改進(jìn)粒子群算法在薄膜參數(shù)反演與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代光學(xué)工程中，光學(xué)薄膜具有重要地位?？梢哉f，沒有光學(xué)薄膜，就沒有當(dāng)今許多復(fù)雜的高性能的光學(xué)儀器、光電子器件以及各種光電系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是在光通信與信息顯示技術(shù)的發(fā)展需求下，快速精確地測(cè)量光學(xué)薄膜的參數(shù)成了制約薄膜技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。
　　 橢圓偏振測(cè)量是一種通過分析偏振光在待測(cè)薄膜樣品表面反射前后偏振態(tài)的改變來(lái)獲得薄膜材料的光學(xué)常數(shù)和厚度的高精度、非接觸測(cè)量方法。但是通過橢圓偏振測(cè)量只能得到橢偏參數(shù)ψ和△，由橢偏

2、參數(shù)求解薄膜結(jié)構(gòu)參數(shù)的橢偏方程是一個(gè)超越方程，很難得到精確的解析解，因此一般采用數(shù)值反演迭代不斷逼近測(cè)量數(shù)據(jù)，將最優(yōu)解作為測(cè)量結(jié)果。
　　 粒子群算法(PSO)是一種新興的群智能隨機(jī)優(yōu)化算法，具有簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，收斂速度快，設(shè)置參數(shù)少，具有較強(qiáng)的全局優(yōu)化能力等特點(diǎn)，可用于橢偏檢測(cè)數(shù)據(jù)的反演。本文根據(jù)橢偏檢測(cè)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)提出了一種新的評(píng)價(jià)函數(shù)，即用表征經(jīng)過薄膜反射橢偏光的橢偏分量比ρ來(lái)作為評(píng)價(jià)函數(shù)。ρ是偏振狀態(tài)完全相同的P光和S光經(jīng)過薄

3、膜反射后的振幅之比和相位差的函數(shù)，它能夠完全表征偏振光經(jīng)過薄膜反射之后偏振狀態(tài)的變化情況，與直接利用ψ和△來(lái)作為評(píng)價(jià)函數(shù)相比較，編程更加簡(jiǎn)單，計(jì)算步驟更少，大大提高了數(shù)據(jù)反演的效率。
　　 雖然粒子群算法的應(yīng)用已有十多年的歷史，但是其理論和實(shí)踐都不太成熟，在將粒子群算法應(yīng)用于橢偏檢測(cè)數(shù)據(jù)反演的過程中還需要我們對(duì)粒子群算法進(jìn)行必要的優(yōu)化。通過對(duì)粒子群算法的各參數(shù)在反演過程中對(duì)算法優(yōu)化性能的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)慣性權(quán)重ω的取值范圍在0