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FRED部分相幹模擬
時間:2010-12-23 18:10來源:訊技光電作者: 技術部點擊:列印

FRED將高斯光分束運算法則運用於傳播相幹光場通過系統幾何模型。這裏我們來看一下這項性能的示範。

高斯光分束(GBD)的綜合形式使得FRED可以對廣泛的物理光學現象進行解釋。在過去的1/4世紀裏,GBD運算法則已被證明在模擬衍射和幹涉效應上具有顯著的精確性。這裏我們演示FRED的GBD性能用於說明部分相幹,我們來觀察一個衍射計的例子。

衍射計[1],[2]是演示部分相幹性很有用的一個儀器。實驗結構裝置可以用下圖表示。擴展非相幹光源S0通過透鏡L0成像於S1。由S1出來的光線通過L1準直並通過透鏡L2聚焦於平面F上。包含兩孔徑P1和P2的非透明屏A置於透鏡L1和L2中間。孔徑P1和P2可以為任何形狀、尺寸和位置。

在FRED模型中,如上圖中紅色虛線所圈出部分用於收集點光源隨機發出的不同波長的光線,它的作用類似於小孔區域的S1。這種收集而來的光線類似於Born & Wolf提出的準單色光源。在平面F上,光源中的不同波長形成了幹涉圖。通過設計,FRED演示了相同波長的相幹性和不同波長之間的非相幹。因此,在F面上的總照度圖形成了不同相幹成分下的非相幹的總和。

根據由P.H. van Cittert在 1934 和 F. Zernike 在 1938提出重要的部分相幹理論的獨立發展,在S1 處的光源收集引起了在A處屏上兩點P1和P2之間的場產生了相關性。先驅的Cittert-Zernike法則確定了以下部分相幹的關系式:

這裏r是小孔S1的半徑,d是兩孔P1和P2的中心距離。R是透鏡L1的焦距,r1和r2是孔P1和P2離開光軸的距離,而Im是平均波長。

作為測試FRED的性能,我們已經得出了和Thompson and Wolf通過計算在分開距離為d的小孔P1和P2,在平面F上的照度計算吻合的結果。相關的參數為f1=f2=1520mm;透鏡L1和L2分開14mm,小孔S1的直徑為90mm,孔徑P1,P2的直徑為1.4mm;平均波長為Im=0.579mm。以下圖中顯示了d=6,10和23mm時的照度圖和|u12|=0.593,.146和0.035.

[1] Born & Wolfe, Principle of Optics (6th Ed), Pergamon Press, Ch. 10, Sec. 4.3, p. 513

[2] B.J. Thompson & E. Wolf, J. Opt. Soc. Amer., 47 (1957), p.895.


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