基于透射光谱的类金刚石膜光学参数反演

为解决光谱反演法确定透明固体光学常数的一些问题,如存在反演误差、计算耗时等。本文基于传统的双厚度透射率模型,建立了厚度满足整数比的两个光谱透射率方程。通过代数运算获得了与消光系数有关的多项式方程,求解并选择大于0小于1的实数根来计算消光系数;然后求解关于界面反射率的一元二次方程,选择大于0小于1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中,新方法没有反演误差、迭代计算耗时及多值问题。作为应用示例,利用已知文献中的双厚度透射率实验数据计算了CaF₂和Si的光学常数,并和文献的结果进行了比较。结果表明,新方法优于传统的光谱反演法,新方法为透明固体光学常数的高精度确定提供了新选择。     

MEH-PPV和PFO发光薄膜的光学常数和厚度测定

采用单反射率曲线拟合的方法,测定了聚合物电致发光器件(PLEDs)巾常用的发光聚合物poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene](MEH-PPV)和poly(9,9-dioctylfluoreny-2,7-diyl)(PFO)的光学常数和薄膜厚度.基于Forouhi-Bloomer(FB)色散模型,拟合得到了两种聚合物在可见波段的光学常数以及薄膜厚度.折射率和光学带隙的拟合结果符合文献报道的数值,各薄膜物理厚度的拟合值同样符合台阶仪的测量值,两者偏差小于4%.最后,对反射率测量过程中薄膜表面散射引起的损失对拟合结果的影响进行了讨论.     

用透过率测试曲线确定半导体薄膜的光学常数和厚度

介绍了一种简单而准确地确定薄膜光学常数和厚度的方法.借助于Forouhi-Bloomer物理模型,用改进的单纯形法拟合分光光度计透过率测试曲线,获得半导体薄膜的光学常数和厚度.对射频磁控溅射和直流反应溅射制备的玻璃基板上的α-Si和ZnO薄膜进行了实验,拟合的理论曲线和实验曲线吻合得非常好.计算得到的结果与文献报道的结果和台阶仪的测量结果一致,误差小于4%.该方法对无定形或多晶的半导体薄膜都适用,也可以用于计算厚度较薄的薄膜.     

非均匀介质的光学常数

提出了一种计算非均匀介质光学常数的新方法,该方法仔细地考虑了光在非均匀介质中的吸收和散射.研究了非均匀介质层的厚度、介质中颗粒粒径、衬底反射性能等对介质光学常数的影响.这种研究将有利于同有关的测量实验结合和比较.     

用透过率测试曲线确定半导体薄膜的光学常数和厚度

介绍了一种简单而准确地确定薄膜光学常数和厚度的方法．借助于Forouhi-Bloomer物理模型，用改进的单纯形法拟合分光光度计透过率测试曲线，获得半导体薄膜的光学常数和厚度．对射频磁控溅射和直流反应溅射制备的玻璃基板上的α-Si和ZnO薄膜进行了实验，拟合的理论曲线和实验曲线吻合得非常好．计算得到的结果与文献报道的结果和台阶仪的测量结果一致，误差小于4%．该方法对无定形或多晶的半导体薄膜都适用，也可以用于计算厚度较薄的薄膜．     

利用复合型算法确定薄膜光学常数和厚度

提出了一种确定单层薄膜的光学常数和几何厚度的计算方法。通过讨论基于Fresnel的光学解析式,采用复合形法拟合分光光度计测得的反射率曲线,获得最优化的薄膜光学常数和厚度。然后采用此方法对理论模型薄膜加以验证,所得光学常数和厚度的最优解具有很好的一致性。此方法消除了单纯形法求解过程中存在的顶点退化问题,在整个优化求解过程中不需要初始值的输入,又由于考虑了约束条件,增加了显式和隐式方程约束,大大简化了计算和搜索范围,提高了收敛速度和计算精度。     

