单色监控仿真器
单色仿真器(Mono Simulator) 是一个 7 页向导,用于模拟在腔体内的单波长光学监控下沉积你的设计。它是宽带监控仿真器的单色对应版本,并共享相同的设置与回放;区别在于每一层都使用三种经典终止策略之一,从单一监控波长处切断。
你在前 5 页配置沉积条件和逐层监控方案,在第 6 页运行一次制造实验,并在第 7 页读取结果性能。
第 1 页:沉积速率。 对每种材料,设置平均速率(nm/s)、RMS 波动,以及控制速率漂移快慢的相关时间。预览显示一条示例的速率-时间曲线;Randomize(随机化) 可重新抽取一条。
第 2 页:参数偏差。 对每种材料,添加系统性和随机折射率偏移以及一个系统性不均匀性。下方表格将所选层排除在监控之外(按时间切断),并可选择附加一个相对厚度误差,快门延迟(平均值和 RMS)用于模拟切断滞后。
第 3 页:监控系统。 设置被测量和偏振态、入射角、扫描间隔,以及一次切断被接受前所需的确认扫描次数。监控片玻璃是监控所观察的监控片:默认与设计基底相同,另选材料后监控信号就落在该玻璃上,用于监控片与工件不是同一种玻璃的情况。预览会绘制所选层的理想信号随沉积厚度的变化曲线,并标出切断点。
第 4 页:监控波长。 逐层监控方案:为每一层选择监控波长和终止策略:
- 极值点(Turning point):当监控信号达到预期的极值时切断。order(阶次) 列用于选择哪一个极值。
- 电平(Level):当信号在预期方向上穿过目标电平时切断。
- 按时间(By time):在预先计算的时间后切断,无信号反馈。
自动 λ(全部) 为每一层选择停切最准的监控波长和终止策略:四分之一波层在反转仍可检测时保持参考波长的极值点切断及其自补偿特性;一旦阻带使信号饱和,其中的层就改在阻带之外监控;任何波长都无法监控的层则按时间切断。全部设为把同一个波长应用到整炉,旁边的策略下拉框可一次为所有层设定同一种终止规则。点击表格行即可在旁边的预览中查看该层的理想信号。
第 5 页:信号误差。 给单波长信号添加随机噪声(读数的百分比)、监控的绝对噪声底(满量程的百分比,不随信号变小)和缓慢的漂移;预览显示所选层的含噪信号。
第 6 页:沉积仿真。 按 Start(开始) 运行一次制造实验,然后在交互式时间轴上回放。柱状图显示当前层的估计 / 实际 / 目标厚度;光谱图显示理论引导曲线与制备曲线的对比。
第 7 页:结果性能。 标签页显示制备 vs. 理论光谱、每一层的相对和绝对厚度误差条,以及制备后的厚度和折射率表格。
被沉积的面以及结果光谱的评分方式,遵循设计编辑器中设置的表面模式,并在窗口上以徽标显示。监控信号按整片监控片读取:正面生长中的镀层与裸露的背面按非相干方式叠加,正如透射监控器实际看到腔内监控片的方式。n = 1.52 的裸片读数为 91.8 %,而不是仅镀膜面的 95.7 %。监控片悬在腔体内,因此无论设计嵌在何种介质中,监控信号都按镀层上方为空气来读取。
将策略与层相匹配。当某层的厚度在监控波长处接近四分之一波长的整数倍时,极值点法精确且不受方向影响,因此是自然的选择。对于其他厚度,应选择一个在切断点处信号斜率陡峭的波长进行电平切断,这样可获得最佳精度。在第 7 页上,厚度误差较大的层是那些监控波长或策略未能为其服务的层;尝试自动波长建议或不同的策略,然后重新运行。请多次运行实验以观察分布范围,而不是只看单次结果。
- H. A. Macleod, Thin-Film Optical Filters, 5th ed., Ch. 12.
- Tikhonravov & Trubetskov, Appl. Opt. 44, 6877 (2005).