseConjugate1丿1J1 1 50051052053054 0550560570560590600Transmittance (%) vs Wa
14、velength, (nm.)PlotBandpass Filters Page BP-3Narrow-BandDescription 运用多个模槽可以创建一个窄的带通滤波器。增加模槽的尺寸可以增加曲线过 度处的倾斜度，但这样做，会在一定程度上降低通过区域的宽度。Illuminaiit ；WHITEAngle e0-0 (deg)Medium:AIRReference 3550.0 (nmSubstrate:GLASSPolarization：Ave Exit 3GLASSRemark 3 SquareBandpassTransmittance (电) vs Wavelength (nm.)Plot这是个含有三个模槽的滤波器。Bandpass FiltersPage BP-4Wide-BandDescription
