自适应遗传退火算法在薄膜椭偏测量中的应用

将自适应遗传模拟退火混合算法应用于薄膜椭偏测量的反演问题中.由于模拟退火算法的基本思想是跳出局部最优解而得到全局最优解,因此将模拟退火思想引入到遗传算法,遗传算法和模拟退火算法相结合,组建自适应遗传模拟退火算法,从而综合了全局优化和局部搜索的特点,并通过模拟计算,验证了此方法在薄膜椭偏测量问题中的可行性及有效性,为解决...     

透明衬底透明膜椭偏数据处理分析

为了解决迭代法在反演透明衬底透明膜找偏参量时的出错问题,采用理论与实验相结合的方法,对透明衬底透明膜椭偏数据处理进行了理论分析和实验验证,找到了当薄膜折射率接近衬底折射率时,椭偏数据反演就会出错的原因。据此提出了分段遍寻迭代搜索法,以LABVIEW为开发工具,成功设计和编写了相应的数据处理程序,最后对一些样品进行了实际测量反演并与文献结果作了比较。结果表明,该程序能正确反演透明衬底单层透明膜的参量,并具有反演速度快、精确度可达0.03nm、稳定性好等特点。     

光散射模型参量反演中的遗传模拟退火算法

为了研究遗传模拟退火算法在光散射模型参量反演中的迭代搜索性能问题,分别采用遗传模拟退火算法和单一遗传算法迭代搜索了几种介质的双向反射分布函数模型的相关参量。将两种算法的反演结果与在特定激光波长下的双向反射分布函数实验数据进行了对比,通过理论分析和实验验证,取得了两种算法所得到的拟合值,两种拟合值都与实验数据吻合得较好;同时比较了遗传模拟退火算法和单一遗传算法在迭代次数、计算时间和均方误差等之间的差异。结果表明,两种算法在不同介质表面双向反射分布函数模型参量反演时都可以得到满意的结果,且前者优化效果更优。这一结果对研究不同算法的迭代搜索性能是有帮助的。     

光散射模型参量反演中的遗传模拟退火算法

为了研究遗传模拟退火算法在光散射模型参量反演中的迭代搜索性能问题,分别采用遗传模拟退火算法和单一遗传算法迭代搜索了几种介质的双向反射分布函数模型的相关参量.将两种算法的反演结果与在特定激光波长下的双向反射分布函数实验数据进行了对比,通过理论分析和实验验证,取得了两种算法所得到的拟合值,两种拟合值都与实验数据吻合得较好;同时比较了遗传模拟退火算法和单一遗传算法在迭代次数、计算时间和均方误差等之间的差异.结果表明,两种算法在不同介质表面双向反射分布函数模型参量反演时都可以得到满意的结果,且前者优化效果更优.这一结果对研究不同算法的迭代搜索性能是有帮助的.     

椭偏法测光栅参数的可行性理论研究

提出一种新的光栅测试方法-利用椭偏仪测量光栅的基本参数，同时将求解优化问题的正单纯形法用来反演光栅的椭偏方程。首先假设一种光栅模型，计算出不同入射角的椭偏参数（△,φ),然后加入偏差量不同的高斯噪声，把加入噪声后的值（△m,φm）作为模拟测量值，采用正单纯形法进行求解，验斑点得知由这种方法求得的光栅参数接近假设的光栅参数值。反演结果表明，在扩大搜索范围时，仍可以在一定精度范围内得到准确解，这就在理论上验证了用椭偏仪测试光栅参数的可行性。     

基于模式理论光栅椭偏参数反演的数值模拟

将一种广泛用于求解系统优化问题的方法——正单纯形法，求解光栅的椭偏方程。首先，利用求解光栅的傅立叶模式理论对TE和TM波的复反射系数进行求解。然后计算出其相应的椭偏参数(△，Ψ)，并在该值的基础上加入不同偏差的随机高斯噪声，将加入噪声后的值(△m，Ψm)作为模拟测量值。最后使用优化算法进行反演。通过对几种常用面形光栅椭偏参数的数值模拟，一方面表明傅立叶模式理论计算光栅的椭偏参数不仅精度高。而且速度快；另一方面表明利用正单纯形法得到的光栅参数值很接近于正演时假设的参数值，从而从理论上证明了利用椭偏法测量光栅各种光学参数的可行性。     

用单纯形模拟退火混合算法反演地声参数

提出了一种基于下降的单纯形算法和模拟退火算法的混合优化算法用于反演地声参数。下降的单纯形方法对于目标函数的梯度信息相当敏感,因此在参数空间中能迅速地移向极小点,但由于它只能向下移动,因而往往易陷入局部极小且依赖初始条件。而模拟退火算法使用随机选取的目标函数值在参数空间中搜索最佳答案,其结构有利于从局部极小中跳出,但是由于它不能利用目标函数的梯度信息因而对参数空间的搜索效率很低。混合方法结合了下降的单纯形方法与快速模拟退火方法这二者的优点,能更有效、更迅速地获得全局最优点。     

