Filmaster V6.0
光学薄膜设计分析软件用户说明书
2019年10月版
版权所有，未经许可不得翻印
一、概 述
Filmaster V6.0光学薄膜设计分析软件是根据国内外镀膜技术的最新进展由北京同生科技有限公司结合自身多年镀膜优势自主研发的光学薄膜设计分析软件。
产品特点：
1、功能全面
能够分析膜系各种特性；能够使用多种参数进行膜系设计；能够指导加工生产。
2、方便易用
界面友好，操作简单明了，经过简单培训即可完全掌握。
3、更加适合中国用户
全中文界面，充分考虑生产实际需要，更加适合国内用户使用。
产品功能：
膜系分析：
1、计算含吸收和色散的膜系反射率、透射率、吸收率、反射和透射相移（对P分量和S分量可单独查看），R偏振度、T偏振度，反射和透射相位差；
2、膜料库存储有多种常用膜料的光学常数，用户可以修改、添加新的膜料；
3、膜系库可以存储用户优化设计的膜系以及常用膜系；
4、可以方便地更改膜系各种参数，软件实时显示光谱特性的变化，可编辑的参数包括入射、出射介质折射率，膜料折射率、膜层厚度，入射角度，起始波长、参考波长、终止波长等；
5、通过改变入射角度可以对以锥角入射的膜系进行分析；
6、膜系最多层数200层，最多使用6种材料（如有特殊需要，可以进一步增加）；
7、膜系结构输入可以使用公式，如“5(HL)”表示“HLHLHLHLHL”；
8、膜系分层特性计算，指导单波长监控。
膜系设计：
1、使用Needle-Tunneling方法进行全局优化，无须输入初始结构；
2、可以给出初始结构进行优化；
3、最多200层，6种膜料；
4、膜料可以考虑色散，也可以直接给定N、K值，还可以给定折射率范围；
5、折射率可以参与优化；
6、使用模式轮换法，单纯型法等多种方法进行局部优化；
7、可以优化参数包括：Rs,Rp,R偏振度,R,Ts,Tp,T偏振度,T, φRs, φRp,R相移差，φTs, φTp,T相移差，可以同时对不同角度、波长、参数进行优化，可以设置不同权重，优化过程中可以改变优化目标的各个参数；
8、参数的最大、最小和平均值可以计算并显示；
9、可以做结构叠加，往往会有意想不到的结果；
10、对膜层的厚度可以加以限制，对超出限制的极薄层可以自动合并。
系统要求：
推荐使用WINDOWS 7及以上操作系统，软件为正版软件，只能安装在CPU ID匹配的计算机上。
二、软件安装
1、首先，将Film目录直接拷贝到C盘目录下；
2、其次，运行builds Setup\Volume\SETUP.exe软件，程序执行自动安装，按照提示操作即可；
3、运行、操作Filmaster软件。
三、软件操作
软件由膜系设计分析、优化两大模块以及相关的膜料库、膜系库等组成。软件为正版软件，只能安装在CPU ID匹配的计算机上。图1所示为软件主界面。
图1 Fimaster软件主界面
膜系计算
可以构造一种膜系，使其减少表面反射率从而增加透射率，或者增加表面的反射率；也可以实现部分波长区域高反低透，其余高透低反；或者实现不同的颜色等。认识一种膜系可以通过描述其作用的名称，如：太阳膜、低辐射膜、增透膜、高反膜、分光膜等来加以识别。图2为膜系计算界面。
图2 膜系计算
膜系计算界面功能丰富，主要完成膜系初始结构的建立、膜系相关计算参数的选择、膜系光学性能的允差分析、统计分析、模拟显示、分层特性和监控方案等功能。计算含吸收和色散的膜系反射率、透射率、吸收率、反射和透射相移（对P分量和S分量可单独查看），R偏振度、T偏振度，反射和透射相位差；计算下反射和透射的表观颜色。
1、膜系设计
1.1初始结构的建立
图3 输入膜系结构
HLHL：表示4层膜系，每一层的光学厚度系数为1，每一层的几何厚度为所选膜料参考波长的几何厚度，镀制顺序为：TiO2—SiO2—TiO2—SiO2；
输入重复性结构可以使用快捷方式，如：输入HL2(0.5HL0.5H)L膜系结构，系统自动分解成HL0.5HL0.5H0.5HL0.5HL共9层的一个膜系；
可以使用‘截断膜系。如：输入“HL1.2H0.95LHLHLHL”，是一个10层膜，如果用户需要查看镀膜过程中光谱曲线的变化，可以使用 ’将膜系截断。如需查看前3层镀完的光谱理论曲线，则在1.2H后插入’即可。“HL1.2H’0.95LHLHLHL”，注意：在（）内不可以使用该功能。如：“5（HL’H）HL”将导致错误。该功能在做膜系镀制误差分析时常用。如镀制上述膜系，在第三层上，实测曲线与理论曲线误差较大，则可以将第三层以后的膜系截断，然后调整前三层的厚度和折射率，找出误差原因。
HL300MHL1.2H: 表示6层膜系，每一层的信息如表1所示。
图1
光学厚度和几何厚度转换公式如下
式中：n是折射率，d是几何厚度，m是光学厚度系数，λ是参考波长
1.2膜料的选择
