摘要
热镜能够透过可见光,同时反射超过90%的近红外和红外光,有效减少热量进入系统,防止因热积聚而造成投影系统损坏,因此是投影系统中的理想选择。
本案例中,采用多个周期的对称膜堆作为初始结构,通过拓宽截止带和减小通带波纹,设计出一种在0°入射使用的热镜。
应用场景
设计一个热镜,目标是在400-700 nm通带内平均透射率>98%,在740-1050 nm截止带内平均透射率<1%。
设计结果
设计结果如图所示,0°入射时,通带平均反射率>98%, 截止带平均反射率小于1%,满足设计指标。
设计流程
初始结构是一个对称膜堆:(0.5L H 0.5L)^15。
使用公式工具构建了上述膜系作为基础结构,右图展示了其在可见光波范围内0°入射时的光谱。可以看出此时通带波纹较大,截止带的宽度也不达标。
关于公式工具的更多信息: Tutorial: Formula Tool
使用光谱图中的“项目合并”功能,可将两个中心波长不同的膜系进行叠加,并预览合并后的光谱响应,从而实现截止带的拓宽。图中的蓝色曲线为合并后的光谱结果,可见截止带宽度得到了显著提升。
关于项目合并功能的更多信息: Tutorial: 多项目光谱对比与项目合并
膜堆叠加后的项目如上图所示,可以看到此时的截止带已经满足了指标,但通带平均透射率仍不达标且有较多波纹。
将第 6 至第 26 层以及 37 至 57 层的膜厚进行锁定,锁定后这些层在优化过程中将保持不变。仅保留靠近入射介质,两个膜堆间的膜层以及靠近基底的膜层作为匹配层参与优化,以在不影响截止带性能的前提下,有效降低通带波纹
通过 Nelder-Mead 算法优化第 1–5 层、第 27–36 层及第 58–62 层的厚度,以在 400–700 nm 范围内、正入射条件下最大化透射率。
关于优化的更多信息: Tutorial: Optimization Workflow
优化后的通带波纹明显减小,且平均反射率大于98%,满足设计要求。
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