光学

用SCI filmwizard软件的Cauchy公式来拟合基底材

2017-02-23  本文已影响148人  渔山樵水

:此方法拟合得到的折射率在理论上来讲是不精确的,但是可以用于后续在此基底上沉积所得薄膜的拟合计算。

用SCI filmwizard软件的Cauchy公式来拟合基底材料的折射率

为了方便,假设ZnSe的折射率可以用Cauchy公式来拟合(实际上其更符合Sellmeier公式但此软件中Sellmeier的不太好用)。

1.现将测好的基底透过率曲线导入到filmwizard软件中。
软件只能识别ASCII码类型的文档,因此测量得到的文档如果不是ASCII码类型的需要先转成ASCII码类型的(就是用记事本打开没有乱码的文件)。
点击下图中所示软件主界面的按钮打开光谱导入界面

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依次点击 file -> import -> open data file 在打开的文件选择对话框中选择自己测得的光谱曲线。

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此处以ZnSe基底的光谱曲线为例。注意下图中波长单位与第一列A栏中数据一致,B栏根据光谱数据是反射还是透射来选择。 选择正确后点击OK导入文件。

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由于我所测的光谱文件中数据太多,拟合时容易导致软件崩溃,因此如下图所示,点击Limit targets 调整minimum Delta 为原来的2倍,增大数据点的最小间隔,减少文件中的数据点。
点击左上角OK返回主界面。

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2.选择拟合基底材料所用公式
如图先设置基底的厚度,本例基底厚度未2.2mm

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双击图中基底的名称(SUB)进入材料功能界面

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点击Type 选择Cauchy,将基底的折射率公式选为Cauchy类型。

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点击下图中按钮返回程序主界面

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3. 选择需要拟合的折射率参数
点击图中按钮选择需要拟合折射率参数。 Paste_Image.png

如下图先在右侧选中SUB选项,对基底的折射率参数进行选择。
再勾选An、Bn、Cn前面的方框,这三个参数是用来拟合折射率n值的。另外三个是用来拟合折射率k值的(因为基底较厚,吸收率对光谱曲线影响较大,不能用简单的公式来拟合)。
点击左上角OK返回程序主界面。

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4,对数据进行拟合
点击下图中按钮进入拟合界面 Paste_Image.png

在Method中选择要使用的优化算法:
Modified LM一般是对数据进行整体拟合。Hooke&jeeves 是对数据进行逐点拟合。Global Modified LM是全局优化,寻找所有解里的最优解。这三种比较常用。

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此处选择Modified LM点击Go按钮来优化,得到结果如下:

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点击左上角按钮回到拟合界面

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从理论上来说拟合的时候没有计算材料吸收所以拟合得到的透过率曲线应该大于实际测得的曲线,所以应该对下图中拟合所得数值进行修改以符合实际

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随机修改其中的两个值如下

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点击图中按钮看到拟合的光谱曲线

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我们假定拟合光谱曲线比实际测量高的地方是因为材料吸收,因此我们修改折射率公式来拟合吸收率。
先返回拟合界面,再点击return点击 是 返回主界面。

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5.将折射率类型改为NK表
回到程序主界面,点击基底名称,来到设置基底材料的界面
将波长范围调整到与测得光谱范围相等,为了吸收率拟合的更准确一些,这里选择了1000个数据点。

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选择 File -> Save As NK, 将刚才拟合得到的基底材料折射率公式保存为NK列表形式的文件。

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保存为mat格式的文件。

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点击下图中按钮打开刚才保存ZnSe.mat文件

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点击下图所示按钮返回主界面

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6.对吸收系数进行拟合
点击下图所示按钮选择需要拟合的吸收率参数

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如下图选中基底材料的 Vary K选项

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点击左上角OK返回主界面,点击下图所示按钮进入拟合界面

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选择Hookers & jeeves优化方法,点击Go进行优化

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最终拟合结果如下:

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先返回拟合界面,再点击return点击 是 返回主界面。

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双击基底材料名称来到基底材料编辑界面,点击下图所示按钮观察拟合得到的折射率

Paste_Image.png Paste_Image.png

其中K值最后一点波长处没有拟合出来,需要删除或自己手动补足一个数。点击下图所示按钮返回

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修改或删除下图中的0.

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点击file->Save As 另存一个文件,得到最终拟合结果。

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注:此方法拟合得到的折射率在理论上来讲是不精确的,但是可以用于后续在此基底上沉积所得薄膜的拟合计算。

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