【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料厚度测量，特别涉及一种光学薄膜的厚度测量解算方法。
技术介绍
1、在科学研究和工程应用中，材料的厚度测量是一项重要的任务，尤其是纳米至毫米级透明材料的厚度测量具有广泛的应用价值。这一范围的厚度测量技术在半导体制造、光学元件镀膜、太阳能电池、涂层技术等方面发挥着关键作用。例如，在微电子制造中，精确测量薄膜的厚度对于芯片的功能和性能至关重要；在涂层工业中，厚度测量可用于控制涂层的均匀性和防腐性能；在光学元件制造中，测量光学薄膜的厚度可以确保透过率和反射率的精确控制。因此，纳米至毫米级透明材料的厚度测量技术在众多领域的生产和检测需求中具有至关重要的作用。
2、干涉光谱法作为一种非接触式光谱测量手段，被广泛应用于半导体、涂层、lcd、光学元件、太阳能电池、聚合物薄膜以及触摸屏等领域厚度范围在纳米至微米级透明或半透明薄膜的厚度与光学参数的测量。然而，目前干涉光谱法对光学薄膜厚度的测量精度较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种光学薄膜的厚度测量解算方法，可以提高光学薄膜厚度的测量精度。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种光学薄膜的厚度测量解算方法，包括以下步骤：
3、通过干涉光谱法获取待测的光学薄膜的干涉光谱信号；
4、获取光学薄膜的实际反射率；
5、基于干涉光谱法所揭示的光学薄膜的反射率与其薄膜厚度之间的关系，采用由模拟退火算法和遗传算法形成的混合优化算法，搜索光学薄膜的薄膜厚度，
6、其中，在采用混合优化算法搜索薄膜厚度时，利用遗传算法进行全局搜索，得到接近全局最优的初始个体，并以初始个体为基础，利用模拟退火算法进行局部搜索，得到更接近全局最优的目标个体。
7、在一些可选的实施例中，所述光学薄膜的反射率与光学薄膜的薄膜厚度、光学薄膜的折射率、光学薄膜的消光系数、基底的折射率、基底的消光系数、空气的折射率以及干涉光谱信号的波长之间存在第一函数关系；
8、所述采用由模拟退火算法和遗传算法形成的混合优化算法，搜索光学薄膜的薄膜厚度，包括：
9、采用混合优化算法，通过基底的折射率、基底的消光系数、空气的折射率、干涉光谱信号的波长以及第一函数关系，搜索光学薄膜的薄膜厚度、光学薄膜的折射率以及光学薄膜的消光系数。
10、通过基底的折射率、基底的消光系数、空气的折射率以及干涉光谱信号的波长，采用混合优化算法，搜索光学薄膜的薄膜厚度、光学薄膜的折射率以及光学薄膜的消光系数。
11、在一些可选的实施例中，所述光学薄膜的折射率与光学薄膜的消光系数和干涉光谱信号的波长之间均存在第二函数关系，且第二函数关系通过cauchy色散模型描述；
12、在所述采用由模拟退火算法和遗传算法形成的混合优化算法，搜索光学薄膜的薄膜厚度之前，还包括：
13、根据cauchy色散模型，将光学薄膜的折射率的搜索与光学薄膜的消光系数的搜索分别转化为第一预设常量的搜索和第二预设常量的搜索。
14、在一些可选的实施例中，所述cauchy色散模型通过以下公式表示：
15、；
16、；
17、式中，表示光学薄膜的折射率与干涉光谱信号的波长之间的第三函数关系，表示光学薄膜的消光系数与干涉光谱信号的波长之间的第四函数关系， λ表示干涉光谱信号的波长，均表示与干涉光谱信号的波长无关的预设常量。
18、在一些可选的实施例中，所述搜索到的薄膜厚度对应的光学薄膜的理论反射率与实际反射率之间的偏差程度，具体为理论反射率与实际反射率的最小均方差值。
19、在一些可选的实施例中，所述理论反射率与实际反射率的最小均方差值通过以下公式表示：
20、；
21、式中，表示干涉光谱信号的采样点个数，表示理论反射率，分别表示光学薄膜的厚度、折射率以及消光系数， λ i表示干涉光谱信号的波长，表示实际反射率。
22、在一些可选的实施例中，所述光学薄膜为sio2透明薄膜或si3n4透明薄膜。
23、在一些可选的实施例中，所述采用由模拟退火算法和遗传算法形成的混合优化算法，搜索光学薄膜的薄膜厚度，包括：
