膜系设计软件TFC的中文说明书.docx

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膜系设计软件TFC的中文说明书

TFCalc

薄膜设计软件

功能强大

★TFCalc是一个光学薄膜设计和分析的通用工具，这里有按顺序排列介绍了TFC的功能：

吸收、有效镀膜、角度匹配、双锥形的穿透、黑体光源、色彩优化、约束、继续优化目标、派生目标、探测器、散射公式、电场强度、同等折射率、同等堆叠、获得材质、全局优化、组优化、发光体、膜层敏感性、局部优化、多重环境、针优化、光学监控、光学密度、相位移动、psi、发光分布、折射率的确定、反射、敏感度分析、堆叠公式、综合、穿透率、隧道效应、可变材料。

创新

★TFCalc软件是膜系设计软件中提供创新方法的领导者。

例如，TFCalc允许活动材料-材料的折射率随着外部影响而改变。

这个功能是其它商业软件没有的功能。

容易使用

★TFCalc是标准的windows和苹果机程序；薄膜设计工程师利用菜单、对话框和窗口来输入并显示结果。

★SoftwareSpectra努力让TFCalc软件尽可能的容易使用，特别是对仅仅偶尔使用软件的工程师来说这一点更加重要。

TFCalc软件包中包含了大量的设计实例。

价格

★TFCalc软件每套售价1.6万元人民币，包含一年的升级和技术支持服务。

量大和教学会有一定的折扣优惠。

多种平台

TFCalc可以在以下计算机和操作系统下工作：

★运行windows3.1，3.11，95，98，2000，XP的PC。

★运行System7或更新版本的苹果电脑。

★TFCalc所输出的文件格式兼容这两个平台，让你和同时可以共享数据。

TFCalc3.80功能概要

TFCalc是一款具有多种强大功能的软件。

这个概要并没有列出它的所有功能。

要想了解TFCalc

的所有功能，可以阅读TFCalc用户手册。

另外一种学习TFCalc软件的方法就是使用它的演示版本。

薄膜

★基层的两侧可以达到5000层

★膜层可以手动的添加，也可以使用堆叠公式自动创建，例如（HL）^51.2（HL）^5

★膜层可以具有可变的折射率

★膜层可以是两种材料的混合体

★膜层的厚度可以用物理的或波长的四分之一作为厚度输入值

★膜层的厚度可以被束缚

★厚度可以根据角度值做调整

★一个膜层可以被等效膜层的（HLH）或者（LHL）的堆叠所代替

★膜层可以成组的对称保存或者按顺序移动

★折痕的镀膜也可以模拟

★膜层可以由活动性和增益性材料组成

分析

★计算反射、穿透、吸收、光学密度、损耗、相位改变、psi、组延迟（GD）、组延迟散射（GDD）、

TOD和电场强度

★计算反射或穿透颜色（CIE和LAB）

★计算连续膜层的等价折射率（Herpin）

★计算反射、投射、吸收、光学密度、损耗、相位改变和正常生产中的公差（厚度和折射率）的敏感度

★计算膜层的敏感度

★计算反射，穿透、吸收、密度和用户自定义的损耗平均锥角（也叫做biconical）

★交互式的分析可以用来决定影响表现的参数的改变

★使用交互式的功能可以创造生动的结果

★生产分析可以让用户决定一个膜层的生产

★Muller或Abeles相位改变的定义都可以选定

★模拟光的监控器的输出

优化

★三个局部方法：

可变的公制、梯度和单一的

★全局搜索可以用来找到最佳的镀膜设计

★针优化（带有隧道效应的）用来针对综合的非寻常设计

★厚度和折射率都可以设为变量

★膜层的厚度可以在优化过程中被束缚

★背离和折射率的轮廓可以在优化过程中显示出来

★灵活的评价函数

★同时地优化前后层

★优化组因子

★敏感度也可以被优化

★零厚度的层看可以能在优化过程中自动地移出