激光雷达测量大气气溶胶光学厚度方法研究

介绍一种激光雷达常数标定和气溶胶光学厚度(AOD)测量的新方法.利用太阳辐射计,获得大气气溶胶的光学厚度,激光雷达可以获得35～40 km高度的回波信号,在这一高度区间可忽略气溶胶的存在,大气模式可以提供大气分子散射系数,根据激光雷达方程计算出激光雷达常数.反之,标定激光雷达常数后,根据激光雷达方程,以激光雷达35～40 km的大气分子后向散射回波信号来确定气溶胶的光学厚度.激光雷达测量结果与太阳辐射计的测量结果一致性较好,说明该方法是可行的.这种新方法既可以用于白天的气溶胶光学厚度测量,也可以用于夜间测量.     

基于MODTRAN的光波大气透射率模型设计

由于红外辐射等光波在地球大气中传输会受到大气吸收、散射等作用的影响,因此研究光波在大气中的传输特性成为了一项重要的课题。本文主要通过对可见光和红外波段光波在大气中传输机理的研究,建立透射率模型来反映大气对光波传输的衰减作用。通过仿真计算出各个波段的光波在大气中传输的衰减结果,并利用MODTRAN软件计算结果对透射率模型进行比较分析。研究结果表明：透射率模型和MODTRAN软件仿真所得光波的透射率都在40%~100%之间变化,且变化曲线趋势一致性较好。所得结果真实有效,对工程实际有一定的作用。     

基于透射光谱确定微晶硅锗薄膜的光学常数

结合多层结构模型以及柯西色散公式,给出一种由透射谱提取微晶硅锗(μc-Si1-x Gex:H)薄膜光学常数的Matlab方法。与Swanepeol方法、PUMA(pointwise unconstrained minimization approach)方法相比,Matlab法通过透射率极值的位置而非幅值计算折射率,能够避免幅值大小偏差所造成的影响,得到更准确的光学常数,拟合精度能提高1个数量级。计算所得不同Ge含量的光学常数表明,μc-Si1-x Gex:H在整个波长范围内有更高的吸收系数和折射率,并且二者随Ge含量增加而增加。由ASA(advanced semiconductor analysis)进一步计算表明,相对于μc-Si:H电池,当本征吸收层较薄时相同厚度的μc-Si1-x Gex:H电池从400nm开始即能表现出更高的量子效率(QE)响应,当本征吸收层较厚时相同厚度的μc-Si1-x Gex:H电池在近红外区域的QE响应依然优势明显。并且,在获得相同电流密度的情况下,μc-Si1-x Gex:H电池能够明显降低本征吸收层厚度,因而能够有效降低Si基薄膜太阳电池的制造成本。     

纳米薄膜的光学参数及厚度提取方法研究

采用磁控溅射法在玻璃基底上分别制备了不同厚度的单层TiO2、Au纳米薄膜和双层TiO2/Au纳米薄膜,并测量了这些薄膜的透射光谱.通过设计计算机程序拟合透射光谱;获取了薄膜的折射率和消光系数随波长的变化曲线以及薄膜的厚度.这种拟合方法是以非线性约束优化理论为基础的,具有透射光谱易测量、计算精度高等特点.     

基于ICCD光子计数的滤光片透过率测试

针对光经深截止滤光片衰减后,达到光子计数水平,其透过率难以用一般测量仪器测出的情况,设计了基于ICCD的光子计数成像系统,介绍了系统的工作原理,硬件组成和图像处理所涉及到的软件算法,给出了利用单位时间内透过的光子数计算透过率的计算方法,并对一给定的日盲滤光片进行了透过率测试.在特定波长范围内,测试结果的数值相对实际情况偏小,测试结果的数量级与实际一致,表明该系统的测试稳定性较高.经过分析,系统最小可探测到每秒钟几百个光子,可用于经滤光片衰减后达光子计数水平的滤光片透过率测试.     

