功能

基本操作

以滑鼠操作滑動尺及上下按鈕，可快速變更膜厚與膜材料。
就能同時顯示多種曲線圖，從各種視點進行薄膜設計。
透過分頁式工作表，最多可同時比較20組薄膜設計資料。

光譜、入射角的3D圖表顯示

可顯示等高線，並以滑鼠旋轉及縮放圖表。

光學式蒸鍍監控

監控玻璃與產品基板上的膜厚可能不同，設計時(大氣中)與鍍膜時(真空中)的折射率也可能不同。TFV 可將這些差異納入模擬。

光學測光方式

電場強度分布

可選擇欲顯示的偏振光種類。

選取「反面」後，可同時顯示正面入射光與背面入射光的電場強度。

顏色計算

顯示所有工作表的計算結果，因此能夠計算各膜資料之間的色差。

色彩空間、測色量與色差公式

XYZxy, CIE L*a*b*, L*C*h, Hunter Lab, L*u*v*, UCS, Whiteness Index, Yellowness Index, sRGB, CIEDE2000, Dominant Wavelength。

對應的光源種類

A, B, C, D50, D55, D65, D75, E, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, F10, F11, F12, ID50, ID65。
也可將自訂光源資料製作成 CSV 檔案並匯入。

製造誤差解析

可分析各膜層的膜厚、折射率與消光係數誤差對光學特性的影響，找出設計值與實際鍍膜特性偏差的來源(Mismatch解析)，並以蒙地卡羅模擬(Monte Carlo simulation)分析製造誤差。

光譜曲線圖Monte Carlo simulation

顏色計算Monte Carlo simulation

可分別指定各膜層的膜厚、折射率與消光係數的變化量。
變化量可選用絕對值的均勻分布、百分比的均勻分布，或常態(高斯)分布(σ)。
亂數使用 Mersenne Twister 演算法產生。

群延遲與色散

在群延遲的計算中，微分也包含光學常數(n, k 的色散公式)。
未使用誤差較大的數值微分(差分)。

Stack(多片基板的計算)

可計算多片平行平面基板在各表面鍍膜時的整體光學特性。

背面入射特性

設計時可同時觀察薄膜在正面入射與背面入射時的光學特性。

不均勻

不均勻性(折射率梯度)設定
將滑鼠游標移至不均勻性欄位，即可預覽其分布。

週期層組

可設定週期層組內各層的膜厚倍率。

設計最適化

設計最適化 - 標準模式 -

可選用 Local search、Global search 或 Needle search 三種方法進行最適化。

Local search

在層數固定的條件下對各層膜厚進行最適化。僅顯示一個結果。
使用 Levenberg-Marquardt 法進行最適化。

Global search

在層數固定的條件下對各層膜厚進行最適化。顯示多個結果。
結合模擬退火法 (Simulated Annealing Method) 與 Levenberg-Marquardt 法進行最適化。

Needle search

使用針式合成法與漸進演化法 (Gradual Evolution)，在增加層數與總膜厚的同時進行最適化。

設計最適化 - 自由手繪模式 -

自由手繪模式可用滑鼠拖曳圖表上的曲線，再透過 Local search 調整膜厚，使光學特性符合修改後的曲線形狀。

計算基板及薄膜nk的功能

由分光光度計測量的光譜反射率和光譜透射率計算出基板或薄膜的nk。

1. 計算無吸收的基板的折射率(n)
   計算沒有膜的基板的折射率。
   適用於無吸收的基板。
   可使用單面霧面基板或雙面拋光基板的量測值。
2. 計算具有吸收作用的基板的折射率(n)，消光係數(k)和內部透射率(Ti)
   適用於具有吸收的基板。
   需要單面霧面基板與雙面拋光基板兩者的量測值。
3. 單層膜的nk分析
   使用色散公式，將計算的光譜反射率與光譜透射率擬合至量測資料，以求得單層膜的折射率(n)、消光係數(k)與膜厚(d)。
   新增僅分析正常色散(折射率隨波長縮短而增大的色散)的選項。
4. 單層金屬薄膜的nk計算
   由正面反射率和背面反射率算出金屬膜的nk。
   膜必須足夠厚且透射率為零。

分光光度計量測資料

可讀取分光光度計的量測資料檔案，將量測值與設計值顯示於同一波長圖中進行比較。
量測值為相對反射率時，可轉換為絕對反射率。

對應的檔案形式

Hitachi UV-Solutions files and UV1 files(*.UDSS, *.UDS, *.UDA),
Shimadzu SPC files,
Olympus-USPM files(*.dat, *.csv),
Jasco JWS files,
Ocean-Optics OOi-Base32 files,
csv files,
tab separated text files.