★可以输入照明和探测功能，这样对于膜层在特定环境下的优化成为可能

★产品的R*T能够被优化

★膜层两侧的表现都可以被优化

★锥角平均值可以被优化

★极端快速量可以被优化（GD、GDD、TOD）

★使用原型方法自动设计带通滤波器

优化目标

★优化目标可以为反射、穿透、吸收、密度、颜色、照明、相位移动、组延迟、组延迟散射、TOD

和任意波长、偏振以及角度的psi

★目标可以是不连续的（单一波长）、连续的（一段波长）或者锥角平均（对于锥形角）

★这些量的第一、第一和第三派生都可以作为变量

★目标可以手动的、一般情况是自动的或者从文件读取

★一般情况下目标是波长、波数或者对数的形式

★目标值可以是不等的

★最多可以设定5000个目标

★针对多种环境的目标

★等波纹的目标

★目标值可以用dB的形式输入

结果

★结果可以用数字和图片的方式显示

★所有的表格和图片都可以打印

★结果可以保存到文件中，让其他程序使用

★结果可以灵活的保存

★五个膜系设计的结果可以同时显示在一张图片中

★两个结果，例如反射和投射可以同时在一张图片中涵盖

★屏幕上有一个指针，用户可以利用它在图片上读出数值

★对于随机的结果可以计算出统计值

光学数据

★材料、基质、光源、探测器和辐射文件的数值没有限制

★折射率可以用表格或散射公式的形式输入

★对于基质，内部穿透率可以读出

★使用填写功能（interpolation）可以增加丢失的N或K数值

★折射率可以从频谱或椭圆偏振光中计算出

★材料和基质数据可以产生吸收和散射

★一个膜层的反射和投射可以保存为一个发光体

★每个文件都可以保存注释

★数据可以从文本文件中读取

★可以建立黑体发光体

★数据文件可以保存为苹果电脑和IBM-PC的兼容格式

镀膜文件

★包含膜层、目标、注释、可变材料等等的所有信息

★方便的将一个膜层的部分复制到其它文件中

★镀膜文件兼容苹果电脑和IBM-PC

精确而快速

★所有的计算都是16位浮点算法

★在优化过程中，TFCalc可以计算50万层/接近计算机的最好水平

用户界面

★容易使用，标准Windows或苹果用户界面

★和Windows一样的菜单、对话框、表格

★非常容易编辑和重新计算

TFCalc3.80的更新

重要的新功能

★交互式的分析

★灵活的保存

★生产分析

★极限快速表现计算

★分析参数的交互式设定

★等效膜层的散射

★敏感度分析：

各折射率独立变化

★带锥角的敏感度分析

★极限快速量的优化

★锥角目标优化

★带通滤波器的自动设计

★材料的混合

★结构参数存储在每一个设计中

有很多升级在本文档中没有提及，这里提到的更新只是针对Windows版本的；除了以下bug被修正外，苹果电脑版本没有其它改变。

分析

★交互式的分析这个功能可以让设计者改变参数，并且立刻看到这个改变对系统表现所造成的影响。

以下参数可以改变：

膜层厚度（QWOT或物理的）、组因子、折射率（NorK）、入射角度、入射波长、电场波长、监测波长、混合比和可变材料因子。

每一次使用者改变参数的时候，下面的窗口都会自动刷新：

图形、表格、电场、色彩曲线和监测曲线。

对话框显示如下。

在这个例子中，用户可以使用上下的按钮改变入射角，或者输入数字到按钮之间的文本框。

在更改

之后，所有的窗口将自动升级。

可以同时打开5个交互式窗口。

如果你选择“ShowRecordingControls”按钮，所有交互式的分析将会灵活的保存。

在点击“start”按钮之后，你的每个更改都将保存为一个图片。

参考下面的图片：

★灵活的保存

当TFCalc创建一系列图片的时候，图片会按顺序存储到一个GIF格式的文件中-一个存储图片的流行的格式。

创建这种灵活保存有两种方法：

