一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法
阅读：538发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于光学技术领域，具体涉及一种深截止窄带滤光片的高 精度 测试方法，该方法基于分光光度计对滤光片进行测试，将分光光度计的测试参数作为变量，将多元线性回归的方法引入到滤光片性能的评价。通过对多组数据的多元线性回归，确定影响滤光片性能的关键测试数，得到滤光片的测试误差。该方法对于光学系统设计和光学 薄膜 元件的设计具有普适性。，下面是一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法专利的具体信息内容。
1.一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法，其特征在于，所述方法将深截止窄带滤光片的样品沉积在石英基底上，使用分光光度计进行测试，所述方法包括如下步骤：
步骤1：首先选择分光光度计的测试参数m-1个，分别记为变量x1、x2、……xm-1；
步骤2：在每个变量下选择不同的参数，共n个参数，则定义测试参数变量的矩阵X如下：
步骤3：深截止窄带滤光片的性能指标Yi考核中心波长、峰值透过率、带宽和截止带深度，在此定义分别用Y1、Y2、Y3和Y4表示；
步骤4：上述的关系表征如下，基于数学的多元线性回归的方法，矩阵β是需要多元回归的矩阵：
步骤5：采用实验设计的方法，确定测试实验的相关参数，分别对设计的参数进行实验测试；
步骤6：对上述多元线性回归进行方差分析，检验测试结果Yi与测试参数X之间是否存在显著的线性关系，通过检验假设的方法构建检验统计量，在给定的显著性水平α下，确定线性回归关系的显著性；
步骤7：进一步进行偏回归系数的检验，提出对y值影响不显著的参数x，最终确定Yi和X的多元线性回归方程；对于深截止窄带滤光片的测试而言，参数b0就是Yi的估计值，其余参数则是影响测试结果的误差；
所述步骤1中，测试参数包括：积分时间、光强衰减比例、光阑孔径和狭缝宽度。
一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法
技术领域
[0001] 本发明属于光学技术领域，具体涉及一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法。
背景技术
[0002] 窄带滤光片是光学成像系统的重要组成部分，随着空间技术的不断发展，窄带滤光片广泛应用于资源探测、海洋探测、气候观测军事侦查、天文观测等方面，能够有效降低背景噪声信号影响，提高接收信号的信噪比，发挥着不可取代的作用。最近几年，随着闪电探测、高分辨率成像等技术的快速发展，对滤光片的带宽要求越来越窄。比如在在闪电探测中，由于背景辐射远远大于闪电信号，闪电信号往往会被淹没在强大的背景辐射中，在光学系统中需要使用超窄带滤光片(带宽～1nm)在获取闪电特征峰信号的同时滤去背景辐射，是提高闪电探测信噪比的有效手段。在工程研制中，深截止窄带滤光片在镀膜的过程中，受沉积方法、沉积条件和沉积参数等因素的影响，会引入各种误差，使得其实测光谱特征参数与理论设计存在偏差，因而在滤光片制备完成后需对其光谱特性进行测试，这些光谱特性参数包括了中心波长、带宽、透射比、抑制带宽度等，通常可以通过测试滤光片的光谱透射比来计算得到这些参数。
[0003] 目前，分光光度计是进行滤光片光谱透射比测试的最常用设备，但对于深截止超窄带滤光片测试还存在很对问题，比如在测试超窄带滤光片时由于光的非垂直入射会引入波长角漂误差、积分时间长短会影响光谱透过率、数据间隔会影响光谱波形等，为了准确分析超窄带滤光片光谱特性及其差别，需将开展超窄带滤光片的性能测试技术研究。
发明内容
[0005] (一)要解决的技术问题
[0006] 本发明要解决的技术问题是：如何基于分光光度计实现对深截止窄带滤光片的性能评价。
[0007] (二)技术方案
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法，其包括如下步骤：
