摘要

在投影機中，光學薄膜在提高光學效率和減少光損耗方面發揮著重要作用，其中冷光鏡是一個關鍵部分。冷光通過反射光源中的可見光并允許紅外光透過，有助于提高圖像質量并減少系統中的熱負荷。

在本案例中，采用多個周期的對稱膜堆作為初始結構，通過拓寬截止帶和減小通帶波紋，設計出一種能夠在45°入射角下反射可見光并透過紅外光的冷光鏡。

應用場景

設計一款冷反射鏡，在初始膜系結構的基礎上，通過拓寬截止帶并減小通帶波紋，以提升整體光譜性能，目標是在45°入射角下實現400–690?nm波段內平均透射率低于1%，在750–1100?nm波段內平均透射率高于99%。

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設計結果 

設計結果如圖所示，45入射時，截止帶平均反射率<1%, 通帶平均反射率大于99%，滿足設計指標。

設計流程

初始結構是一個周期性的對稱膜堆：（0.5H L 0.5H)^10。

 

使用公式工具構建了上述膜系作為基礎結構，右圖展示了其在可見光波范圍內45°入射時的光譜。可以看出此時通帶波紋較大，截止帶的寬度也不達標。

關于公式工具的更多信息:  Tutorial: Formula Tool

 

使用光譜圖中的“項目合并”功能，將三個中心波長不同的膜系進行疊加，并預覽合并后的光譜響應，從而實現截止帶的拓寬。圖中的紅色曲線為合并后的光譜結果，可見截止帶寬度得到了顯著提升。

關于項目合并功能的更多信息:  Tutorial: Merge Project

 

膜堆疊加后的項目如上圖所示，可以看到此時的截止帶已經滿足了指標，但通帶平均透射率仍不達標且有較多波紋。

通過 Nelder-Mead 算法優化所有層的厚度，目標是在45°入射時，750-1100 nm最大化透射率，400-690 nm最小化透射率。

關于優化的更多信息:  Tutorial: Optimization Workflow

優化后的通帶波紋明顯減小，且平均反射率大于99%，滿足設計要求。