[科普中国]-薄膜程序库

薄膜程序库是指用于光学薄膜设计和研究的程序库，包含吸收与色散多层膜光学特性的计算程序、全介质光学薄膜自动设计程序、等效层模形参数计算与分析程序、膜层蒸发过程模拟分析程序、膜系特性参数误差分析及镀制监控参数计算程序、并附有带数值和不带数值的绘图程序1。

简介程序库是指于开发软件的子程序集合，或指汇集在一起的经常应用的程序库。和可执行文件的区别是，程序库不是独立程序，他们是向其他程序提供服务的代码。薄膜程序库简单来说是指薄膜设计和分析过程中经常应用的程序集合。薄膜程序库能满足光学镀膜设计中的各种要求，也能对波分复用（WDM）和密集波分复用（DWDM）滤波片进行测评；它可以处理从超快光到颜色的各种性能参数；可以从头开始设计也可以优化已有的设计；可以勘测在设计中的误差，也可以萃取设计用到的光学薄膜常数。

光学薄膜光学薄膜是一类重要的光学元件，它广泛地应用于现代光学、光电子学、光学工程以及其他相关的科学技术领域。在光的传输、调制，光谱和能量的分割与合成以及光与其他能态的转换过程中起着不可替代的作用。光学薄膜最基本的功能是反射、减反射和光谱调控。依靠反射功能，它可以把光束按不同的要求折转到空间各个方位；依靠减反射功能，它可以将光束在元件表面或界面的损耗减少到极致，完实现光学仪器和光学系统的设计功能；依靠它的光谱调控功能，实现光学系统中的色度变换，获得五彩缤纷的颜色世界。

光学薄膜的迅猛发展依赖于薄膜技术的迅猛发展。薄膜技术主要包括薄膜的制备技术、薄膜的控制技术和薄膜的测试分析技术。薄膜的制备技术就是把体材料变成薄膜态材料的技术，如何把相应的薄膜材料按照特定的要求沉积为薄膜，对于高性能光学薄膜来说，无疑是最重要的。常用的制备技术是真空热蒸发，最常用的蒸发手段是电阻蒸发和电子束蒸发。这些年来，尽管光学薄膜制备技术得到长足发展，但是真空热蒸发依然是最主要的沉积手段，当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展“与时俱进”。在光学薄膜发展的过程中，各种先进的薄膜制备技术不断充实到光学薄膜制备的行列中来，其中包括离子束溅射技术，离子镀技术，离子辅助沉积技术，磁控溅射技术，分子束外延技术，激光沉积技术，溶胶凝胶技术，化学气相沉积技术，原子层沉积技术以及分子静电自组装技术等。

光学薄膜的控制技术是薄膜制备过程中沉积参数和薄膜基本性能的监控技术，通过过程参数的监控，可以保证所制备的光学薄膜符合设计要求。监控参数越准确、精度越高，光学薄膜器件的最终性能与设计性能越接近。

光学薄膜的测试，主要包括光学薄膜的器件性能和材料性能等几个方面的内容。通过测试，不仅可以给出元件的性能和质量，作为它的质量评价和应用过程中的标准参数，通过薄膜宏观与微观、终态与中间过程的检测，分析薄膜宏观与微观以及各个参数之间的内在联系，得到薄膜设计性能与实际性能和器件性能存在差别的内在原因，为薄膜科学的发展和薄膜性能的改进提供必要的依据。人们通常说，测试的精度有多高，元件的性能就有多好，可以形象地反映测试技术在光学薄膜研制过程中的重要性2。

提供功能输入功能：菜单驱动方式输入光学薄膜结构参数；全屏幕编辑输入光学薄膜结构参数，建立数据文件。

计算分析功能：膜系反射比，透射比和反射相移的计算；多层膜内电场强度分布的计算。膜系监控折射率误差计算机模拟的计算。膜系在极值法或定值法监控下膜厚误差计算机模拟的计算。

优化设计功能：五种评价函数:平方型、平坦型、容差型、绝对值型和用于消偏振的评价函数。单纯形法对薄膜折射率或膜厚的优化。阻尼最小二乘法对薄膜厚度的优化。统计试验法对薄膜折射率或膜厚的优化。

光学薄膜数据库功能：修改数据、薄膜材料的查询、光学玻璃材料的查询、典型膜系的查询、增补参数、删除参数以及打印参数。

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学