（1）使用交互式分析保存图形、EFI图形、色彩或监控窗口的内容

（2）分析角度和波长的膜层。

接下来在图形菜单选项中会有一个新的命令：

SaveAnimationtoFile。

GIF文件可以在浏览器中查看。

★生产分析这个功能能够帮助决定镀膜设计的制造。

用户必须指定公差表现的不同目标，然后生产分析使用这些参数进行随机的公差扰动。

生产就是这些随机公差分析结果的百分比。

生产分析会给出一个图形结果，可以看出是哪个波长对公差失败贡献最大。

图片显示如下，在这个例子中，公差输入了两个连续的目标。

只有所有设计膜层的厚度都是波长的四分之一的整数倍，才有可能用TFCalc优化对话框中的“optimizesensitivity”选项来提高设计的生产。

★极限快速表现计算

TFCalc可以计算一个极限快速表现量GD（组延迟）,GDD（组延迟散射）和TOD（三阶散射）。

随着波数的相位的改变，仅有一阶、二阶和三阶派生。

单位是ps（picosecond）、ps^2和ps^3。

这些量可以用于反射和穿透、P和S的偏振光以及不同于P-S的光。

这些量使用数值派生来计算。

用户可以通过选择图形参数和表格参数对话框来显示它们。

★后方项位现在可以通过反面镀膜来计算和优化相位的移动。

这个功能在前后膜层都要控制的时候经常使用。

★分析参数的交互式设定

有两种方式来分析膜层的质量：

准直光或者锥角光。

在以前的TFCalc版本中，软件不能够记录膜层是如何分析的。

现在，这些准直光和锥角光的参数都定义在带有三个面板的一个对话框中，第一个面板是：

第二个面板是针对锥形角的：

进行锥角的计算很少会选择底部的对话框。

第三个对话面板是针对相位和颜色计算的。

以前这些参

数是针对所有膜层进行设定和应用的。

★相位可以用一个发光体存储一个发光体的数据可以包含波长函数的相位改变。

相位的信息对于设计膜层来控制相位的改变和它的派生来说非常重要。

如果光源的相位的改变不重要，应该将它设定为零。

★等效膜层的散射

当一个膜层被一个等效膜层所替代的时候，有时候需要知道这个等效膜层的散射是什么样的。

在“ComputeEquivalentStack”对话框中，散射对于所有的HLH和LHL算法进行计算。

★四个活动材料现在使用四个活动材料取代原来的三个。

★最小波长是0.1埃

这一点对于X光镀膜的设计者来说非常重要。

★敏感度分析：

各折射率独立变化在敏感度对话框中，用户可以选择折射率各自独立的变化。

此前，材料的折射率已经是变量；同一层的材料要有相同的折射率。

★带锥角的敏感度分析

当计算锥角平均（ComputeCone-AngleAverage）的时候，选择“AnalysisParameters”对话框，然后敏感度的计算会使用一个锥角光的计算。

注意这样会使分析的时间显著增加。

★敏感度的改变在敏感度对话框中，最小允许的相对公差为0.0001%。

优化

★锥角目标优化

TFCalc具有锥角照明的膜层计算的功能已经很多年了。

现在设计者仍然使用这一功能来优化锥角光的镀膜。

使用这个优化，设计者必须在窗口中输入锥角的目标，如下所示：

这个窗口可以通过从“Modify”菜单中选择“Targets-ConeAngle”来打开

★极限快速量的优化

在“Targets-Discrete”窗口中的一个新的选项是“Generateultra-fasttargets”。

它可以让设计者增加

GD、GDD和TOD的目标

★不同的目标和公差可以在一个文本文件中读取以前，所有的目标都是在各自得文件中读取。

现在一个目标文件具有三个栏：

波长（wavelength）、目标值（targetvalue）和公差（tolerance）。

如果没有公差栏，公差将使用1.0。

下面为一个公差文件的部