实测光谱 | TFStudio Docs

实测光谱（Measured Spectra） 窗口将你的设计与分光光度计连接起来。导入一条来自仪器文件的实测反射率、透射率或吸收率曲线，在光学评估上与设计对比，并把设计的膜层厚度拟合到它。导出则把计算得到的设计光谱或你导入的曲线写入可移植文件。窗口分为 Import（导入） 和 Export（导出） 两个标签页。

导入

点击 Import Spectrum（导入光谱） 并选择文件。导入器接受哪些内容、以及它会自行处理的仪器格式怪癖，见光谱文件格式页面。

打开的文件属于项目浏览器中当前选中的设计。切换到另一个设计时，窗口只显示那个设计的曲线，不会带上这个文件；切回来时文件仍在原处。未选择设计时，窗口只提示先打开或创建设计。

确认解析

对于文本表格，面板会显示自动识别的结果并允许覆盖：波长单位、取哪一列、量、Y 比例，以及曲线名称。旁边的预览会在该曲线自己的入射角下计算设计光谱，并把导入的曲线与之一同绘出，因此在提交之前你就能看出测量是否落在设计所在的位置。

名称下方是文件未写明的测量条件，而文件几乎从不写明它们。错误的取值会毁掉一次拟合，却看不出任何异常，因此添加曲线前请逐项核对：

入射角，只要文件有任何一列未给出角度就会询问，并对所有这类列生效，因为 Add all curves（添加全部曲线） 也会添加它们。近正入射附件通常是 6 度或 8 度，而不是 0 度。
偏振：平均、s 或 p。吸收率不询问偏振：它是样品对到达它的全部能量所吸收的部分，没有偏振可选。标题中写明偏振的列（如 Rs 或 Tp）保留其偏振。

每条导入的曲线都各自带有这些条件，之后也可以在曲线上修改。测量时镀膜面朝向光束；没有反过来测量的设置。

Add to design（添加到设计） 添加你刚配置的那一列。当文件含有多列数据时会出现 Add all curves（添加全部曲线），它会添加其中每一列：对同时含有 T 与 R 的文件正合适，而对还带有原始信号列的文件则不合适。

编辑曲线

导入的曲线存储在设计上，并随项目一起保存。每条曲线在窗口中都有一张卡片，可以重命名、改颜色、改量、修正来源比例、修正测量条件，以及裁剪波长范围。裁剪是非破坏性的：它只移动别处所使用的边界，数据点仍保留在曲线中，因此你可以再把范围放宽。

在光学评估中，这些曲线显示为带空心圆标记的虚线，按 R / T / A 着色。卡片上的复选框可以隐藏某条曲线而不将其移除。

输入曲线或修改其数据点

Import Spectrum（导入光谱） 旁的 New curve（新建曲线） 以空表格打开曲线编辑器，曲线卡片上的 Edit（编辑） 则以该曲线的数据点打开它。数据点在左侧的表格中，右侧把它们绘出，背后是设计在该曲线入射角与偏振下自己的光谱。拖动两者之间的分隔条，可以给任一侧腾出更多空间。

列。每一列在自己的表头中设置。波长列可用 nm、µm、cm⁻¹ 或 eV。数值列有一个物理量（T、R 或 A）和一个单位：%、0-1 或 dB；T 与 R 另有 dB 损耗，即以正的 dB 数表示的损耗，目标损耗曲线和回波损耗通常这样书写；T 另有光密度 OD。单位说明输入的数字是什么；更改单位不会换算这些数字。新曲线的数值列表头上方是该曲线将得到的名称。+ Column（+ 列） 添加一个数值列，表头中的垃圾桶图标删除该列。每个数值列各自成为一条曲线，因此 T 与 R，或 s 与 p，可以并排输入。单击表头中控件以外的位置即选中该列。
选择与输入。 单击、Shift+单击或拖动以选择单元格，Ctrl+单击追加单元格。直接键入即可替换数值；小数逗号按小数点读取。Ctrl+C 与 Ctrl+V 复制与粘贴，粘贴的单个值或一行会在所选范围内重复填充；从电子表格或文本文件粘贴的数据块按导入文件的方式读取，表格会自动扩展以容纳它。Delete 删除所选单元格所在的行，Backspace 只清空单元格。Ctrl+Z 撤销。向下或向上拖动所选区域右下角的小方块，可延续所选数值，向下拖动时表格随之扩展：单个数值被复制，按住 Ctrl 则逐个加 1 或减 1；两个及以上数值沿最贴合它们的直线延续，例如 400、410 之后是 420、430。
Fill…（填充…）、Change…（变换…）、Smooth…（平滑…） 和 Resample…（重采样…） 各自在按钮下方打开一个面板。面板说明该工具将做什么、作用于哪些单元格，并在打开期间跟随所选内容，因此可以在面板显示时选择单元格。运行该工具、按 Escape 或再次按下按钮即可关闭它。
Fill…（填充…） 沿每个所选列写入同一个值、从首值起的等步长，或从首值到末值按对数或按波数均匀分布的一串值。面板会显示第一列将得到的值。
Change…（变换…） 按百分比改变所选值，或把每个值 V 变为 a·V + b，并显示第一个值会变成多少。空单元格保持为空。
Smooth…（平滑…） 把每个所选值替换为在该值及其两侧各所设点数上拟合的、所设阶数的多项式（Savitzky-Golay）。只选一个单元格时平滑其整列。波长列从不平滑。
Resample…（重采样…） 用拟合所用的插值把各列放到按所设步长的新波长网格上，并给出网格的行数。
高于 100 % 或低于 0 的值以红色标出。打开 Drag points（拖动点） 后，在图上上下拖动一个点，它就取松开处的值。

