散射光学计算方法、装置、计算机设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及散射光学技术领域，公开了一种散射光学计算方法、装置、计算机设备及存储介质。方法包括：对样品膜的粒子平均直径、体积分数和样本厚度进行初始随机训练，得到样品膜的散射颗粒部分的厚度分布；对厚度分布进行傅里叶变换，得到相应的空间频谱，并对空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅；根据空间频谱的正态分布的标准差和振幅，计算厚度分布的标准偏差；根据厚度分布的标准偏差和预设相位扰动计算公式，计算入射光线穿过样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差；根据相位扰动的标准偏差，计算入射光线的非散射光转换率。本申请基于相位扰动的算法，简化入射光线在散射材料的传播过程，提升计算效率。提升计算效率。提升计算效率。

【技术实现步骤摘要】
散射光学计算方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及散射光学
，尤其涉及一种散射光学计算方法、装置、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着各种功能性材料的研究与开发的进步，具有特殊性能的散射薄膜材料及其制作的薄膜器件等已经渗透到医疗诊断、工业生产、生物工程、照明工程和环境保护等各个领域。为了更好的优化散射材料的光学性能，合适的算法模型是十分必要的。
[0003]目前，现有技术中透过型散射材料的光学算法模型中常用的是有限差分时域(FDTD)法以及光线追迹法。但基于FDTD的算法通常是针对微纳米尺度的器件进行计算，所以往往计算过程复杂且耗时较长，另一方面，基于蒙特卡洛原理的光线追迹法通常用于几何尺度的器件且需要较高的精度时也很费时。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种散射光学计算方法、装置、计算机设备及存储介质。
[0005]本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本公开实施例中提供了一种散射光学计算方法，所述方法包括：
[0007]对样品膜的粒子平均直径、体积分数和样本厚度进行初始随机训练，得到所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布；
[0008]对所述厚度分布进行傅里叶变换，得到相应的空间频谱，并对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅；
[0009]根据所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅，计算所述厚度分布的标准偏差；
[0010]根据所述厚度分布的标准偏差和预设相位扰动计算公式，计算入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差；
[0011]根据所述相位扰动的标准偏差，计算所述入射光线的非散射光转换率。
[0012]进一步地，所述对样品膜的粒子直径、体积分数和样本厚度进行初始随机训练，得到所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布，包括：
[0013]当所述入射光线通过所述样品膜时，设定所述粒子平均直径为d的散射颗粒的厚度分布被一个高斯半径为d的高斯矩阵取代；
[0014]当所述入射光线通过所述样品膜的散射颗粒时，随机排列的若干个叠加图像被确定为所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布。
[0015]进一步地，所述对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的标准差，包括：
[0016]所述空间频谱的正态分布的标准差的计算公式为：
[0017][0018]其中，σ
ω
为所述空间频谱的正态分布的标准差，d为所述散射颗粒的粒子平均直径。
[0019]进一步地，所述对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的振幅，包括：
[0020]所述空间频谱的正态分布的振幅的计算公式为：
[0021][0022]其中，A
ω
为所述空间频谱的正态分布的振幅，d为所述散射颗粒的粒子平均直径，t
a
为所述样本厚度，η
v
为所述散射颗粒的体积分数。
[0023]进一步地，所述根据所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅，计算所述厚度分布的标准偏差，包括：
[0024]所述厚度分布的标准偏差的计算公式为：
[0025][0026]其中，σ
t
为所述厚度分布的标准偏差，A
ω
为所述空间频谱的正态分布的振幅，σ
ω
为所述空间频谱的正态分布的标准差。
[0027]进一步地，所述根据所述厚度分布的标准偏差和预设相位扰动计算公式，计算入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差，包括：
[0028]所述入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的计算公式为：
[0029][0030]其中，为所述入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动，k为所述入射光线的波数，Δn为所述样品膜的散射颗粒和介质部分的折射率差，t(x,y)为所述散射颗粒部分的厚度分布；
[0031]所述入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差的计算公式为：
