膜系設計的案例
VirtualLab Unity應用：激光諧振腔高反射膜
在本案例中，針對Nd:YAG激光器的諧振腔，我們基于λ/4膜堆結構，通過理論分析確定了的初始膜系設計；同時利用電場分布分析對膜層結構進行優化，使得在滿足高反射率要求的同時，薄膜整體的激光損傷閾值得到了顯著提高。
摘要
1064nm是Nd : YAG激光器常用的光譜線。為適應激光波長漂移及不同激光模式的需求，必須在中心波長附近保持約20nm的寬帶高反射性能。本案例中，我們通過理論計算確定了基于1/4波長膜堆結構的周期數 ??，確保在1064nm ±20nm范圍內的反射率均大于99.5%。此外，借助電場工具，對膜層結構進一步調整，從而提升薄膜整體的激光損傷閾值。
應用場景
展開 基于計算機輔助的光學薄膜優化設計方法
基于計算機輔助的光學薄膜優化設計方法
金揚利，馬勉軍，陳壽，王濟洲，蘭州物理研究所
摘要：概述了光學薄膜優化設計的發展和原理，介紹了當前光學薄膜優化設計中集中常用方法，預測了優化設計方法的趨勢。
關鍵詞：光學薄膜，優化設計，計算機輔助
論文簡介
1.引言：光學薄膜作為一門學科，已經走上百年的路程。如今，光學薄膜在光學、激光、航天等領域都得到了廣泛的應用。隨著新的精密光學儀器的不斷涌現，對鍍膜光學元件的光譜性能要求也越來越高，常規解析法設計的光學薄膜膜系結構已不能完全滿足使用要求。
計算機技術的飛速發展為數值方法應用于光學薄膜設計提供了便利，如今，基于計算機輔助的光學 薄膜優化設計已經成為一種廣泛應用的膜系設計方法。
2.光學薄膜優化設計的發展
3.光學薄膜優化設計的原理和評價函數
3.1光學薄膜優化設計的原理
3.2評價函數
4 幾種常用的光學薄膜優化設計方法
4.1 單純形法
4.2 模擬退火法
4.3 針形法
4.4 遺傳算法
4.5優化方法的改進
5 總結和發展趨勢
基于計算機輔助的光學薄膜優化設計方法.pdf
展開 VirtualLab Unity應用：紅外減反射膜
摘要
在本應用案例中，通過選用成熟的初始結構并對其厚度進行進一步優化，設計出一種基于硫系玻璃的長波紅外減反射膜。
應用場景
設計一個可見光減反射膜，通過優化初始結構的厚度，目標是在可見光范圍內0°入射條件下實現平均反射率低于0.5%。
設計結果
設計結果如圖所示，在長波紅外范圍內0°入射時平均反射率低于1%，滿足設計要求。
設計流程
在膜系設計中，所選材料需在工作波段內具有良好的透光性。對于 8–12?μm 的紅外波段，常用的膜層材料包括 Ge、ZnS、ZnSe 和 YbF?。綜合性能與可實現性，我們最終選用了 Ge、ZnS 和 YbF? 三種材料作為膜系組成。初始膜系結構為：Air | M L M H M H M H M |硫系玻璃。
硫系玻璃因其優異的消色差和消熱差性能，常被廣泛應用于紅外光學系統中。由于該材料尚未包含在軟件的資源庫中，用戶需自行導入相關材料數據以供使用。
關于材料導入的更多信息: Tutorial : 材料導入
使用公式工具構建了上述膜系作為基礎結構，右圖展示了其在波長8000-12000 nm范圍內0°入射時的光譜。可以看出此時的反射率不達標
關于材料導入的更多信息: Tutorial 02: Formula Tool
采用 trf 算法對各層厚度進行優化，目標是在 8000-12000 nm 波長范圍內、0° 入射時最小化反射率。
關于優化的更多信息: Tutorial 01: Optimization Workflow
通過優化，最終獲得了滿足設計要求的膜層結構。
展開 VirtualLab Unity應用：激光諧振腔高反射膜
通過適當調整靠近空氣三層的膜厚，可將強電場峰值轉移至低折射率膜層，從而來提高整體薄膜的抗激光損傷閾值。
再次查看調整后膜系的光譜，在 1064nm ± 20nm 帶寬范圍內，平均反射率達 99.52%，仍然滿足設計指標。證明了當前設計不僅滿足高反射率要求，還提高了薄膜的整體激光損傷閾值。
炫光膜：3D玻璃表面裝飾解決方案，伯恩、藍思都在布局
GDF方案中玻璃與炫光膜貼合的工藝則有良品率高、成本低、設計靈活的優點，成為目前主流的玻璃裝飾方式。
炫光膜加工工藝及結構