基于全光谱拟合法的VO2薄膜光学常数计算

为实现对VO2薄膜光学常数的测量,本文在全光谱拟合法的基础上,首先利用导纳矩阵法推导出透射率T与薄膜厚度d、折射率n以及消光系数k的函数关系,然后利用单纯形法得到其优化函数.最后采用Matlab编程方法对低温态、高温态VO2薄膜的红外透射率进行了全光谱拟合,得到折射率和消光系数等VO2薄膜光学常数的拟合曲线.结果表明:拟合曲线与已有研究结果及实测曲线基本吻合.采用全光谱拟合方法得到的光学常数能较准确的对VO2薄膜进行描述,为最佳膜厚设计提供了依据.此外,为更简便地描述VO2薄膜的光学常数,本文还引入了Cauchy色散模型方程,对全光谱拟合方法得到的中远红外波段(2.5~15μm)的光学常数结果进行了拟合.     

双光路透射法测量浮法玻璃厚度研究

基于光的折射和透射原理,提出了一种测量浮法玻璃厚度的双光路透射法。该方法采用两个对称放置的线结构激光同时照射浮法玻璃,两束透射光经玻璃另一侧对称放置的双反射镜反射后再经透镜成像在图像传感器CCD的光敏单元上,利用Matlab对采集卡获取的线光带图像进行去噪处理,采用自适应边界阈值定位及灰度重心算法提取线光带图像中心像素,进而计算中心像素差,通过分析给出玻璃厚度与中心像素差变化量的关系式。通过对不同厚度的玻璃进行实验测量,结果表明双光路透射法测量精度高,能够满足玻璃厚度测量国家标准。     

利用星载多波长辐射计观测资料反演大气气溶胶光学厚度

本文提出了一个利用星载多波长辐射计的可见光和近红外通道观测资料反演气溶胶光学厚度的迭代方案。数值试验结果表明，该方案反演气溶胶光学厚度的误差小于10％。将该方案用于分析我国东南沿海上空NOAA－AVHRR观测资料，得到了较为合理的气溶胶光学厚度的空间分布。     

基于导频和多项式模型的信道估计

本文提出一种基于导频辅助、多项式近似和信号重建的信道估计通用方法,适用于高速移动环境.假定无线信道响应具有多项式特性,用两个或多个时隙的导频符号,估计出该时间段内任意符号时刻上的信道响应值.用仿真方法研究了WCDMA上行链路性能与移动台速度的关系、最佳多项式阶数和最佳时隙数,并与WMSA方法进行了比较.     

Determination of Optical Constant and Thickness for Thin Film by Using Improved FTM

A new method to determine the optical constant and thickness of thin films is proposed. Based on the Fresnel＇s optical expression, the improved flexible tolerance method（FTM） is employed in the case of a digital model of thin film to fit the curve of measured reflectance spectrum. The simulation results show a satisfactory correlation of the optical constant with the thickness of the target film. By taking the influence of nonlinear condition into account as well as more direct and indirect limitation, the precision and value-searching efficiency have been improved. Furthermore, the problem of dimension degradation, which exists in “Downhill Simplex”, has been successfully avoided. No initial input is needed for the procedure of optimization to achieve optical solution, which makes the whole processing of value calculation much more convenient and efficient.     

基于MODIS参数的卷云光学厚度计算方法

卷云光学厚度是对全球气候、地球辐射收支影响较大的云光学参数之一.在军事、大气科学等领域对卷云光学参数的求解算法有广泛的应用需求.应用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据求解卷云参数的算法,多采用卫星多通道数据,数据处理过程较为复杂.为解决这一问题,利用RT3模型结合MODIS云参数,模拟计算卷云反射率,建立卷云光学厚度查找表,设计简单算法,实现了卷云光学厚度的有效反演.对比卷云光学厚度反演结果和MODIS实际测得的数据,可得两者相关性达到0.97,验证了此算法下卷云光学厚度反演的可靠性.选取MODIS不同时间段的数据,分析了卷云光学厚度在不同时间、空间范围的变化情况,平均误差小于0.16,进一步验证了基于RT3模型的查找表反演卷云光学厚度的有效性.研究结果有助于实现全球范围内卷云光学特性的简单有效反演.