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一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法

閱讀：538發(fā)布：2020-05-08

專利匯可以提供一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深截止窄帶濾光片的高 精度 測試方法，該方法基于分光光度計對濾光片進(jìn)行測試，將分光光度計的測試參數(shù)作為變量，將多元線性回歸的方法引入到濾光片性能的評價。通過對多組數(shù)據(jù)的多元線性回歸，確定影響濾光片性能的關(guān)鍵測試數(shù)，得到濾光片的測試誤差。該方法對于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和光學(xué) 薄膜 元件的設(shè)計具有普適性。，下面是一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法，其特征在于，所述方法將深截止窄帶濾光片的樣品沉積在石英基底上，使用分光光度計進(jìn)行測試，所述方法包括如下步驟：
步驟1：首先選擇分光光度計的測試參數(shù)m-1個，分別記為變量x1、x2、……xm-1；
步驟2：在每個變量下選擇不同的參數(shù)，共n個參數(shù)，則定義測試參數(shù)變量的矩陣X如下：
步驟3：深截止窄帶濾光片的性能指標(biāo)Yi考核中心波長、峰值透過率、帶寬和截止帶深度，在此定義分別用Y1、Y2、Y3和Y4表示；
步驟4：上述的關(guān)系表征如下，基于數(shù)學(xué)的多元線性回歸的方法，矩陣β是需要多元回歸的矩陣：
步驟5：采用實驗設(shè)計的方法，確定測試實驗的相關(guān)參數(shù)，分別對設(shè)計的參數(shù)進(jìn)行實驗測試；
步驟6：對上述多元線性回歸進(jìn)行方差分析，檢驗測試結(jié)果Yi與測試參數(shù)X之間是否存在顯著的線性關(guān)系，通過檢驗假設(shè)的方法構(gòu)建檢驗統(tǒng)計量，在給定的顯著性水平α下，確定線性回歸關(guān)系的顯著性；
步驟7：進(jìn)一步進(jìn)行偏回歸系數(shù)的檢驗，提出對y值影響不顯著的參數(shù)x，最終確定Yi和X的多元線性回歸方程；對于深截止窄帶濾光片的測試而言，參數(shù)b0就是Yi的估計值，其余參數(shù)則是影響測試結(jié)果的誤差；
所述步驟1中，測試參數(shù)包括：積分時間、光強衰減比例、光闌孔徑和狹縫寬度。

說明書全文

一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法。

背景技術(shù)

[0002] 窄帶濾光片是光學(xué)成像系統(tǒng)的重要組成部分，隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展，窄帶濾光片廣泛應(yīng)用于資源探測、海洋探測、氣候觀測軍事偵查、天文觀測等方面，能夠有效降低背景噪聲信號影響，提高接收信號的信噪比，發(fā)揮著不可取代的作用。最近幾年，隨著閃電探測、高分辨率成像等技術(shù)的快速發(fā)展，對濾光片的帶寬要求越來越窄。比如在在閃電探測中，由于背景輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閃電信號，閃電信號往往會被淹沒在強大的背景輻射中，在光學(xué)系統(tǒng)中需要使用超窄帶濾光片(帶寬～1nm)在獲取閃電特征峰信號的同時濾去背景輻射，是提高閃電探測信噪比的有效手段。在工程研制中，深截止窄帶濾光片在鍍膜的過程中，受沉積方法、沉積條件和沉積參數(shù)等因素的影響，會引入各種誤差，使得其實測光譜特征參數(shù)與理論設(shè)計存在偏差，因而在濾光片制備完成后需對其光譜特性進(jìn)行測試，這些光譜特性參數(shù)包括了中心波長、帶寬、透射比、抑制帶寬度等，通?？梢酝ㄟ^測試濾光片的光譜透射比來計算得到這些參數(shù)。
[0003] 目前，分光光度計是進(jìn)行濾光片光譜透射比測試的最常用設(shè)備，但對于深截止超窄帶濾光片測試還存在很對問題，比如在測試超窄帶濾光片時由于光的非垂直入射會引入波長角漂誤差、積分時間長短會影響光譜透過率、數(shù)據(jù)間隔會影響光譜波形等，為了準(zhǔn)確分析超窄帶濾光片光譜特性及其差別，需將開展超窄帶濾光片的性能測試技術(shù)研究。
[0004] 綜上所述，在高精度光學(xué)元件發(fā)展的需求下，尤其是以為深截止、超窄帶濾光薄膜的應(yīng)用為背景，如何使用分光光度計精準(zhǔn)測試深截止窄帶濾光片的性能，成為高性能濾光片制造的瓶頸技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