[0009] 步骤1：首先选择分光光度计的测试参数m-1个，分别记为变量x1、x2、……xm-1；
[0010] 步骤2：在每个变量下选择不同的参数，共n个参数，则定义测试参数变量的矩阵X如下：
[0011]
[0012] 步骤3：滤光片的性能指标Yi考核中心波长、峰值透过率、带宽和截止带深度，在此定义分别用Y1、Y2、Y3和Y4表示；
[0013] 步骤4：上述的关系表征如下，基于数学的多元线性回归的方法，矩阵β是需要多元回归的矩阵：
[0014]
[0015] 步骤5：采用实验设计的方法，确定测试实验的相关参数，分别对设计的参数进行实验测试；
[0016] 步骤6：对上述多元线性回归进行方差分析，检验测试结果Yi与测试参数X之间是否存在显著的线性关系，通过检验假设的方法构建检验统计量，在给定的显著性水平α下，确定线性回归关系的显著性；
[0017] 步骤7：进一步进行偏回归系数的检验，提出对y值影响不显著的参数x，最终确定Yi和X的多元线性回归方程；对于深截止窄带滤光片的测试而言，参数b0就是Yi的估计值，其余参数则是影响测试结果的误差。
[0018] 其中，所述步骤1中，测试参数包括：积分时间、光强衰减比例、光阑孔径和狭缝宽度。
[0019] (三)有益效果
[0020] 与现有技术相比较，本发明提供一种基于分光光度计的深截止窄带滤光薄膜的测试方法，其特征在于将测试参数作为影响测试结果的变量，通过多元线性回归确定影响测试结果的关键参数，该方法可以用于截止度在1％以下、带宽2nm以下的深截止滤光薄膜的测试。附图说明
[0021] 图1为深截止窄带滤光薄膜的第一组测试结果示意图。
[0022] 图2为深截止窄带滤光薄膜的第二组测试结果示意图。
[0023] 图3为深截止窄带滤光薄膜的第三组测试结果示意图。
[0024] 图4为深截止窄带滤光薄膜的第四组测试结果示意图。
[0025] 图5为深截止窄带滤光薄膜的第五组测试结果示意图。
[0026] 图6为深截止窄带滤光薄膜的第六组测试结果示意图。
[0027] 图7为深截止窄带滤光薄膜的第七组测试结果示意图。
[0028] 图8为深截止窄带滤光薄膜的第八组测试结果示意图。
[0029] 图9为深截止窄带滤光薄膜的第九组测试结果示意图。
具体实施方式
[0030] 为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
[0031] 为解决上述技术问题，本发明提供一种深截止窄带滤光片的高精度测试方法，其包括如下步骤：
[0032] 步骤1：首先选择分光光度计的测试参数m-1个，分别记为变量x1、x2、……xm-1；
[0033] 步骤2：在每个变量下选择不同的参数，共n个参数，则定义测试参数变量的矩阵X如下：
[0034]
[0035] 步骤3：滤光片的性能指标Yi主要考核中心波长、峰值透过率、带宽和截止带深度，在此定义分别用Y1、Y2、Y3和Y4表示，相关的定义参考光学薄膜原理的文献；
[0036] 步骤4：上述的关系表征如下，基于数学的多元线性回归的方法，矩阵β是需要多元回归的矩阵：
[0037]
[0038] 步骤5：采用实验设计的方法，确定测试实验的相关参数，分别对设计的参数进行实验测试；
[0039] 步骤6：对上述多元线性回归进行方差分析，检验测试结果Yi与测试参数X之间是否存在显著的线性关系，通过检验假设的方法构建检验统计量，在给定的显著性水平α下，确定线性回归关系的显著性；
[0040] 步骤7：进一步进行偏回归系数的检验，提出对y值影响不显著的参数x，最终确定Yi和X的多元线性回归方程；对于深截止窄带滤光片的测试而言，参数b0就是Yi的估计值，其余参数则是影响测试结果的误差。
[0041] 其中，所述步骤1中，测试参数包括：积分时间、光强衰减比例、光阑孔径和狭缝宽度。
[0042] 实施例1
[0043] 实例：深截止窄带滤光片的测试结果
[0044] 1、深截止滤光薄膜的样品沉积在石英基底上，使用lambda-900分光光度计进行测试；
[0045] 2、首先选择分光光度计的测试参数为狭缝宽度、光强衰减比例、光阑孔径和积分时间等，分别记为变量x1、x2、x3和x4；
