基于特征矩阵的光学多层膜的特性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

光学薄膜即通过界面传输光束的一种光学介质，在光的传输、调制，光谱和能量的分割与合成以及与其他能态的转换过程中有着难以替代的作用。光学薄膜最基本的功能是反射、减反射和光谱调控。通过它的反射功能，可以把光束按不同的要求折转到空间各个方位；而它的减反射功能可以将光束在元件表面或界面的损耗减最小，使得现代光学仪器和光学系统的功能可以完美实现；另外，光学薄膜还具有光谱调控功能，能够变换光学系统中的色度。

现代，光学薄膜在光学、太阳能技术的光电子技术领域的应用越来越多。各种薄膜应用的出现使得光学薄膜的研究活跃起来，根据要求的不同改变光学薄膜的分光反射特性、分光透射特性、分光吸收特性、光谱吸收、影响光的位相及偏振状态等性能。薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技术、红外技术、激光技术以及航天技术和光学仪器等许多领域均得到了广泛的应用，不仅成为一门独立的应用技术，而且成为材料表面改性和提高某些工艺水平的重要手段。很多国家对薄膜技术和薄膜材料的研究开发极为重视，称之为“腾飞的薄膜产业”。

薄膜技术作为现代光学的核心技术在国民经济中有着十分重要的地位，从航天、卫星等空间探测器到集成电路、生物芯片、激光器件、液晶显示以及集成光学，在很大程度上取决于薄膜技术的发展。薄膜技术水平的高低已成为衡量一个国家光电信息等高新技术产业科技发展水平的关键之一。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计的题目是基于特征矩阵的光学多层膜特性研究，查阅总结光学薄膜的分析方法，了解光学薄膜的应用现状与技术要点，使用matlab软件编写程序，计算常见的几种光学薄膜特征，设计一个可实际应用的光学薄膜系统。

首先，查阅相关资料文献薄膜的分析方法，计算处理光学薄膜的方法有很多如特征矩阵法、矢量法、利用傅里叶级数的多层膜计算和合成等等，之后了解薄膜在现代的应用和技术特点并进行总结。

其次，本次毕业设计是基于矩阵方法的光学薄膜计算，那么应当将光学薄膜的特性计算引入特征导纳矩阵中，根据查阅的资料给定每一层膜系的参数，多层膜就可以利用矩阵的连乘求出每一特定入射角和波长下的透射率、反射率等参数。将一个单层膜看成是一个2行2列的矩阵，并计算在两个介质面处的电场强度和磁场强度分量，从膜系的一端传递到另一端的关系，那么多层膜的计算可以看做是多个矩阵的连乘。而这样的计算我们可以借助matlab软件，通过编写matlab程序代码，我们可以计算和保存薄膜数据并作图仿真，让对于光学薄膜特性的研究更加方便清晰。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，了解光学薄膜的矩阵分析方法，明确研究内容，了解研究所需理论知识、相关资料和技术条件，确定方案，完成开题报告。

第4－9周：整理相关资料并进行设计薄膜系统，并编写代码和使用matlab进行仿真测试。

第10-13周：完成薄膜系统代码编写工作，撰写论文初稿并送导师审阅。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]付玉洁.薄膜光学滤波器的特性分析和设计技术研究[d].北京:北京交通大学，2009

[2]曾璞.fabry-perot薄膜滤波器薄膜光学特性的研究[d].成都:电子科技大学，2012.

[3]段玉华.光学薄膜窄带滤波器的设计方法研究[d].秦皇岛:燕山大学，2009.