[0005] (一)要解決的技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何基于分光光度計實現(xiàn)對深截止窄帶濾光片的性能評價。
[0007] (二)技術(shù)方案
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法，其包括如下步驟：
[0009] 步驟1：首先選擇分光光度計的測試參數(shù)m-1個，分別記為變量x1、x2、……xm-1；
[0010] 步驟2：在每個變量下選擇不同的參數(shù)，共n個參數(shù)，則定義測試參數(shù)變量的矩陣X如下：
[0011]
[0012] 步驟3：濾光片的性能指標(biāo)Yi考核中心波長、峰值透過率、帶寬和截止帶深度，在此定義分別用Y1、Y2、Y3和Y4表示；
[0013] 步驟4：上述的關(guān)系表征如下，基于數(shù)學(xué)的多元線性回歸的方法，矩陣β是需要多元回歸的矩陣：
[0014]
[0015] 步驟5：采用實驗設(shè)計的方法，確定測試實驗的相關(guān)參數(shù)，分別對設(shè)計的參數(shù)進(jìn)行實驗測試；
[0016] 步驟6：對上述多元線性回歸進(jìn)行方差分析，檢驗測試結(jié)果Yi與測試參數(shù)X之間是否存在顯著的線性關(guān)系，通過檢驗假設(shè)的方法構(gòu)建檢驗統(tǒng)計量，在給定的顯著性水平α下，確定線性回歸關(guān)系的顯著性；
[0017] 步驟7：進(jìn)一步進(jìn)行偏回歸系數(shù)的檢驗，提出對y值影響不顯著的參數(shù)x，最終確定Yi和X的多元線性回歸方程；對于深截止窄帶濾光片的測試而言，參數(shù)b0就是Yi的估計值，其余參數(shù)則是影響測試結(jié)果的誤差。
[0018] 其中，所述步驟1中，測試參數(shù)包括：積分時間、光強衰減比例、光闌孔徑和狹縫寬度。
[0019] (三)有益效果
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供一種基于分光光度計的深截止窄帶濾光薄膜的測試方法，其特征在于將測試參數(shù)作為影響測試結(jié)果的變量，通過多元線性回歸確定影響測試結(jié)果的關(guān)鍵參數(shù)，該方法可以用于截止度在1％以下、帶寬2nm以下的深截止濾光薄膜的測試。附圖說明
[0021] 圖1為深截止窄帶濾光薄膜的第一組測試結(jié)果示意圖。
[0022] 圖2為深截止窄帶濾光薄膜的第二組測試結(jié)果示意圖。
[0023] 圖3為深截止窄帶濾光薄膜的第三組測試結(jié)果示意圖。
[0024] 圖4為深截止窄帶濾光薄膜的第四組測試結(jié)果示意圖。
[0025] 圖5為深截止窄帶濾光薄膜的第五組測試結(jié)果示意圖。
[0026] 圖6為深截止窄帶濾光薄膜的第六組測試結(jié)果示意圖。
[0027] 圖7為深截止窄帶濾光薄膜的第七組測試結(jié)果示意圖。
[0028] 圖8為深截止窄帶濾光薄膜的第八組測試結(jié)果示意圖。
[0029] 圖9為深截止窄帶濾光薄膜的第九組測試結(jié)果示意圖。

