Алгоритм контроля процесса напыления оптических покрытий на основе выборочных данных широкополосных измерений

Алгоритм контроля процесса напыления оптических покрытий на основе выборочных данных широкополосных измерений

Шинкарев В. Д., Лукьяненко Д. В., Тихонравов А. В., Ягола А. Г.
Сибирский журнал индустриальной математики, 26, 3(95), 169-178 (2023)
Скачать статью

УДК 519.6 
DOI: 10.33048/SIBJIM.2023.26.313

Аннотация:

Рассмотрен алгоритм контроля процесса напыления оптических покрытий на основе анализа выборочных данных широкополосных измерений для фиксированного набора длин волн. Рассмотренный алгоритм, с одной стороны, использует данные широкополосных измерений, что является преимуществом по сравнению с использованием данных только монохроматических измерений для одной фиксированной длины волны, а с другой — является быстродействующим по сравнению с алгоритмами, использующими полные данные широкополосных измерений. Продемонстрировано, что предложенный алгоритм позволяет получать достаточно точные оценки толщин слоёв напыляемых многослойных оптических покрытий.

Литература:
  1. Born M., Wolf E. Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. Cambridge: Univ. Press, 2013.
     
  2. Macleod A. Monitoring of optical coatings // Appl. Optim. 1981. V. 20. P. 82–89.
     
  3. Piegari A., Flory F. Optical Thin Films and Coatings. Cambridge: Woodhead Publ., 2018.
     
  4. Isaev T. F., Kochikov I. V., Lukyanenko D. V., Tikhonravov A. V., Yagola A. G. Regularizing algorithms for the determination of thickness of deposited layers in optical coating production // Eurasian J. Math. Comput. Appl. 2018. V. 6, N 4. P. 38–47.
     
  5. Исаев Т. Ф. Лукьяненко Д. В., Тихонравов А. В., Ягола А. Г. Aлгоритмы решения обратных задач оптики слоистых сред на основе сравнения экстремумов спектральных характеристик // Журн. вычисл. математики и мат. физики 2017. Т. 57, № 5. С. 867–875.
     
  6. Kochikov I. V., Lagutin Yu. S., Lagutina A. A., Lukyanenko D. V., Tikhonravov A. V., Yagola A. G. A nonlocal algorithm for analyzing the data of monochromatic optical control in the process of multilayer coating deposition // Num. Methods and Programming. 2020. V. 20, N. 62. P. 471–480.
     
  7. Kochikov I. V., Lagutin Yu. S., Lagutina A. A., Lukyanenko D. V., Tikhonravov A. V., Yagola A. G. Raising the accuracy of monitoring the optical coating deposition by application of a nonlocal algorithm of data analysis // J. Appl. Industr. Math. 2020. V. 14, N 2. P. 330–339.
     
  8. Tikhonravov A. V., Trubetskov M. K., Amotchkina T. V. Investigation of the effect of accumulation of thickness errors in optical coating production using broadband optical monitoring // Appl. Optim. 2006. V. 45. P. 7026–7034.
     
  9. Tikhonravov A. V., Trubetskov M. K., Amotchkina T. V. Statistical approach to choosing a strategy of monochromatic monitoring of optical coating production // Appl. Optim. 2006. V. 45. P. 7863–7870.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект 21-11-00011).

В. Д. Шинкарев
  1. МГУ им. М. В. Ломоносова, 
    Ленинские горы, 1, стр. 2, г. Москва 119991, Россия

E-mail: shinkarev.vd17@physics.msu.ru

Д. В. Лукьяненко
  1. МГУ им. М. В. Ломоносова, 
    Ленинские горы, 1, стр. 2, г. Москва 119991, Россия

E-mail: lukyanenko@physics.msu.ru

А. В. Тихонравов
  1. Научно-исследовательский вычислительный центр МГУ, 
    Ленинские горы, 1, стр. 4, г. Москва 119234, Россия

E-mail: tikh@srcc.msu.ru

А. Г. Ягола
  1. МГУ им. М. В. Ломоносова, 
    Ленинские горы, 1, стр. 2, г. Москва 119991, Россия

E-mail: yagola@physics.msu.ru

Статья поступила 02.04.2023 г.
После доработки — 24.04.2023 г.
Принята к публикации 27.04.2023 г.

Abstract:

An algorithm for controlling the deposition process of optical coatings based on the analysis of sample data of broadband measurements for a fixed set of wavelengths is considered. The considered algorithm uses broadband measurement data on the one hand, which is an advantage compared to using only monochromatic measurement data for one fixed wavelength, and on the other hand is fast-acting compared to algorithms using full broadband measurement data. It is demonstrated that the proposed algorithm makes it possible to obtain sufficiently accurate estimates of the thicknesses of layers of sprayed multilayer optical coatings.

References:
  1. Born M., Wolf E. Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. Cambridge: Univ. Press, 2013.
     
  2. Macleod A. Monitoring of optical coatings. Appl. Optim., 1981, Vol. 20, pp. 82–89.
     
  3. Piegari A., Flory F. Optical Thin Films and Coatings. Cambridge: Woodhead Publ., 2018.
     
  4. Isaev T. F., Kochikov I. V., Lukyanenko D. V., Tikhonravov A. V., Yagola A. G. Regularizing algorithms for the determination of thickness of deposited layers in optical coating production. Eurasian J. Math. Comput. Appl., 2018, Vol. 6, No. 4, pp. 38–47.
     
  5. Isaev T. F. Luk’janenko D. V., Tihonravov A. V., Jagola A. G. Algoritmy reshenija obratnyh zadach optiki sloistyh sred na osnove sravnenija jekstremumov spektral’nyh harakteristik [Algorithms for solving inverse problems of optics of layered media based on comparison of extremes of spectral characteristics]. Zhurn. Vychisl. Mat. i Mat. Fiziki, 2017, Vol. 57, No. 5, pp. 867–875 (in Russian).
     
  6. Kochikov I. V., Lagutin Yu. S., Lagutina A. A., Lukyanenko D. V., Tikhonravov A. V., Yagola A. G. A nonlocal algorithm for analyzing the data of monochromatic optical control in the process of multilayer coating deposition. Num. Methods and Programming, 2020, Vol. 20, No. 62, pp. 471–480.
     
  7. Kochikov I. V., Lagutin Yu. S., Lagutina A. A., Lukyanenko D. V., Tikhonravov A. V., Yagola A. G. Raising the accuracy of monitoring the optical coating deposition by application of a nonlocal algorithm of data analysis. J. Appl. Industr. Math., 2020, Vol. 14, No. 2, pp. 330–339.
     
  8. Tikhonravov A. V., Trubetskov M. K., Amotchkina T. V. Investigation of the effect of accumulation of thickness errors in optical coating production using broadband optical monitoring. Appl. Optim., 2006, Vol. 45, pp. 7026–7034.
     
  9. Tikhonravov A. V., Trubetskov M. K., Amotchkina T. V. Statistical approach to choosing a strategy of monochromatic monitoring of optical coating production. Appl. Optim., 2006, Vol. 45, pp. 7863–7870.