Apply（应用） 把各行按波长排序，添加新曲线或修改所编辑的曲线；此后它们与任何导入的曲线一样。新曲线的入射角与偏振在其卡片上设置。如果评价函数中有由所编辑曲线生成的拟合目标，应用时会提供按新数据点重建它们的选项，并保留各自的网格、范围、权重与刻度。

以 dB、dB 损耗或光密度输入的曲线会保留该单位。Edit（编辑） 会再次以该单位打开它，其卡片在 源数据刻度 处显示 以 dB 输入、以 dB 损耗输入 或 以 OD 输入，而不是百分比与小数的选择，因为那会错误地换算这类曲线。

脉冲分析以同一个编辑器打开脉冲光谱，表格有两个固定列：强度，以及以弧度表示的光谱相位，相位列可以留空。负的强度以红色标出，Smooth…（平滑…） 和 Resample…（重采样…） 会先展开卷绕在 2π 范围内（−π 到 π，或 0 到 2π）的相位，再对其操作。

将设计拟合到测量

曲线卡片上的 Fit…（拟合…） 会把这条测量变成一个评价函数目标，于是精炼可以调整设计的膜层厚度，直到计算光谱与你测得的结果相符。这是对一个你已知配方的镀膜所做的表征；它不是从任意光谱反推未知膜系，那仅凭强度是无法求解的。

拟合哪些点

As measured（按实测点） 直接使用实测点，不臆造任何数据。当扫描足够密集且间隔均匀时正确，也是默认选项。
Every Nth point（每隔 N 点） 仍只用实测点，但做抽稀。当非常密集的扫描拖慢运行而并无收益时使用。
Even step（等步长） 按你指定的波长步长插值。

把稀疏的扫描插值到密集网格上并不会增加任何信息。重采样的理由是均匀性而不是密度：评价函数是对其各点求和，因此采样不均的扫描会悄悄把拟合偏向仪器恰好多取了读数的地方。插值采用保形算法，因此不会在陡峭的带边过冲，也就不会要求优化器去追逐超过 100 % 的反射率。

对于透射率曲线，Fit in（拟合单位） 可选 % 或 dB。选 dB 时，目标以 dB 保存各点并以 dB 计量拟合，因此 0.1 dB 的偏差在 −20 dB 与 0 dB 处权重相同。适用于以 dB 给出的曲线，例如增益平坦目标。不高于 0 % 的点在 dB 下没有值，会被舍弃；对话框会说明舍弃了多少个。

你还可以在同一步中缩小波长范围、设置这次拟合在整个评价函数中所占的权重，并加入膜层厚度的最小值与最大值约束。Append（追加） 把目标加到你已有的评价函数之后；replace（替换） 则先清空它。

生成的目标

拟合会在评价函数编辑器中生成一行，其中自带一份测量数据的副本，因此它随设计一同保存，即使之后曲线被修改或删除也仍然有效。该行只有 Enabled（启用） 开关与 Weight（权重） 可以编辑：其余部分描述的是一次已经完成的测量，而不是由你选择的目标。它报告的数值是设计与测量之间的均方根差，单位与曲线相同。

如果曲线超出了你的材料具有数据的波长范围，目标会被裁剪到可以计算的范围，并由对话框说明这一点。

无论设计是否仍保有其背后的曲线，光学评估都会绘出这个目标。因此把保存的评价函数载入另一个设计时，你能看到它在拟合什么；如果你希望把这次测量作为可编辑的曲线取回，导入标签页会提供恢复它的按钮。

以 dB 拟合生成的目标在表格中显示为 MCURVE dB，以 dB 报告均方根差，恢复时得到的是透射率曲线。

导出

What to export（导出内容） 选择器用于选择来源：

Design spectrum（设计光谱）：活动设计的计算 T / R / A。设置波长起点、终点与步长、入射角列表、通道，以及是否拆分 s 与 p（吸收率没有 s/p 之分）。它遵循活动表面模式，且无需打开光学评估即可工作。
Measured curves（实测曲线）：你导入的曲线。勾选要写出的那些。

对任一来源，都可以选择格式（CSV 或 JCAMP-DX）、波长单位（nm、µm 或 cm⁻¹），以及 Y 写为分数还是百分比。

如何解读

典型用途是验证一次沉积运行：导入分光光度计轨迹，并与预测曲线比较。两者出现分歧的地方，告诉你制备出的镀膜偏离设计的程度；而拟合则把这一差异转换为真正从镀膜室里出来的那组膜层厚度。

参考文献

McDonald & Wilks, Appl. Spectrosc. 42, 151 (1988)，JCAMP-DX 的 XYDATA / ASDF 格式（AFFN、PAC、SQZ、DIF、DUP）。
Fritsch & Carlson, SIAM J. Numer. Anal. 17, 238 (1980)，重采样到等步长时所用的保形插值。