測(cè)量系統(tǒng)(MSY.0002 v1.1)
應(yīng)用示例簡(jiǎn)述
1. 系統(tǒng)說(shuō)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(cè)樣品
探測(cè)器
— 強(qiáng)度分布表現(xiàn)出不同的干涉效應(yīng)
建模/設(shè)計(jì)
— 光線追跡：初始系統(tǒng)概覽
— 幾何場(chǎng)追跡Plus(GFT+)：
部分相干白光會(huì)減少干涉條紋的對(duì)比度
掃描樣品的高度輪廓時(shí)光強(qiáng)會(huì)發(fā)生變化
2. 系統(tǒng)說(shuō)明
參考光路
3. 建模/設(shè)計(jì)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(duì)干涉儀仿真。
2. 計(jì)算
采用幾何場(chǎng)追跡Plus引擎以計(jì)算干涉圖樣。
3. 研究
測(cè)繪掃描儀的仿真和樣本高度輪廓的測(cè)量
利用VirtualLab軟件可對(duì)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(guò)使用這種干涉儀裝置，可測(cè)量?jī)晒馐g的相對(duì)光程差。
事實(shí)上，結(jié)合白光光源的有限相干長(zhǎng)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(gè)白光光源(氙氣燈)。
應(yīng)用氙氣燈用于模仿太陽(yáng)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(gè)波長(zhǎng)，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(diǎn)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(shí)現(xiàn)光源的準(zhǔn)直，使用了一個(gè)埃德蒙光學(xué)的非球面消色差透鏡。
通過(guò)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(shí)現(xiàn))。
由于VirtualLab的相對(duì)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(shí)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(duì)應(yīng)于光束分束器的兩個(gè)通道。
6. 合束器的設(shè)置
直接通過(guò)虛擬屏幕(GFT +)探測(cè)器對(duì)兩束光進(jìn)行疊加。
為此，必須選擇兩個(gè)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(shí)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(duì)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(chǎng)追跡Plus引擎計(jì)算干涉圖樣。
3. 結(jié)果：測(cè)量路徑長(zhǎng)度的變化
對(duì)所用白光光源的時(shí)間相干性進(jìn)行研究。
因此，利用參數(shù)耦合和參數(shù)運(yùn)行，使測(cè)量路徑的長(zhǎng)度在由199.99mm到200.01mm之間變化。
為生成干涉圖樣，通過(guò)使用絕對(duì)方向?qū)⒎瓷溏R2傾斜0.005°
結(jié)果可以以獨(dú)立的文件或動(dòng)畫(huà)進(jìn)行輸出。
由此產(chǎn)生氙氣燈的相干長(zhǎng)度數(shù)量級(jí)約為1µm。
4. 輪廓掃描干涉儀
由一個(gè)樣本替換反射鏡2，該樣本具有特定的輪廓。
改變路徑長(zhǎng)度并結(jié)合有限的相干長(zhǎng)度，可對(duì)樣本的高度輪廓進(jìn)行研究。
因此，對(duì)于相同的路徑長(zhǎng)度，接受到的最大光強(qiáng)能夠體現(xiàn)高度等級(jí)。
相長(zhǎng)干涉得到最大光強(qiáng)。
5. 結(jié)果：輪廓掃描干涉儀
計(jì)算3個(gè)不同路徑長(zhǎng)度的光強(qiáng)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(gè)明顯不同的高度級(jí)，可通過(guò)模擬設(shè)置進(jìn)行說(shuō)明。
因此，VirtualLab可對(duì)這種基于部分相干光干涉測(cè)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(duì)干涉儀的仿真。
5. 計(jì)算
采用幾何場(chǎng)追跡Plus引擎以計(jì)算干涉圖樣。
6. 研究
測(cè)繪掃描儀的仿真和樣本高度輪廓的測(cè)量
利用VirtualLab軟件可對(duì)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(cè)量系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)。
開(kāi)始視頻
其他測(cè)量系統(tǒng)示例：
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