色散資料

基板資料

內建1,381種基板資料。

SCHOTT, OHARA, HOYA, SUMITA, HIKARI, CDGM(成都光明)
APEL, ZEONEX, PMMA, Polycarbonate, etc.
也可登錄自訂資料。

膜材料資料

內建下列膜材料資料。

Ag, Al2O3, AL, Au, Cr, Cu, H2, H4, LaF3, M3, M3-RT, MgF2, Nb2O5, Nb2O5-RT, OH5, OH5-RT, OS50, OS50-RT, SiO2, Ta2O5, Ta2O5-RT, Ti, TiO2, Zn, ZnS, ZrO2, Cytop

Al2O3(KTM), HfO2(KTM), LaF3(KTM), Ti3O5(KTM), ZrO2(KTM), ZRT2(KTM)
KTM: Kyoto Thin-Film Materials Institute

也可登錄自訂資料。

色散式的種類

折射率n的色散式

• Sellmeier
  \[n(λ) = \sqrt{ 1 + {A_0λ^2 \over λ^2-A_3} + {A_1λ^2 \over λ^2-A_4} + {A_2λ^2 \over λ^2-A_5} } \]
• Sellmeier2
  \[n(λ) = \sqrt{ 1 + A_0 + {A_1λ^2 \over λ^2-{A_3}^2} + {A_2 \over λ^2-{A_4}^2} } \]
  ※ A₂沒有λ²。
  
  
• Sellmeier3
  \[n(λ) = \sqrt{ 1 + {A_0λ^2 \over λ^2-A_4} + {A_1λ^2 \over λ^2-A_5} + {A_2λ^2 \over λ^2-A_6} + {A_3λ^2 \over λ^2-A_7} } \]
• Sellmeier4
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + {A_1λ^2 \over λ^2-A_3} + {A_2λ^2 \over λ^2-A_4} } \]
• Sellmeier5
  \[n(λ) = \sqrt{ 1 + {A_0λ^2 \over λ^2-A_5} + {A_1λ^2 \over λ^2-A_6} + {A_2λ^2 \over λ^2-A_7} + {A_3λ^2 \over λ^2-A_8} + {A_4λ^2 \over λ^2-A_9} } \]
• SellmeierT1
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + {A_1λ^2 \over λ^2-A_2} } \]
• SellmeierT2
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + {A_1λ^2 \over λ^2-A_2} + A_3λ^2 } \]
• SellmeierX1
  \[n(λ) = \sqrt{ 1 + {A_0λ^2 \over λ^2-{A_3}^2} + {A_1λ^2 \over λ^2-{A_4}^2} + {A_2λ^2 \over λ^2-{A_5}^2} } \]
• General1
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + A_1λ^2 + {A_2 \over λ^2} + {A_3 \over λ^4} + {A_4 \over λ^6} + {A_5 \over λ^8} + A_6λ^4 } \]
• General2 (Old Schott)
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + A_1λ^2 + {A_2 \over λ^2} + {A_3 \over λ^4} + {A_4 \over λ^6} + {A_5 \over λ^8} } \]
• Cauchy
  \[n(λ) = A_0 + {A_1 \over λ^2} + {A_2 \over λ^4} \]
• Hartmann1
  \[n(λ) = A_0 + {A_1 \over λ - A_2} \]
• Hartmann2
  \[n(λ) = A_0 + {A_1 \over (λ - A_2)^2} \]
• Herzberger
  \[n(λ) = A_0 + A_1 λ^2 + {A_2 \over (λ^2 - 0.168^2)} + {A_3 \over (λ^2 - 0.168^2)^2} \]
• Herzberger2
  \[n(λ) = A_0 + {A_1 \over (λ^2 - 0.028)} + {A_2 \over (λ^2 - 0.028)^2} + A_3 λ^2 + A_4 λ^4 + A_5 λ^6 \]
• QUAD
  \[n(λ) = A_0 + {A_1 \over λ^2} \]
• QUADSK
  \[n(λ) = A_0 + A_1 λ + A_2 λ^2 \]
• Conrady
  \[n(λ) = A_0 + {A_1 \over λ} + {A_2 \over λ^{3.5}} \]
• Handbook1 (Handbook of Optics)
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + {A_1 \over (λ^2 - A_2)} - A_3λ^2 } \]
• Handbook2 (Handbook of Optics)
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + { A_1 λ^2 \over (λ^2 - A_2)} - A_3λ^2 } \]
• Extended (ZEMAX)
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + A_1λ^2 + {A_2 \over λ^2} + {A_3 \over λ^4} + {A_4 \over λ^6} + {A_5 \over λ^8} + {A_6 \over λ^{10}} + {A_7 \over λ^{12}} } \]
• Extended2 (ZEMAX)
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + A_1λ^2 + {A_2 \over λ^2} + {A_3 \over λ^4} + {A_4 \over λ^6} + {A_5 \over λ^8} + A_6 λ^4 + A_7 λ^6 } \]
• Extended3 (ZEMAX)
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + A_1λ^2 + A_2λ^4 + {A_3 \over λ^2} + {A_4 \over λ^4} + {A_5 \over λ^6} + {A_6 \over λ^8} + {A_7 \over λ^{10}} + {A_8 \over λ^{12}} } \]
• Buchdahl
  \[n(λ) = A_0 + A_1 ω(λ) + A_2 ω(λ)^2 \] \[ω(λ) = { λ - A_3 \over 1 + 2.5(λ - A_3) } \]
• DRUDE
  \[{n^2}(λ) - {k^2}(λ) = A_0 - { A_1 {A_2}^2 λ^2 \over λ^2 + {A_2}^2 } \]
• LorentzianK
  \[n(λ) = \sqrt{ A_0 + {k^2}(λ) + A_1 λ^2 {(λ^2 - {A_2}^2) \over (λ^2 - {A_2}^2)^2 + {A_3}^2 λ^2 } } \]
• Forouhi-Bloomer
  \[n(E) = n(∞) + {B_0E+C_0 \over E^2 - BE + C} \] \[B_0 = {A \over Q}{({-B^2 \over 2} + E_gB - {E_g}^2 + C)} \] \[C_0 = {A \over Q}{\left(({E_g}^2 + C){B \over 2}-2E_gC\right)} \] \[Q = {1 \over 2}{(4C-B^2)}^{1 \over 2} \] \[E= {{hc} \over λ} \]
  h: 普朗克常數, c: 光速, E的單位是eV
  n(∞), Eg, A, B, C: 材料原有的參數(色散公式係數)
• A₀, A₁, A₂, A₃, A₄, A₅, A₆, A₇, A₈, A₉為物質決定的常數。
  λ的單位為μm (不包括Forouhi-Bloomer)。