具體實施方式

[0030] 為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0031] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種深截止窄帶濾光片的高精度測試方法，其包括如下步驟：
[0032] 步驟1：首先選擇分光光度計的測試參數(shù)m-1個，分別記為變量x1、x2、……xm-1；
[0033] 步驟2：在每個變量下選擇不同的參數(shù)，共n個參數(shù)，則定義測試參數(shù)變量的矩陣X如下：
[0034]
[0035] 步驟3：濾光片的性能指標(biāo)Yi主要考核中心波長、峰值透過率、帶寬和截止帶深度，在此定義分別用Y1、Y2、Y3和Y4表示，相關(guān)的定義參考光學(xué)薄膜原理的文獻(xiàn)；
[0036] 步驟4：上述的關(guān)系表征如下，基于數(shù)學(xué)的多元線性回歸的方法，矩陣β是需要多元回歸的矩陣：
[0037]
[0038] 步驟5：采用實驗設(shè)計的方法，確定測試實驗的相關(guān)參數(shù)，分別對設(shè)計的參數(shù)進(jìn)行實驗測試；
[0039] 步驟6：對上述多元線性回歸進(jìn)行方差分析，檢驗測試結(jié)果Yi與測試參數(shù)X之間是否存在顯著的線性關(guān)系，通過檢驗假設(shè)的方法構(gòu)建檢驗統(tǒng)計量，在給定的顯著性水平α下，確定線性回歸關(guān)系的顯著性；
[0040] 步驟7：進(jìn)一步進(jìn)行偏回歸系數(shù)的檢驗，提出對y值影響不顯著的參數(shù)x，最終確定Yi和X的多元線性回歸方程；對于深截止窄帶濾光片的測試而言，參數(shù)b0就是Yi的估計值，其余參數(shù)則是影響測試結(jié)果的誤差。
[0041] 其中，所述步驟1中，測試參數(shù)包括：積分時間、光強衰減比例、光闌孔徑和狹縫寬度。
[0042] 實施例1
[0043] 實例：深截止窄帶濾光片的測試結(jié)果
[0044] 1、深截止濾光薄膜的樣品沉積在石英基底上，使用lambda-900分光光度計進(jìn)行測試；
[0045] 2、首先選擇分光光度計的測試參數(shù)為狹縫寬度、光強衰減比例、光闌孔徑和積分時間等，分別記為變量x1、x2、x3和x4；
[0046] 3、x1變量的參數(shù)選擇為：0.2nm、0.5nm和1nm；x2變量的參數(shù)選擇為：1％、10％和100％；x3變量的參數(shù)選擇為：2mm、5mm和10mm；x4變量的參數(shù)選擇為：0.05s、0.1s和0.2s；
[0047] 4、構(gòu)建測試參數(shù)矩陣X：
[0048]
[0049] 5、測試結(jié)果矩陣Y：其中中心波長的單位為nm，帶寬單位為nm；
[0050]
[0051] 6、中心波長的多元線性回歸分析結(jié)果：多元回歸方程如下：
[0052] y中心波長＝765.3493+0.15646×x1-0.01501×x2+0.020748×x3+1.2381×x4[0053] 經(jīng)過方差分析，相關(guān)系數(shù)為0.97215，表明回歸變量對樣本數(shù)據(jù)點的擬合程度高；剩余標(biāo)準(zhǔn)差為0.041794，其中x3和x4為高度顯著、x1為顯著，x2為不顯著。因此做進(jìn)一步偏回歸系數(shù)的檢驗，四個變量的偏回歸系數(shù)分別為0.43425、0.05645、0.57586和0.64939，說明對y中心波長影響大小的先后順序分別為x4、x3和x1。這就說明濾光薄膜的中心波長為765.3nm，測試的積分時間、入射光闌孔徑和狹縫寬度是影響濾光片中心波長測試的關(guān)鍵參數(shù)。
[0054] 7、峰值透過率的多元線性回歸分析結(jié)果：多元回歸方程如下：
[0055] y峰值透過率＝95.8201-22.6453×x1-1.5091×x2-1.1643×x3-1.5263×x4
[0056] 經(jīng)過方差分析，相關(guān)系數(shù)為0.99553，表明回歸變量對樣本數(shù)據(jù)點的擬合程度高；剩余標(biāo)準(zhǔn)差為1.1999，其中x1和x3為高度顯著、x2和x4為不顯著。因此做進(jìn)一步偏回歸系數(shù)的檢驗，四個變量的偏回歸系數(shù)分別為0.88247、0.079659、0.45371和0.011241，說明對y峰值透過率影響大小的先后順序分別為x1和x3。這就說明濾光薄膜的峰值透過率為95.82％，測試的狹縫寬度和入射光闌孔徑是影響濾光片峰值透過率測試的關(guān)鍵參數(shù)。
[0057] 8、帶寬的多元線性回歸分析結(jié)果：多元回歸方程如下：
[0058] y帶寬＝0.92872+0.29582×x1-0.005005×x2+0.02449×x3-0.14286×x4
[0059] 經(jīng)過方差分析，相關(guān)系數(shù)為0.96837，表明回歸變量對樣本數(shù)據(jù)點的擬合程度高；剩余標(biāo)準(zhǔn)差為0.049114，其中x1和x3為高度顯著、x2和x4為不顯著。因此做進(jìn)一步偏回歸系數(shù)的檢驗，四個變量的偏回歸系數(shù)分別為0.74408、0.017047、0.61579和0.067884，說明對y帶寬影響大小的先后順序分別為x1和x3。這就說明濾光薄膜的帶寬為0.93nm，測試的狹縫寬度和入射光闌孔徑是影響濾光片帶寬測試的關(guān)鍵參數(shù)。
[0060] 9、截止帶深度的多元線性回歸分析結(jié)果：多元回歸方程如下：
[0061] y截止帶最小透過率＝-2.3766×10-4+9.5558×10-4×x1-1.8428×10-4×x2-3.0585×10-5×x3+2.8876×10-3×x4
[0062] 經(jīng)過方差分析，相關(guān)系數(shù)為0.94889，表明回歸變量對樣本數(shù)據(jù)點的擬合程度高；-4
剩余標(biāo)準(zhǔn)差為1.9248×10 ，其中x1為高度顯著，x4為顯著、x2和x3為不顯著。因此做進(jìn)一步偏回歸系數(shù)的檢驗，四個變量的偏回歸系數(shù)分別為0.77559、0.20261、0.24824和0.44292，說明對y截止帶最小透過率影響大小的先后順序分別為x1和x4。這就說明測試的狹縫寬度和積分時間是影響濾光片截止帶深度測試的關(guān)鍵參數(shù)。
[0063] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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