射频溅射生长的氮化硅膜的椭偏光谱测量

本文提出一种处理数据的方法,以解决利用两个椭偏测量值ψ、△,求解两个以上未知参量,得到了在本实验条件下生长的氮化硅膜的实在折射率及其色散,以及氮化硅膜的生长率.实验结果还表明,氮化硅与硅衬底间存在一界面层,     

偏振光斯托克斯参量的测量和应用

斯托克斯参量可全面描述光束的偏振态,分析了偏振光的斯托克斯参量的意义及其测量方法.通过测量纳米级薄膜样品的入射和反射偏振光的斯托克斯参量,求得椭偏参量Ψ和△,然后求得薄膜样品的厚度和折射率.实验表明,该方法适用于任何偏振态的入射和反射偏振光,测量系统构建较容易,测量结果与目前常用的椭偏消光法接近.     

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪非线性误差分析

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪是一种重要的光偏振态实时测量技术。为了提高测量系统的精度、降低误差,采用外差干涉光路分析和数值模拟的方法,理论推导了透射式马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪光路的误差公式。结果表明,光源偏振的椭圆化程度,偏振分光棱镜消偏比及倾斜都能引起测量误差;同误差参量下待测光束不同的椭偏比和s,p分量相位差得到的测量误差不同;马赫-曾德尔外差干涉仪的误差结果与迈克尔逊外差干涉仪相近。     

光学薄膜参数测量方法研究

为了研准确性和效率更高的膜层光学薄膜参数测量方法,对优化膜系结构和改进制备工艺都有重要的指导作用.论文在研究传统测量方法基础上,将包络线法与全光谱拟合反演法相结合,提出了一种新型的光学薄膜参数测量方法.该方法将采用包络线法计算的单层膜光学薄膜参数近似值作为参考,设置全光谱拟合反演法优化搜索的上下限,结合适当的评价函数构建计算物理模型,并选用综合优化算法求解获得待测膜系各膜层的光学薄膜参数.最后设计TiO2、SiO2单层膜和膜系为:G|0.5HLHL0.5H|A(H-TiO2,L-SiO2)的多层膜进行测量验证,并分析了该测量方法的效率准确度、稳定性等.     

Use of ellipsometry to characterize the surface of HgCdTe

Ellipsometry is a sensitive, rapid, and nondestructive optical technique for characterizing materials, especially surfaces and films. By measuring the change in the state of polarization of a light beam reflecting from the sample, one may infer certain characteristics of the sample. We present a review of the applications of ellipsometry to HgCdTe and related materials. The fundamentals of the technique are discussed briefly and the optical parameters at the wavelength 6328A for several materials of interest to infrared technology are listed. The emphasis of this paper is on the interpretation of the ellipsometric data, expressed in terms of the usual parameters Ψ and Δ obtained at a single wavelength. Methods and limitations of the analysis of single films, both nonabsorbing and absorbing, are discussed. Examples of an acceptance window for process monitoring are presented. The ellipsometric signatures of amorphous Te films and microroughness are described, along with a graphical method for interpreting the readings from very thin films. Spectroscopic applications and in situ monitoring of molecular beam epitaxial growth processes are briefly reviewed.     

SiO2薄膜折射率的准确拟合分析

精确的光学常数对于设计和制备高品质的光学薄膜非常重要,尤其是那些光学性能对折射率变化敏感的薄膜。SiO_2是一种常用的低折射率材料,因与常用基底折射率相近使其准确拟合有一定难度。实验通过离子束溅射制备了SiO_2单层膜。考虑测量时的误差和基底折射率的影响,采用透射率包络和反射率包络得到了SiO_2的折射率,并用所得折射率进行反演来对这两种途径在实际测量拟合过程中的准确性进行比对。分析表明,剩余反射率在实际的测量过程中误差更小,直接用测量镀膜前后基片的剩余反射率值可以更简便更准确地得到SiO_2的折射率,能达到10~(-2)的精度。     

含氢非晶碳膜 （a-C:H）红外光学特性的研究

采用端部霍尔离子源在硅基底上制备了含氢非晶碳膜（a-C:H），并测量了4 000~1 500 cm-1的红外透射光谱。基于单层薄膜的透射关系，获得了仅有六个拟合参数的光学常数计算模型。利用该模型，可以同时获得薄膜在宽波段范围内的光学常数和厚度:折射率的最大值为1.94，消光系数的最大值为0.014 9，拟合薄膜厚度为617 nm 。     