消光係數k的色散式

• Sellmeier
  \[k(λ) = {\biggl[ n(λ) \biggl(B_0 λ + {B_1 \over λ} + {B_2 \over λ^3} \biggr) \biggr]}^{-1} \]
• Cauchy
  \[k(λ) = B_0 + {B_1 \over λ^2} + {B_2 \over λ^4} \]
• Exponential
  \[k(λ) = B_0 \cdot exp(B_1 λ^{-1}) \]
• QUADSK
  \[k(λ) = B_0 + B_1 λ + B_2 λ^2 \]
• DRUDE
  \[2n(λ)k(λ) = { A_1 A_2 λ^3 \over λ^2 + {A_2}^2 } \]
• LorentzianK
  \[k(λ) = \sqrt{ {0.5 \over n(λ)} \cdot {A_1 A_3 λ^3 \over (λ^2 - {A_2}^2)^2 + {A_3}^2 λ^2 } } \]
• Forouhi-Bloomer
  \[k(E) = {A(E-E_g)^2 \over {E^2 - BE + C}} \] \[E= {{hc} \over λ} \]
  h: 普朗克常數, c: 光速, E的單位是eV
  Eg, A, B, C: 材料原有的參數(色散公式係數)
• B₀, B₁, B₂為物質決定的常數。
  λ的單位為μm (不包括Forouhi-Bloomer)。

薄膜計算工具

隨附可進行簡易薄膜計算的「薄膜計算工具」。

λ/4膜的折射率

由單層膜反射率的量測峰值計算薄膜折射率。

厚膜的反射率

計算兩個表面之間多重反射的總反射率。

3層等效膜

將λ/4膜替換為由另外兩種折射率材料構成、具有相同反射率的三層膜。當所需折射率的膜材料不存在時，可使用兩種現有材料來替代。

變更日誌

變更日誌