24、采用由模拟退火算法和遗传算法形成的混合优化算法，在预设的参数搜索范围内搜索光学薄膜的薄膜厚度。
25、本专利技术所提供的光学薄膜的厚度测量解算方法，至少具有以下有益效果：
26、由于在采用干涉光谱法测量光学薄膜的厚度时，其多光束干涉公式描述了光学薄膜的薄膜厚度与其反射率之间的函数关系，则可以通过光学薄膜的反射率反演推算得到光学薄膜的薄膜厚度。因此本专利技术中在通过干涉光谱法获取待测的光学薄膜的干涉光谱信号后，首先测量该光学薄膜的实际反射率，然后采用混合优化算法来搜索能够准确描述干涉光谱信号中光谱特征的薄膜厚度，且该算法的优化目标为搜索到的薄膜厚度对应的光学薄膜的理论反射率与其实际反射率之间的偏差程度最小，从而实现了光学薄膜的厚度测量。
27、并且，该混合优化算法由模拟退火算法和遗传算法形成，在搜索薄膜厚度时，首先利用遗传算法进行全局搜索，得到接近全局最优的初始个体，并以初始个体为基础，利用模拟退火算法进行局部搜索，得到更接近全局最优的目标个体。本专利技术中既能够利用遗传算法的全局搜索能力快速定位到可能的最优解区域，又能够借助模拟退火算法的局部搜索能力在这些区域内进行精细搜索，从而找到更加精确的最优解，这种结合策略不仅提高了最终解的精度，还增强了算法的鲁棒性和稳定性。
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1.一种光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述光学薄膜的反射率与光学薄膜的薄膜厚度、光学薄膜的折射率、光学薄膜的消光系数、基底的折射率、基底的消光系数、空气的折射率以及干涉光谱信号的波长之间存在第一函数关系；
3.根据权利要求2所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述光学薄膜的折射率与光学薄膜的消光系数和干涉光谱信号的波长之间均存在第二函数关系，且第二函数关系通过Cauchy色散模型描述；
4.根据权利要求3所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述Cauchy色散模型通过以下公式表示：
5.根据权利要求1所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述搜索到的薄膜厚度对应的光学薄膜的理论反射率与实际反射率之间的偏差程度，具体为理论反射率与实际反射率的最小均方差值。
6.根据权利要求5所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述理论反射率与实际反射率的最小均方差值通过以下公式表示：
7.根据权利要求
8.根据权利要求1所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述采用由模拟退火算法和遗传算法形成的混合优化算法，搜索光学薄膜的薄膜厚度，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述光学薄膜的反射率与光学薄膜的薄膜厚度、光学薄膜的折射率、光学薄膜的消光系数、基底的折射率、基底的消光系数、空气的折射率以及干涉光谱信号的波长之间存在第一函数关系；
3.根据权利要求2所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述光学薄膜的折射率与光学薄膜的消光系数和干涉光谱信号的波长之间均存在第二函数关系，且第二函数关系通过cauchy色散模型描述；
4.根据权利要求3所述的光学薄膜的厚度测量解算方法，其特征在于，所述cauchy色散模型通过以下公式表示：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁，武娟娟，叶嘉祺，刘涛，毛斌，王文泽，刘余让，赵迪，侯帆，
申请(专利权)人：陕西省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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