DBR 交叉验证
本篇对比 Dreapex TMM 与 Essential Macleod 对同一 TiO₂/MgF₂ 五对分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)的计算结果。验证范围包括 400–800 nm 反射率与透射率、反射相位,以及 510 nm 下的入射角扫描。
验证对象与判据
五个 TiO₂/MgF₂ 周期形成高反射阻带。两层物理厚度分别为 56.12 nm 和 99.64 nm,设计参考波长为 510 nm。
| 验证项目 | 共同条件 | 验收口径 |
|---|---|---|
| 波长扫描 | 相同色散、层序、厚度、边界介质、400–800 nm 波长点和法向入射 | 反射率与透射率曲线重合;高反射带边界一致 |
| 反射相位 | 相同结构与波长采样;统一角度单位和相位符号后比较 | 换算后的相位曲线在图示分辨率内重合 |
| 入射角扫描 | 510 nm;0–89°;s、p 和等权平均偏振分别对应 | 三条偏振曲线的形状、极值与转折位置一致 |
该模型为一维平面多层膜,材料按各向同性线性介质处理。
共同材料与结构
两套软件使用同一组 TiO₂、MgF₂ 和玻璃的波长相关 n, k 数据。原始记录使用 Dreapex TMM 数据库中的 Jolivet-amorphous.nk、Dodge.nk 和 N-BK7HT.nk,并将相同数据导入 Essential Macleod,避免材料版本和插值来源成为额外变量。这些原始材料数据受数据库再分发限制,不在本文提供下载。

Dreapex TMM 使用一个 Layer Group 表示 TiO₂/MgF₂ 周期单元,Repeat Count 为 5,底部介质为玻璃。


Essential Macleod 使用相同材料、层序和物理厚度,并列出 510 nm 下的分数波光学厚度(FWOT)。

波长扫描
共同设置
Dreapex TMM 在 Optics 页面使用 Sweep 波长模式,范围为 400–800 nm,步长 1 nm,入射角 0°,并启用 R·T·A 探测器。Essential Macleod 使用相同横轴范围和采样,将纵轴分别设为 Reflectance Magnitude (%) 与透射率。


反射率与透射率
Dreapex TMM 输出 401 个波长点的反射率和透射率。独立参考软件对相同结构输出对应数据。


两组反射率数据在 400–800 nm 全波段重合。以反射率 为判据,两套计算得到的连续高反射带均为 519–573 nm;极值和主要转折位置未出现可见偏移。

透射率叠加结果同样重合,并与高反射阻带形成互补。这里的材料均为透明介质,因此该互补关系也构成能量守恒的交叉检查。

反射相位
Dreapex TMM 启用 Phase 探测器;Essential Macleod 将纵轴设为 Reflectance Phase (deg)。前者的原始输出使用弧度,后者使用角度。两套原始相位的符号相反,因此这里只验证经度数到弧度及符号变换后的数值一致性,不据此推断 Essential Macleod 未公开记录的时间因子约定。




完成单位和符号换算后,两条相位曲线在 400–800 nm 范围内重合,包括阻带边缘附近的快速变化。

入射角扫描
角度扫描固定波长为 510 nm,范围为 0–89°,步长 1°。Dreapex TMM 的 Polarization Ratio 为 0、0.5、1 时,分别与 Essential Macleod 的 s 偏振、Mean 和 p 偏振对应。



三组偏振结果放在同一坐标系后,曲线形状、极值与转折位置一致。高角度处 s、p 偏振分离明显,等权平均曲线保持在两者之间。

结论与适用边界
在共同材料、结构、边界条件和采样下,Dreapex TMM 与 Essential Macleod 的反射率、透射率、换算后反射相位及三种偏振角度扫描一致。结论只适用于文中声明的一维平面、各向同性线性膜系。表面粗糙度、散射、横向图形、工艺梯度和材料测量误差均未纳入模型;原始记录也未保存 Essential Macleod 的版本号。
DBR 的设计步骤见设计 99% DBR 高反镜,相位定义与群延迟关系见色散理论。