Нелокальные алгоритмы решения обратных задач распознавания в оптике слоистых покрытий

Слоистые оптические покрытия имеют огромное значение как для наиболее перспективных областей современных технологий (лазерная литография в электронике, зеркала космических телескопов и гравитационных антенн, лазерные системы в установках термоядерного синтеза и многое другое), так и для большинства разделов повседневной экономики (от встроенных камер мобильных телефонов и практически любых оптоэлектронных приборов до архитектурного остекления и защитных красок на банкнотах). Такие покрытия должны обладать заданными спектральными характеристиками (коэффициентами отражения и пропускания в заданном диапазоне длин волн), для получения которых часто необходимо использовать покрытия с многими десятками и даже сотнями слоев. Параметры этих слоев, в первую очередь их толщины и показатели преломления, являются их конструктивными параметрами. Обратные задачи, связанные с проектированием и созданием многослойных оптических покрытий, делятся на два основных класса. Первый из них – это собственно задачи проектирования (синтеза) покрытий, а второй – это обширный класс задач распознавания, связанный с вопросами практической реализации разработанных теоретических конструкций покрытий. Задачи распознавания в этой области можно в свою очередь разделить на три наиболее существенных подкласса. Во-первых, это задачи определения параметров отдельных тонких слоев, на основе которых создаются различные покрытия. Далее, это задачи определения параметров самих произведенных покрытий, число слоев которых может быть очень велико. Отдельные слои и покрытия в целом получаются с помощью различных процессов напыления в вакуумных камерах. При этом данные процессы сопровождаются различными измерениями внутри камер. Кроме того, различные измерения производятся и после завершения производства. Данные всех этих измерений являются входной информацией для решения указанных выше задач распознавания. Наряду с ними имеется и еще один обширный подкласс таких задач, связанный с созданием надежных систем контроля процессов напыления оптических покрытий. Рассматриваемые в нем задачи обладают своей существенной спецификой. Представленный проект направлен на формирование нового подхода к решению всего класса обратных задач распознавания в оптике слоистых покрытий. Формирование такого подхода стало возможным благодаря существенному прогрессу в развитии экспериментальных средств сопровождения процессов напыления покрытий. В последние годы очень широко стали применятся различные методы оптического контроля этих процессов. При их использовании в режиме on-line получаются огромные массивы экспериментальных данных, из которых в настоящее время используются лишь небольшая часть. Основной целью проекта является разработка принципиально новых нелокальных алгоритмов решения обратных задач распознавания в оптике слоистых покрытий. Важнейшей особенностью этих алгоритмов будет возможность использования всей доступной для решения обратных задач экспериментальной информации. Нелокальный характер разрабатываемых алгоритмов определяется тем, что при каждом их применении используется вся доступная на текущий момент экспериментальная информация, а не малая ее часть, как это делается в настоящее время (обычно это последние, только что измеренные, данные). За счет этого предполагается существенно повысить устойчивость решения обратных задач и расширить набор искомых технологических параметров, который может быть надежно определен в ходе решения соответствующих задач. Повышение устойчивости решения обратных задач в оптике слоистых покрытий позволит получить новые представления о свойствах отдельных тонких слоев и покрытий за счет их более точного описания в используемых моделях этих объектов. Это в свою очередь создаст предпосылки для совершенствования технологий напыления покрытий и создания новых прорывных элементов в оптике и оптоэлектронике.