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《合肥工业大学》 2006年
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光学薄膜优化设计的实现

宋玲玲  
【摘要】:现代光学工程中,光学薄膜具有重要地位,可以说,没有光学薄膜,就没有当今许多复杂的高性能的光学仪器、光电子器件以及各种光电系统。随着科学技术的发展,特别是在光通信与信息显示技术的牵引下,对研制各种类型的光学薄膜提出了更高、更新的要求,传统的光学薄膜设计技术也面临着严峻的挑战。不仅对光学薄膜的光谱特性提出各种不同的要求,而且所需要的膜系层数日益增大,设计要求超出传统的解析设计所具备的能力。近年来,计算机的发展和普遍使用,为应用最优化数值方法进行最优化设计提供了有力的硬件条件。 本文在学习最优化设计理论、光学薄膜理论的基础上,介绍了四种光学薄膜优化设计的算法——鲍威尔算法、单纯形法、遗传算法和针法。文中着重阐述了遗传算法理论基础、运算过程及其基本实现技术,并通过在MATLAB6.5.1环境下对遗传算法进行编程,实现了光学薄膜遗传算法优化设计的功能。同时本文对液晶平板显示(LCD)的结构进行了研究,阐述了通过插入减反膜来优化LCD的机理,分析并总结了所插入减反膜的光谱特性。构造评价函数和适应度函数,运用遗传算法,成功地设计出了波长范围内在可见光区400nm~650nm和450nm~750nm的两种减反膜,最高剩余反射率降到0.5%以下。并且与针法进行了比较,结果表明遗传算法是一种有效的算法。 目前我国光学薄膜膜系优化设计工作还处于探索阶段,光学薄膜的设计是薄膜技术发展的一个基础环节,因此很有研究的价值。膜系优化设计的一个难点就是以膜系结构为参数的膜系评价函数是一个非常复杂的多峰值非线性函数,优化过程中极易陷入局部极值,使优化不能进行。这样,将具有全局搜索能力的遗传算法运用到膜系优化设计中,是对光学薄膜优化设计做了一个有益的尝试。
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