測量系統(tǒng)(MSY.0002 v1.1)
應(yīng)用示例簡述
1. 系統(tǒng)說明
光源
— 氙氣燈(部分相干白光)
組件
— 分束器和合束器，消色差準(zhǔn)直透鏡系統(tǒng)，平面反射鏡，待測樣品
探測器
— 強度分布表現(xiàn)出不同的干涉效應(yīng)
建模/設(shè)計
— 光線追跡：初始系統(tǒng)概覽
— 幾何場追跡Plus(GFT+)：
部分相干白光會減少干涉條紋的對比度
掃描樣品的高度輪廓時光強會發(fā)生變化
2. 系統(tǒng)說明
參考光路
3. 建模/設(shè)計結(jié)果
4. 總結(jié)
邁克爾遜干涉儀裝置白光干涉圖案的研究以及作為高度掃描裝置的應(yīng)用
1. 仿真
以光線追跡對干涉儀仿真。
2. 計算
采用幾何場追跡Plus引擎以計算干涉圖樣。
3. 研究
測繪掃描儀的仿真和樣本高度輪廓的測量
利用VirtualLab軟件可對邁克爾遜干涉儀生成的干涉圖案進(jìn)行研究分析。
應(yīng)用示例詳細(xì)內(nèi)容
系統(tǒng)參數(shù)
1. 仿真任務(wù)：邁克爾遜干涉儀
通過使用這種干涉儀裝置，可測量兩光束間的相對光程差。
事實上，結(jié)合白光光源的有限相干長度可以研究樣品的高度輪廓（輪廓掃描干涉儀）。
2. 參數(shù)：光源
為仿真部分相干光，采用一個白光光源(氙氣燈)。
應(yīng)用氙氣燈用于模仿太陽光。
這種氣體放電燈的輻射的光譜與黑體極其相似。
由于41個波長，光譜的形狀是離散的，并具有相應(yīng)的振幅。
由于輸出區(qū)域較小，氙氣燈可視為點光源，并輸出近似球面波。
3. 參數(shù)：消色差準(zhǔn)直透鏡
為了實現(xiàn)光源的準(zhǔn)直，使用了一個埃德蒙光學(xué)的非球面消色差透鏡。
通過使用埃德蒙光學(xué)網(wǎng)站上的Zemax文件將消色差準(zhǔn)直透鏡導(dǎo)入到VirtualLab中。
4. 邁克爾遜干涉儀光路圖
增加消色差系統(tǒng)和分束器距離是為了使3D視圖更加清晰(可在光路編輯器中實現(xiàn))。
由于VirtualLab的相對位置系統(tǒng)，必須設(shè)置Z軸方向的距離。
5. 分光器的設(shè)置
為實現(xiàn)光束分束，采用理想光束分束器。
出于該目的，在光路編輯器中建立兩次光束分束器。
隨后的組件(如相位延遲板和理想的反射鏡)連接到通道0和通道1，對應(yīng)于光束分束器的兩個通道。
6. 合束器的設(shè)置
直接通過虛擬屏幕(GFT +)探測器對兩束光進(jìn)行疊加。
為此，必須選擇兩個輸入通道的疊加（Yes），才能得到期望的干涉圖。
7. 邁克爾遜干涉儀的3D視圖
添加了擴(kuò)束器和分束器得距離是為了使3D視圖更加清晰(可在光路編輯器中實現(xiàn))
應(yīng)用示例詳細(xì)內(nèi)容
仿真&結(jié)果
1. 結(jié)果：利用光線追跡分析
首先，利用光線追跡分析光在光學(xué)系統(tǒng)中的傳播。
對于該分析，采用內(nèi)嵌的光線追跡系統(tǒng)分析器。
2. 結(jié)果：相干光源vs部分相干光
采用幾何場追跡Plus引擎計算干涉圖樣。
3. 結(jié)果：測量路徑長度的變化
對所用白光光源的時間相干性進(jìn)行研究。
因此，利用參數(shù)耦合和參數(shù)運行，使測量路徑的長度在由199.99mm到200.01mm之間變化。
為生成干涉圖樣，通過使用絕對方向?qū)⒎瓷溏R2傾斜0.005°
結(jié)果可以以獨立的文件或動畫進(jìn)行輸出。
由此產(chǎn)生氙氣燈的相干長度數(shù)量級約為1µm。
4. 輪廓掃描干涉儀
由一個樣本替換反射鏡2，該樣本具有特定的輪廓。
改變路徑長度并結(jié)合有限的相干長度，可對樣本的高度輪廓進(jìn)行研究。
因此，對于相同的路徑長度，接受到的最大光強能夠體現(xiàn)高度等級。
相長干涉得到最大光強。
5. 結(jié)果：輪廓掃描干涉儀
計算3個不同路徑長度的光強分布(200mm,200.1mm,200.2mm)。
被研究的仿真樣本(具有浮雕結(jié)構(gòu)的1歐元硬幣)表現(xiàn)出3個明顯不同的高度級，可通過模擬設(shè)置進(jìn)行說明。
因此，VirtualLab可對這種基于部分相干光干涉測量的輪廓掃描系統(tǒng)進(jìn)行仿真。
5. 總結(jié)
邁克爾遜干涉儀及其在高度掃描儀中白光干涉圖樣的研究
4. 仿真
以光線追跡對干涉儀的仿真。
5. 計算
采用幾何場追跡Plus引擎以計算干涉圖樣。
6. 研究
測繪掃描儀的仿真和樣本高度輪廓的測量
利用VirtualLab軟件可對邁克爾遜干涉儀生成的干涉圖案進(jìn)行研究分析。
擴(kuò)展閱讀
1. 擴(kuò)展閱讀
以下文件給出了在VirtualLab中如何設(shè)置測量系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)。
開始視頻
其他測量系統(tǒng)示例：
|
