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基礎Mirau干涉儀的模擬

時間:2022-07-29 10:37來源:未知作者: infotek點擊:次列印

摘要

如何在 VirtualLab Fusion 中設置 Mirau 干涉儀？本案例通過非順序通道配置和基本功能模擬演示了建模過程，並評估了來自不同測試表面位置的典型離焦條紋。

任務描述：Mirau 干涉儀示意圖

系統構建模組和光路

普通 Mirau 干涉儀的基本組成部分是顯微鏡物鏡、參考面（反射鏡）、半透明光學元件（分束器）和實際測試物件。

從光源到探測器有兩條主要路徑：
1. 一束光束通過分束器，然後被測試表面反射並一路返回探測器。
2. 另一束光束被分束器反射，聚焦在參考表面上，在此被鏡像，再次被分束器反射，然後通過顯微鏡物鏡返回到探測器。

通過使用手動通道配置模式，無需依次設置這兩個光路（這也可以在一個光學設置中實現）。

理想化和通道控制

模擬的好處是可以專注於系統相關的部分並可以減少其他任意影響。

1、顯微鏡物鏡是用理想透鏡模擬的。
2. 對於半透明板（分束器），是一個平面平行板由熔融石英在其第一表面上使用 15.5?nm 銀塗層製作的。
為了忽略第二個表面上的背反射，我們使用 VirtualLab的手動通道配置來關閉這些光部分。這樣就不需要對減反射 (AR) 塗層進行單獨建模。
3. 實際上，小參考面附在透明板上。在這裡，我們只需為“飄浮的”理想平面鏡建模。
4.對於全部場追跡模擬，使用了Modeling Level 1，因此忽略了理想平面波截斷的繞射效應。

半透明板（分束器）設置

通常，具有不同反射率值的部分透明板用於分束，因為能量分裂越平衡，干涉條紋的對比度就越好。

系統構建模組 – 光路 #1

光穿過半透明板

• 測試表面位於物鏡的焦點區域。
• 通道+/+ 和-/- 對半透明板的兩個表面都是開放的，以允許來自光源的光和從測試表面反射的光通過。

系統構建模組 – 光路 #2

半透明板反射的光

• 對於分束器的反射光路，
+/- 通道必須被啟動。

系統構建模組 - 測試和參考表面

• 在這個模擬中，參考和測試表面是
以理想鏡子為模型。
（這就是為什麼半透明板的最佳分光比是 50:50，這在 15.5?nm 銀塗層的情況下大約可以實現。）

• 將真實樣品放置在測試表面上，通過沿軸向掃描 Mirau 干涉儀，可以使用不同的干涉圖案來計算高度。

• 參考表面的尺寸應該足夠小以避免中心遮擋，但要大於焦點的尺寸。

模擬結果 - 干涉條紋

• Mirau 干涉儀三個不同位置的邊緣如下圖所示。
• 干涉條紋受測試表面離焦多遠的影響。較大的散焦值會在測試路徑中引入更強的球面相位變化，從而導致更密集的干涉條紋。

檔案資訊

延伸閱讀

-    Young’s Interference Experiment
-    Mach-Zehnder Interferometer
-    Fizeau Interferometer for Optical Testing

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