針對(duì)聚酰亞胺薄膜的光學(xué)常數(shù)進(jìn)行反演計(jì)算,在傳統(tǒng)粒子群算法的基礎(chǔ)上引入模擬退火算法改進(jìn)優(yōu)化。基于改進(jìn)后的算法由薄膜透射率測量數(shù)據(jù)反演求解薄膜在波長為450～2 500 nm的折射率和消光系數(shù)。針對(duì)求解波長范圍大、薄膜透射率數(shù)值變化劇烈的特點(diǎn),采用基于透射率數(shù)值的分段方法并以平衡評(píng)價(jià)函數(shù)作為優(yōu)化指標(biāo)。根據(jù)菲涅爾方程使用反演計(jì)算得到的光學(xué)常數(shù)恢復(fù)出薄膜透射率的理論值,與實(shí)驗(yàn)測量值作對(duì)比。結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)算法,改進(jìn)粒子群算法恢復(fù)出的計(jì)算透射率與測量值更加接近,具有更好的優(yōu)化性能。

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【部分圖文】：

圖1厚度為d的薄膜在介質(zhì)中光路示意圖

傳輸矩陣法是依據(jù)菲涅爾方程,由消光系數(shù)和折射率求解薄膜透射率和反射率的方法[12]。厚度為d的薄膜在介質(zhì)中光路示意圖如圖1所示。圖1中,在折射率為n0的均勻介質(zhì)中,波長為λ的光以θ0的入射角入射厚度為d、復(fù)折射率為n-ik的弱吸收均勻薄膜的特征矩陣為

圖2反演求解薄膜光學(xué)常數(shù)流程

根據(jù)薄膜的透射率曲線反演計(jì)算折射率和消光系數(shù)的基本流程,如圖2所示。評(píng)價(jià)函數(shù)是衡量解是否達(dá)到預(yù)期要求的指標(biāo)。評(píng)價(jià)函數(shù)的合適與否直接關(guān)系到解的好壞。優(yōu)化算法的最終目標(biāo)是得到接近于真實(shí)光學(xué)常數(shù)的解,但是由于真實(shí)的折射率和消光系數(shù)難以測量,因此算法的優(yōu)化目標(biāo)為將反演求得的光學(xué)常數(shù)恢復(fù)出....

圖3用單一評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)不同波長范圍下的透射率擬合效果

在計(jì)算的波長范圍小、透射率數(shù)值變化不大的情況下,2種評(píng)價(jià)函數(shù)的效果比較一致。但是當(dāng)波長范圍大、透射率數(shù)值劇烈起伏時(shí),2種評(píng)價(jià)函數(shù)單獨(dú)使用都會(huì)導(dǎo)致較差的計(jì)算效果。如圖3所示,使用絕對(duì)誤差評(píng)價(jià)函數(shù)會(huì)使得計(jì)算結(jié)果對(duì)高透射率值區(qū)間的擬合效果較好,但是在低透射率區(qū)間的擬合效果較差;只用相對(duì)....

圖4研究對(duì)象

本文研究的對(duì)象是厚度為25μm和50μm的某型號(hào)聚酰亞胺薄膜(圖4),使用上海交通大學(xué)分析測試中心的紫外可見近紅外分光光度計(jì)(圖5)測量薄膜透射率。透射光譜的測量范圍為450～2500nm,測量波長間隔為1nm,入射角為8°。薄膜的透射光譜如圖6所示。圖5Perkin....

本文編號(hào)：3920957