摘要

熱鏡能夠透過可見光，同時反射超過90%的近紅外和紅外光，有效減少熱量進(jìn)入系統(tǒng)，防止因熱積聚而造成投影系統(tǒng)損壞，因此是投影系統(tǒng)中的理想選擇。

本案例中，采用多個周期的對稱膜堆作為初始結(jié)構(gòu)，通過拓寬截止帶和減小通帶波紋，設(shè)計出一種在0°入射使用的熱鏡。

應(yīng)用場景

設(shè)計一個熱鏡，目標(biāo)是在400-700 nm通帶內(nèi)平均透射率>98%,在740-1050 nm截止帶內(nèi)平均透射率<1%。

設(shè)計結(jié)果

  

設(shè)計結(jié)果如圖所示，0°入射時，通帶平均反射率>98%, 截止帶平均反射率小于1%，滿足設(shè)計指標(biāo)。

設(shè)計流程

初始結(jié)構(gòu)是一個對稱膜堆：（0.5L H 0.5L)^15。

  

使用公式工具構(gòu)建了上述膜系作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，右圖展示了其在可見光波范圍內(nèi)0°入射時的光譜。可以看出此時通帶波紋較大，截止帶的寬度也不達(dá)標(biāo)。

關(guān)于公式工具的更多信息:  Tutorial: Formula Tool

  

使用光譜圖中的“項目合并”功能，可將兩個中心波長不同的膜系進(jìn)行疊加，并預(yù)覽合并后的光譜響應(yīng)，從而實現(xiàn)截止帶的拓寬。圖中的藍(lán)色曲線為合并后的光譜結(jié)果，可見截止帶寬度得到了顯著提升。

關(guān)于項目合并功能的更多信息:  Tutorial: 多項目光譜對比與項目合并

膜堆疊加后的項目如上圖所示，可以看到此時的截止帶已經(jīng)滿足了指標(biāo)，但通帶平均透射率仍不達(dá)標(biāo)且有較多波紋。

將第 6 至第 26 層以及 37 至 57 層的膜厚進(jìn)行鎖定，鎖定后這些層在優(yōu)化過程中將保持不變。僅保留靠近入射介質(zhì)，兩個膜堆間的膜層以及靠近基底的膜層作為匹配層參與優(yōu)化，以在不影響截止帶性能的前提下，有效降低通帶波紋

通過 Nelder-Mead 算法優(yōu)化第 1–5 層、第 27–36 層及第 58–62 層的厚度，以在 400–700 nm 范圍內(nèi)、正入射條件下最大化透射率。

關(guān)于優(yōu)化的更多信息:  Tutorial: Optimization Workflow

  

優(yōu)化后的通帶波紋明顯減小，且平均反射率大于98%，滿足設(shè)計要求。