如图4所示，膜料可以使用从膜料库中读取材料，也可以使用不考虑色散，直接输入的理想膜料。理想膜料和考虑色散的膜料在同一个膜系中可以混用。如果选择了膜料，（膜料名文本框中有膜料名），左边的N,K值显示的是参考波长的值；如果未选用膜料，可以直接输入理想膜料N、K值。点击
图4 膜料参数
图5 膜料库界面
1.3膜系基本参数设置
如图6所示，膜系其它参数还包含入射介质、出射介质、入射角度、起始波长、终止波长和参考波长等。其中:入射介质：光线入射方介质的折射率；出射介质：光线出射方介质的折射率；入射角度：光线入射方向与膜层法线的夹角； 起始波长：需要计算的波长范围的起始点；终止波长：需要计算的波长范围的结束；参考波长：输入膜系结构时光学厚度系数与几何厚度转换时使用的波长；
图6 基本参数
2、膜系计算显示
可以同时查看多种数据曲线，只需选中复选框即可。选中的复选框所显示的颜色与曲线颜色相对应。
图7 选择要计算的光学特性
如图8所示，左边图形横坐标表示波长，纵坐标表示数值，均可在坐标的起始点和终点处输入更大或更小的数值达到坐标缩放的目的。可以同时显示Rs,Rp,R,Ts,Tp,T,A以及反射、透射相移，和反射偏振度，透射偏振度，反射相移差，透射相移差。图示的绿线是可用鼠标拖动的游标，移动游标就可以查看当前位置的波长和数值。
计算出表观颜色和颜色参数如Y、x、y、L*、a*、b*等，图8右上部分所示。
可以得到膜系的每一层的集合厚度，图8右下部分所示。
图8 计算结果
3、膜系允差分析
通过实时调节膜系的参数，可以得到光谱特性的变化趋势。可调节参数包括：
更改膜系结构然后用鼠标点击空白处，则光谱图自动改变为最新输入的膜系结构光谱曲线；
连续微调每一层的几何厚度，可以模拟实际镀制时几何厚度的监控误差对膜系的最终影响以及每一层的几何厚度对膜层的贡献；
连续微调膜料的折射率和吸收值，可以模拟出膜料光学常数的变化对膜系的影响；
通过改变参考波长，可以改变膜系所有膜层的几何厚度。
4、查看数据
点击“查看数据”按钮，出现查看数据设置界面图9，可以查看所有数据并导出、打印结果图10。
图9 选择查看数据范围
图10查看数据
5、统计分析
点击“统计分析”按钮，出现统计分析查看界面图11。
图11 统计分析
6．模拟显示
图12 模拟显示
点击“分层特性”按钮，首先出现输入膜层范围界面图13，选择监控方式、监控片参数、监控波长、入射角度、是否换片等膜系参数；然后点击“显示”按钮，进入分层特性界面图14。分层特性计算按照指定波长以及入射角度模拟单波长监控曲线。可以用游标得到每1nm的几何厚度对应的光度值。仿真的是单波长监控的镀制过程。
7、分层特性
点击“统计分析”按钮，出现统计分析查看界面图11。
图13 输入膜层范围
图14分层特性
8、其它功能
打开、保存、打印膜系等功能。
膜系优化
膜系优化可以给出初始结构，也可以不给初始结构。
优化过程如下：
图15 约束条件
膜系优化的第一个界面输入膜系优化的各种约束参数，如图15所示。膜系优化可以有3种方式，给定初始结构，无初始结构以及无初始结构，但限定膜系层数。评价函数可以选择2次方、4次方和8次方的方式，一般选择2次方方式。最小厚度和最大厚度限定所有膜层厚度范围；可以对每一层单独限制是否优化，是否规整以及厚度范围；膜料折射率可以参与优化，需要给定折射率范围。图16所示为优化目标输入界面。可以设置连续区间和单点目标，可以有不同角度，如图：
图16 目标输入
图17
图17表示：
400-520nm，步长为1nm，角度为0，Rs=0；权重为1
400-520nm，步长为1nm，角度为0，Tp>98%,权重为1
530-700nm，步长为2nm，角度为3，Tp>98%,权重为1
图18
下面介绍各按钮功能：
增加膜层：使用Needle-Tunneling方法增加膜系层数，全局寻优
优化：使用模式轮换法、单纯型法等寻找局部极值
合并膜层：去除极薄膜层，在局部优化之后使用
膜系叠加：将现有膜系结构叠加到膜系上，并调整
改变初始结构：对无初始结构的方式，改变缺省初始结构
统计分析：统计给出在给定波长范围内，Rs,Rp,R,Ts,Tp,T,A的最大值、最小值、平均值以及所在波长
膜系存储：储存优化结果
数据查看：以表格的方式显示膜系光谱特性
膜系结构：查看膜系结构，显示每一膜层的材料、光学厚度、几何厚度
上一步：在优化过程中可以随时返回目标输入界面修改、添加优化目标
四、软件升级
北京同生科技有限公司对所有用户提供免费升级服务。
Filmaster软件升级是指版本后1位数字的变化，第一位数字的变化表示我公司的软件改版。
五、质量保证
如果用户在使用本公司生产的产品时，对用户造成伤害或损失，本公司只承担与本公司产品有关的最直接责任，并且对因此造成的所有损失的赔偿额不超过购买本产品的合同总额。
本说明书北京同生科技有限公司拥有最终解释权。