[0032][0033]其中，为所述入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差，σ
t
为所述厚度分布的标准偏差。
[0034]进一步地，所述根据所述相位扰动的标准偏差，计算所述入射光线的非散射光转换率，包括：
[0035]所述入射光线的非散射光转换率的计算公式为：
[0036][0037]其中，η
NSC
为所述入射光线的非散射光转换率，为单位周期内的相位扰动，
[0038]第二方面，本公开实施例中提供了一种装置，所述装置包括：
[0039]训练模块，用于对样品膜的粒子平均直径、体积分数和样本厚度进行初始随机训练，得到所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布；
[0040]变换模块，用于对所述厚度分布进行傅里叶变换，得到相应的空间频谱，并对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅；
[0041]第一计算模块，用于根据所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅，计算所述厚度分布的标准偏差；
[0042]第二计算模块，用于根据所述厚度分布的标准偏差和预设相位扰动计算公式，计算入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差；
[0043]第三计算模块，用于根据所述相位扰动的标准偏差，计算所述入射光线的非散射光转换率。
[0044]第三方面，本公开实施例中提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中所述的散射光学计算方法的步骤。
[0045]第四方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中所述的散射光学计算方法的步骤。
[0046]本申请的实施例具有如下优点：
[0047]本申请实施例提供的散射光学计算方法，方法包括：对样品膜的粒子平均直径、体积分数和样本厚度进行初始随机训练，得到所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布；对所述厚度分布进行傅里叶变换，得到相应的空间频谱，并对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅；根据所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅，计算所述厚度分布的标准偏差；根据所述厚度分布的标准偏差和预设相位扰动计算公式，计算入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差；根据所述相位扰动的标准偏差，计算所述入射光线的非散射光转换率。本申请基于相位扰动的计算方法，简化了入射光线在散射材料中的传播过程，极大的提升了计算效率，节约了计算时间。
[0048]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
[0049]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种散射光学计算方法，其特征在于，所述方法包括：对样品膜的粒子平均直径、体积分数和样本厚度进行初始随机训练，得到所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布；对所述厚度分布进行傅里叶变换，得到相应的空间频谱，并对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅；根据所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅，计算所述厚度分布的标准偏差；根据所述厚度分布的标准偏差和预设相位扰动计算公式，计算入射光线穿过所述样品膜时所引起的相位扰动的标准偏差；根据所述相位扰动的标准偏差，计算所述入射光线的非散射光转换率。2.根据权利要求1所述的散射光学计算方法，其特征在于，所述对样品膜的粒子直径、体积分数和样本厚度进行初始随机训练，得到所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布，包括：当所述入射光线通过所述样品膜时，设定所述粒子平均直径为d的散射颗粒的厚度分布被一个高斯半径为d的高斯矩阵取代；当所述入射光线通过所述样品膜的散射颗粒时，随机排列的若干个叠加图像被确定为所述样品膜的散射颗粒部分的厚度分布。3.根据权利要求2所述的散射光学计算方法，其特征在于，所述对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的标准差，包括：所述空间频谱的正态分布的标准差的计算公式为：其中，σ
ω
为所述空间频谱的正态分布的标准差，d为所述散射颗粒的粒子平均直径。4.根据权利要求2所述的散射光学计算方法，其特征在于，所述对所述空间频谱进行正态分布统计拟合，得到所述空间频谱的正态分布的振幅，包括：所述空间频谱的正态分布的振幅的计算公式为：其中，A
ω
为所述空间频谱的正态分布的振幅，d为所述散射颗粒的粒子平均直径，t
a
为所述样本厚度，η
v
为所述散射颗粒的体积分数。5.根据权利要求1所述的散射光学计算方法，其特征在于，所述根据所述空间频谱的正态分布的标准差和振幅，计算所述厚度分布的标准偏差，包括：所述厚度分布的标准偏差的计算公式为：其中，σ
t
为所述厚度分布的标准偏差，A
ω
为所述空间频谱的正态分布的振幅，σ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱峻锋，许毅钦，张志清，古志良，陈志涛，
申请(专利权)人：广东省科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：