干涉矩阵法的Matlab语言编程开题报告

全文总字数：3486字

1. 研究目的与意义（文献综述）

此次毕业设计的选题为“干涉矩阵法的matlab语言编程”，主要是偏向理论的毕设工作。干涉矩阵法是基于多层膜分光特性计算的方法，膜系中每层膜都对应一个2行2列的矩阵，最终各个矩阵相乘得到膜系的2行2列的矩阵，再计算反射率等分光指标，但当多层膜的层数较大时（目前有的多层膜的层数多达几十层），反射率的表示式将非常复杂，具体的计算只能交由电子计算机完成，此次设计便是通过matlab编程对多层膜分光特性进行计算仿真，并设计膜系。

光学薄膜是指镀在一些光学器件或其他器件表面上的薄膜，来选择性的吸收某些波长的光，改变某些波长的光的透射性或偏振状态，或者相位来满足人们的需要。光学薄膜最基本的功能就是反射、减反射和调控光谱。反射功能，可以把光束根据需求折射到不同的方向。减反射功能，可以减少光在元件表面的损耗，提高成像质量。调控光谱的功能给我们带来了五彩斑斓的世界。

目前光学薄膜有四个方面的新进展。第一，金刚石薄膜和类金刚石薄膜。无论是在国内还是在国外，对类金刚石膜的研究，技术已经比较成熟了。意大利研制出高质量的金刚石膜，主要性能已到达世界先进水平。对金刚石膜和类金刚石膜的研究已成为新材料领域的一个热点。第二，软x射线多层膜。在国外，意大利和荷兰利用软x射线多层膜联合研制并成功发射了探测x射线的卫星。美国通过发射带有正入射的x射线多层膜系统卫星，得到了高分辨率的太阳图像。我国研制的软x射线多层膜反射膜的光学性能已达到国际水平。第三，太阳能选择性吸收膜。美国国家可再生能源实验室研制出了满足在高温蒸汽下稳定工作的太阳能选择性吸收膜。luz公司研究了一种新型太阳能选择性吸收膜，已经被用于太阳能发电系统中高倍聚焦的真空集热管中。在国内，中科院上海硅酸盐研究所研究了具有干涉效应的ni-cr选择性吸收膜，具有良好的选择吸收性。第四，高功率激光薄膜。对激光薄膜技术有两个方面有了比较明显的进展，一个是激光予处理技术，一个是光学薄膜的节瘤缺陷的控制和检测技术术。但是对于高功率激光薄膜还需要深入的研究。

2. 研究的基本内容与方案

1.研究的基本内容：用干涉矩阵法分析多层薄膜分光特性是一种分析薄膜特性最直接的一种方法。多层薄膜的干涉矩阵等于各层薄膜矩阵的乘积，如果手工来计算的话，过程会很复杂，并且容易出错。如果利用计算机的来计算会方便得很多。所以本次研究的课题就是将干涉矩阵法编成matlab程序，分析一些典型的膜系的r特性，了解不同情况下反射率有什么变化。尽可能根据具体实际情况设计出一些实用的多层膜系。

2.目标：干涉矩阵法是一种分析光学薄膜分光特性的方法，相对而言比较直接、简单方便，而matlab的计算功能是很强大的，所以两者结合，在掌握干涉矩阵法的原理的基础上，将干涉矩阵法编成matlab程序，首先达到‘输入相应的数据，即可可很快地算出结果’的目的；再利用matlab的显示图像的功能，进而达到‘显示出一些典型膜系的r特性曲线’的目的，由此可以更加直观的分析不同情况下的膜系变化。再结合实际设计一些实用的多层膜系。

3.拟采用的技术方案和措施：了解光学薄膜的形成原理和作用，学会用矩阵法光学薄膜的分光特性，例如反射率和透射率。利用matlab编写干涉矩阵，输入每一层膜系的参数，多层膜的系数就用矩阵的连乘求出每种情况下的透射率、反射率等。再利用matlab的仿真功能，显示不同情况下的特性。

3. 研究计划与安排

第1-3周，查阅资料，了解光学薄膜的原理和分类，国内外的研究状况。明确研究内容，了解干涉矩阵法的原理，确定方案，完成开题报告。

第4-5周，研究光学薄膜中的干涉矩阵法，相关参数和多层薄膜分光特性的关系。

第6-7周，学习使用matlab编写干涉矩阵的相关语句，了解一些典型膜系的特征和一些较为实用的多层膜系，翻译外文文献。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 范希智 物理光学[m].北京：清华大学出版社，2016.10:208-214

[2] 唐晋发，顾培夫，刘旭等.现代光学薄膜技术[m].杭州：浙江大学出版社，2006.11:48-59

[3] 曹建章，徐平，李景镇.薄膜光学与薄膜技术基础[m].北京：科学出版社，2014.01:1-79