SiO2和ZrO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

用溶胶-凝胶工艺在碱性催化条件下,采用旋转镀膜法在K9玻璃上分别制备了性能稳定的单层SiO2薄膜与单层ZrO2薄膜。用反射式椭圆偏振光谱仪测试了薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,获得了溶胶-凝胶SiO2与ZrO2薄膜在300~800 nm波段的色散关系。用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透射率,并与用椭偏仪换算出来的结果相比较;用原子力显微镜观察了薄膜的表面微结构,并讨论表面微结构与薄膜光学常数之间的关系。分析结果表明,Cauchy模型能较好的描述溶胶-凝胶薄膜的光学性能,较详细的得到了薄膜的折射率,消光系数等光学常数随波长λ的变化规律;薄膜光学常数的大小与薄膜的微结构有关。     

转动喇曼雷达双光栅单色仪透过率函数的算法

双光栅单色仪的透过率函数对转动喇曼激光雷达回波信号的模拟计算、温度反演灵敏度的分析、温度反演公式的选择等具有重要作用。为了研究双光栅单色仪透过率函数的算法,采用一个变量把衍射光斑占出射光纤横截面积的比表示出来,然后利用光斑与光纤横截面是相离、相交还是相切的关系给出了透过率函数,对532nm的双光栅单色仪的透过率函数进行了理论分析与实验研究。结果表明,532nm双光栅单色仪的透过率曲线的中心波长分别为529.0nm,530.3nm,533.8nm和535.1nm,带宽为0.48nm,模拟的回波信号与实测回波信号基本重合,双光栅单色仪透过率函数的计算方法是正确的。     

双FBG燃料棒温度、应变与振动同步测量研究

压水核反应堆堆芯结构设计中通常需要借助模型实验装置验证其热工特性。其中,对装置内的电加热仿真燃料棒进行温度、应变和振动同步测量是研究堆芯棒束通道水力学参数的重要环节。针对传统检测方法抗电磁干扰能力弱、体积较大,且只能实现单参数测量等问题,本文基于双光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)光纤传感法对此进行了研究,首先通过光纤封装的优化设计,改变棒体上两FBG的波长漂移系数,实现应变、温度传感的可靠解耦,解决两者的测量串扰问题;然后对FBG中心波长进行动态采集,在频域上分析了燃料棒的振动特性,最终实现三种参数的精准测量。实验表明,在流动水浴环境下,该方法可观察到不同流速下流致振动幅度存在明显的单调增长,对棒体表面温度和应变的测量误差均低于0.5%,可为反应堆研究设计提供可靠的数据支撑。     

Fluorescence Modulation in Polymer Bilayers Containing Fluorescent and Photochromic Dopants

We have identified viable operating principles for the modulation of optical signals under the influence of optical stimulations. They are based on the overlap between the emission bands of a fluorescent compound and the absorption bands of one of the two forms of a bistable photochromic switch. Under these conditions, the photoinduced interconversion of the two states of the photochrome modulates efficiently the emission intensity of the fluorophore. We have implemented this mechanism for intermolecular fluorescence modulation with multilayer structures. They consist of two quartz plates sandwiching two overlapping polymer layers. One of the polymers is doped with a fluorescent benzofurazan. The other contains a photochromic spiropyran. The multilayer assembly is operated with two light sources. One of them is centered at the excitation wavelength of the fluorophore, where neither of the two states of the photochrome absorbs. The other light source is switched between ultraviolet and visible wavelengths to induce the interconversion between the two states of the photochrome. The light emitted by the fluorescent component has to propagate through the photochromic layer before reaching a detector. It can do so efficiently for only one of the two states of the photochrome. It follows that a measurement of the light intensity reaching the detector can read the state of the photochromic switch, which in turn is written and erased with optical stimulations. Thus, our strategy for all‐optical processing can be used to store and retrieve binary digits, as well as to implement optical inversion, with the aid of engineered molecule‐based components.     

Characterization of organic thin films for OLEDs using spectroscopic ellipsometry

We report the optical characterization of thin, evaporated organic films used in fabrication of organic light emitting diodes (OLEDs): N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methyl-phenyl)-l,l'biphenyl-4,4'diamine,or TPD,andtris(8-hydroxy)quinolato aluminum, or Alq3. In particular, we have obtained and analyzed spectroscopic eliipsometry (SE) data using a multi-sample approach, to determine the optical constants for Alq₃ and TPD films over the wavelength range 250-850 nm. We show that bi-layer Alq₃/TPD films on Si can be analyzed for individual layer thicknesses, even though the refractive index is nearly identical for these films in the visible region. Simulations of in situ monitoring are also presented, which show sub-nm thickness resolution for organic layer growth on a Si monitor wafer. SE has great utility for process control, either by ex situ or in situ thickness measurement.