改進粒子群算法在薄膜參數(shù)反演與設(shè)計中的應(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)展的一個瓶頸。
　　 橢圓偏振測量是一種通過分析偏振光在待測薄膜樣品表面反射前后偏振態(tài)的改變來獲得薄膜材料的光學(xué)常數(shù)和厚度的高精度、非接觸測量方法。但是通過橢圓偏振測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量數(shù)據(jù)，將最優(yōu)解作為測量結(jié)果。
　　 粒子群算法(PSO)是一種新興的群智能隨機優(yōu)化算法，具有簡單易實現(xiàn)，收斂速度快，設(shè)置參數(shù)少，具有較強的全局優(yōu)化能力等特點，可用于橢偏檢測數(shù)據(jù)的反演。本文根據(jù)橢偏檢測的數(shù)據(jù)特點提出了一種新的評價函數(shù)，即用表征經(jīng)過薄膜反射橢偏光的橢偏分量比ρ來作為評價函數(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△來作為評價函數(shù)相比較，編程更加簡單，計算步驟更少，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，但是其理論和實踐都不太成熟，在將粒子群算法應(yīng)用于橢偏檢測數(shù)據(jù)反演的過程中還需要我們對粒子群算法進行必要的優(yōu)化。通過對粒子群算法的各參數(shù)在反演過程中對算法優(yōu)化性能的影響進行研究，發(fā)現(xiàn)慣性權(quán)重ω的取值范圍在0