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VirtualLab Unity應用：負濾光片

摘要

在本應用案例中，選用了常規的1/4波長堆棧作為初始結構。首先通過手動調整低折射率層和高折射率層的厚度，獲得截止位置和帶寬均符合要求的高反射區；隨后進一步優化膜層厚度，設計出一種負濾光片，其截止范圍為600–700 nm，通帶覆蓋400–590 nm和710–1000 nm。

應用場景

通過手動調整初始結構并優化層厚度，目標是在0°入射時，600-700 nm截止，平均光密度>4。400-590 nm和710-1000 nm透過，平均透射率>95%。

設計結果

 

設計結果如圖所示，在0°入射時，滿足設計要求。

設計流程

初始結構是1/4波長堆棧: (LH)^30 L 

    

使用公式工具構建了上述膜系作為基礎結構，右圖展示了其在400-1000 nm內0°入射時的光譜。可以看出此時在的高反射區間相比指標較寬且透射波段有很多的波紋。

關于公式工具的更多信息:  Tutorial: Formula Tool

通過逐漸減小四分之一堆棧中低折射率層的厚度、同時相應增加高折射率層的厚度，可以有效減小高反射區的寬度。在軟件中，將所有低折射率膜層被設定為一組，高折射率膜層設定為另一組。用戶可在光譜圖中通過調整這兩組的厚度系數，實現低折射率膜層整體減小、高折射率膜層整體增大，從而使截止帶的位置和寬度更接近目標指標。

調整后的膜系光譜如圖所示，截止區的平均光密度已大于4，滿足設計要求。但通帶部分仍存在較多波紋，可通過優化功能進一步改善。

采用 Nelder-Mead 算法對各層厚度進行優化，目標是最大化通帶透射率同事最小化截止帶透射率。

關于優化的更多信息:  Tutorial: Optimization Workflow

 

優化后，通帶和截止帶均已滿足設計指標。