[0046] 3、x1变量的参数选择为：0.2nm、0.5nm和1nm；x2变量的参数选择为：1％、10％和100％；x3变量的参数选择为：2mm、5mm和10mm；x4变量的参数选择为：0.05s、0.1s和0.2s；
[0047] 4、构建测试参数矩阵X：
[0048]
[0049] 5、测试结果矩阵Y：其中中心波长的单位为nm，带宽单位为nm；
[0050]
[0051] 6、中心波长的多元线性回归分析结果：多元回归方程如下：
[0052] y中心波长＝765.3493+0.15646×x1-0.01501×x2+0.020748×x3+1.2381×x4[0053] 经过方差分析，相关系数为0.97215，表明回归变量对样本数据点的拟合程度高；剩余标准差为0.041794，其中x3和x4为高度显著、x1为显著，x2为不显著。因此做进一步偏回归系数的检验，四个变量的偏回归系数分别为0.43425、0.05645、0.57586和0.64939，说明对y中心波长影响大小的先后顺序分别为x4、x3和x1。这就说明滤光薄膜的中心波长为765.3nm，测试的积分时间、入射光阑孔径和狭缝宽度是影响滤光片中心波长测试的关键参数。
[0054] 7、峰值透过率的多元线性回归分析结果：多元回归方程如下：
[0055] y峰值透过率＝95.8201-22.6453×x1-1.5091×x2-1.1643×x3-1.5263×x4
[0056] 经过方差分析，相关系数为0.99553，表明回归变量对样本数据点的拟合程度高；剩余标准差为1.1999，其中x1和x3为高度显著、x2和x4为不显著。因此做进一步偏回归系数的检验，四个变量的偏回归系数分别为0.88247、0.079659、0.45371和0.011241，说明对y峰值透过率影响大小的先后顺序分别为x1和x3。这就说明滤光薄膜的峰值透过率为95.82％，测试的狭缝宽度和入射光阑孔径是影响滤光片峰值透过率测试的关键参数。
[0057] 8、带宽的多元线性回归分析结果：多元回归方程如下：
[0058] y带宽＝0.92872+0.29582×x1-0.005005×x2+0.02449×x3-0.14286×x4
[0059] 经过方差分析，相关系数为0.96837，表明回归变量对样本数据点的拟合程度高；剩余标准差为0.049114，其中x1和x3为高度显著、x2和x4为不显著。因此做进一步偏回归系数的检验，四个变量的偏回归系数分别为0.74408、0.017047、0.61579和0.067884，说明对y带宽影响大小的先后顺序分别为x1和x3。这就说明滤光薄膜的带宽为0.93nm，测试的狭缝宽度和入射光阑孔径是影响滤光片带宽测试的关键参数。
[0060] 9、截止带深度的多元线性回归分析结果：多元回归方程如下：
[0061] y截止带最小透过率＝-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] 经过方差分析，相关系数为0.94889，表明回归变量对样本数据点的拟合程度高；-4
剩余标准差为1.9248×10 ，其中x1为高度显著，x4为显著、x2和x3为不显著。因此做进一步偏回归系数的检验，四个变量的偏回归系数分别为0.77559、0.20261、0.24824和0.44292，说明对y截止带最小透过率影响大小的先后顺序分别为x1和x4。这就说明测试的狭缝宽度和积分时间是影响滤光片截止带深度测试的关键参数。
剩余标准差为1.9248×10 ，其中x1为高度显著，x4为显著、x2和x3为不显著。因此做进一步偏回归系数的检验，四个变量的偏回归系数分别为0.77559、0.20261、0.24824和0.44292，说明对y截止带最小透过率影响大小的先后顺序分别为x1和x4。这就说明测试的狭缝宽度和积分时间是影响滤光片截止带深度测试的关键参数。
[0063] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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