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系统偏差

系统偏差(Systematic Deviations)回答“假设”问题,其中每层以相同方式同时漂移:如果所有层都厚了 2%、如果镀膜机每层都长了 +5 nm,或如果某材料折射率偏移了 Δn = +0.05?与蒙特卡洛不同,这里的误差是相关的:一个刻意偏移应用于整个设计,而非每层独立的随机抽取。你的设计从不被修改;偏差应用于工作副本,结果叠加在未扰动光谱之上。

分析针对在设计编辑器中设置的面模式运行,并显示为窗口上的徽标。

每层的厚度变为 d′ = max(0, d · scale + offset)。scale 是乘性的(全局 scale × 每材料 scale),offset 是加性的(全局 offset + 每材料 offset)。offset 可以四种单位输入,在设计参考波长 λ₀ 处转换为每层的物理纳米:

  • nm:物理纳米,直接使用。
  • OT:光学厚度,单位为 nm;除以 n(λ₀)。
  • QW:λ₀ 处的四分之一波。
  • FW:λ₀ 处的全波。

单一 / 扫描(Single / Sweep):两种工作模式(如下所述)。

λ 范围 / 步长:波长网格,单位为纳米。

AOI / pol:入射角与偏振(s、p 或平均)。

T+R+A / T / R / A:要绘制哪些通道。

基线(baseline):在未扰动光谱之后叠加扰动光谱。

图表下方的条保存偏差本身,并跟随模式。

在**单一(Single)**模式下,你构建一个固定偏差并将其叠加在基线上:

d × scale:厚度乘数。

d + offset:平坦厚度偏移,旁边带 nm / OT / QW / FW 单位选择器。

Δn / Δk:实部与虚部折射率的加性偏移(k 保持 ≥ 0)。

这些作为应用于整个堆栈的**全局(Global)偏差出现一次,并作为每材料(Per-material)**下的每材料偏差再次出现。每材料值与全局值组合(Δn 与 Δk 加性,scale 乘性),因此你可以说“全部 +2%,但 TiO₂ 也超了 +3 nm”。每个每材料行列出该材料出现的每个位置,包括入射与出射介质;在多个角色中的材料显示一次并包含所有(例如 Air (incident, exit)),编辑它在该材料各处生效。

重置偏差(Reset deviations):将每个控件恢复为其无操作值。

在**扫描(Sweep)**模式下,你在一个范围内变化一个参数并映射结果:

扫描参数(Sweep parameter):上述全局或每材料控件中的任意一个。

从 / 到 / 步数(from / to / steps):范围与分辨率。范围在你切换参数种类时重新设定为合理默认值,并保持完全可编辑。偏移参数带有自己的 nm / OT / QW / FW 单位选择器。

**运行扫描(Run sweep)**计算映射。扫描是自包含的:它仅从未扰动设计开始变化所选参数,因此全局与每材料字段在此模式下不显示。要将固定偏差与扫描组合,先在单一模式下设置固定部分。

在单一模式下,图表为百分比,基线绘制为虚线,扰动光谱为上方实线。二者之间的间隙是偏差的代价。如果设计带有规格,实时判定会告诉你扰动设计是否仍通过。

在扫描模式下,结果是参数值(垂直)相对波长(水平)的热图,通道值作为颜色(也为百分比);选择 T+R+A 会堆叠三张图。垂直轴标有扫描参数及其单位。宽而缓慢变化的带意味着设计很好地容忍该误差;窄而快速变化的带意味着它处于刀刃上。

  • H. A. Macleod, Thin-Film Optical Filters, 5th ed., §13.7。