UV轉印：利用UV轉印膠水與金屬不粘的特性，通過模具在基材上做出紋理效果。
PVD：在真空條件下，在基材的紋理側沉積亮度和顏色。
絲印：把油墨印刷到基材紋理側的表面并固化，使得圖案更加牢固，經久耐用。
模切：將基膜裁切成3D玻璃相應的形狀和大小，得到相應的炫光膜。
圖片來源：華為官網，新材料在線?整理
炫光膜將3D光學納米紋理，PVD，蓋底顏色都在PET基膜上做好，然后采用專用的治具通過加熱吸真空的方式與3D玻璃貼合。既可以滿足金屬顏色的質感，還可以實現各種3D納米紋理與PVD的搭配，真正實現智能手機3D蓋板的內涵。
炫光膜應用難點
目前，炫光膜應用的難點主要有：紋理設計復雜、配套設備成本偏高、與3D玻璃貼合困難，具體如下表所示。
展望后續市場景況，隨著市場標準化的膜系設計開始普及，貼合加工工藝也將快速標準化，可以使得炫光膜行業在模具和設備上的費用都會有較大幅度的下降，之前在該領域有深度布局的廠商也將明顯受益。
炫光膜產業鏈全景圖及市場規模
隨著3D玻璃成本的不斷下降，其在智能手機的滲透率隨之提高。
展開 第十七屆TFCalc光學薄膜設計軟件培訓（2023年6月7-9日）
從事光學真空鍍膜30余年，具有豐富的設計與實操經驗。
李全民先生
光學工程碩士，高級工程師，南京波長光電科技股份有限公司鍍膜技術總監。25年鍍膜專業設計和工藝經驗，曾設計和制作過光通訊各種濾光片，光學塑膠鏡片常見膜系，高功率激光薄膜，紅外薄膜等，波長范圍含蓋了從紫外到中遠紅外，尤其在激光高損傷閾值膜系和各種紅外膜系方向有豐富的設計和實操經驗。
謝玉春先生
光學工程學士，資深工程師，現任南京波長光電科技股份有限公司智能事業部總經理。研究主要方向是光機自動化與控制、高能激光傳輸以及光學薄膜設計。出版的TFCalc和ZEMAX中文使用手冊成為了光學愛好者學習不可缺少的書籍資料。開發ZEMAX GB Drawer軟件，此軟件已經列入美國ZEMAX公司產品目錄。獲得多項專利，并被評為江寧先進科技工作者。
展開 VirtualLab Unity應用：長波通濾光膜
在本應用案例中，選用常規的對稱周期膜系作為初始設計，并通過優化膜層厚度，成功設計出一種截止波長為 400–490 nm、通帶為 515–1100 nm 的長波通濾光片。
摘要
VirtualLab Unity應用：短波通濾光膜
在本案例中，選用常規的對稱周期膜系作為初始設計，并通過優化膜層厚度，成功設計出一種通帶為 400–650 nm、截止帶為 676–820 nm 的短波通濾光膜。
摘要
VirtualLab Unity應用：短波通濾光膜
摘要
在本案例中，選用常規的對稱周期膜系作為初始設計，并通過優化膜層厚度，成功設計出一種通帶為 400–650 nm、截止帶為 676–820 nm 的短波通濾光膜。
應用場景
通過優化初始結構的厚度，目標是在0°入射時，400-650 nm通過，平均透射率>99% 。676-820nm截止，平均光密度>2.0。
設計結果
設計結果如圖所示，在0°入射時，400-650 nm平均透射率大于99%，676- 820 nm平均光密度大于2，滿足了設計要求。
設計流程
初始結構是對稱膜堆:(0.5L H 0.5L)^14。
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400-825 nm波段內0°入射時的光譜。可以看出此時在的透射波段有很多的波紋。
關于公式工具的更多信息: Tutorial: Formula Tool
將第 6 至第 24 層的膜厚進行鎖定，鎖定后這些層在優化過程中將保持不變。僅保留靠近入射介質和基底的膜層作為匹配層參與優化，以在不影響截止帶性能的前提下，有效降低通帶波紋。
通過 Nelder-Mead 算法優化第 1–5 層及第 25–29 的厚度，以在 400–650 nm 范圍內、正入射條件下最大化透射率。
關于優化的更多信息: Tutorial: Optimization Workflow
通過優化，最終獲得了滿足設計要求的膜層結構。
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