SYNOPSYS 光学设计软件课程四十二：复杂的干涉仪

yFYFFv\?
M_+"RKp
本课程介绍了设计干涉仪的步骤。 |A'y|/)#Z
干涉仪有两个通道，光束在分束器处叠加。人们经常希望看到两个波前形状的差异，就像测试非球面镜时一样。 N'8u}WO
在该示例中，两个通道之间的条纹在其中一个反射镜的位置来回移动时给出光谱信息。这种配置的仪器称为傅里叶变换干涉仪。这里不关心波前的形状，而是关注其绝对相位。 8K]5fkC|
我们将首先设置一个通道，以下是第一步的输入：

3($cBC
    RLE nI63Ns
    ID INTERFEROMETER EXAMPLE #%;QcDXRe
    WAVL 4.6 4.25 3.9 6dCS Gb
    OBB 0 1 30 0 0 0 30 #}8l9[Q|M
    1 TH 100             ! DUMMY SURFACE FOR REFERENCE v*.[O/,EBR
    2 AT -45 0 100       ! SCAN MIRROR ~`uEZ
    2 REFL S^Lu RF]F
    2    TH 0 ,#u"$Hz8p
    3    AT -45 0 100       ! FOLD AXIS _:B/XZ
    3    TH -200            ! TO BEAMSPLITTER /Vg=+FEO
    4    TH -3 GTB U        ! THROUGH 3 MM THICK GERMANIUM ZCT\4Llv#
    GE !>,\KxnM
    5 REFL               ! REFLECT AT BEAMSPLITTER g?e$B}%
    5 PTH -4 PIN 4       ! COMING BACK AGAIN C V{kP8#
    4 AT 30 0 100        ! TILT OF BEAMSPLITTER kkyi`_ZKn
    7 AT 30 0 100        ! TILT AXIS y*BS %xTF
    7    TH 70              ! TO REFERENCE MIRROR 5Hli@:B2s
    8    REFL               ! HERE ko2T9NI:S
    8    PTH -7             ! BACK TO BEAMSPLITTER d3m!34ml
    9    AT -30 0 100       ! ENTER IT AGAIN ,v#F6xv8
    9    PTH 4 PIN 4        ! SAME SIZE AS BEFORE H'Oy._,]t
    10    TH -.1            ! SMALL AIRSPACE a'[Ah2}3r<
    11 PTH 4 PIN 4       ! COMPENSATOR DUPLICATES GEOMETRY <Va7XX%>
    12 O;34~k
    13 AT 30 0 100       ! DUMMY TO FOLLOW BEAM /tG0"1{
    13 TH -200           ! DISTANCE TO FOLD MIRROR 1 _i/x4,=xv
    14 AT -30 0 100      ! RIGHT HERE P1r)n{;
    14 GID r@O5{V
    FOLD 1               ! IDENTIFY IT nRE(RbRe
    14    REFL              ! REFLECT THERE K4G43P5q`
    15    AT -30 0 100      ! DUMMY TO FOLLOW BEAM wX!q dII)
    15 TH 250            ! DISTANCE TO PRIMARY MIRROR xF#'+Y
    16 RD -180 CC -1 TH -90  ! PARABOLOID HERE 4R(H@p%+r2
    16 REFL              ! REFLECT THERE 0Z m^6T
    16    GID k Y}r^NaQA
    PRIMARY M            ! IDENTIFY IT wjVmK
    17    AT 45 0 100       ! SMALL FOLD MIRROR !nBE[&
    17 REFL              ! REFLECT HERE )V6Bzn}9
    17    GID -E$(<Pow~\
    SECONDARY M          ! IDENTIFY IT i7%v2_
    18    AT 45 0 100       ! DUMMY TO FOLLOW BEAM ~$WBcqo
    18 TH 90             ! DISTANCE TO TERTIARY ]FQO@y
    19 RD -180 TH -350   ! DISTANCE TO FINAL IMAGE Z8Jrt3l{2
    19 REFL              ! REFLECT AT TERTIARY ef Moi'v
    APS 19               ! THE STOP IS HERE LA837P
    19 GID UdiogXZ
    TERTIARY M A=PJg!
    20 |=o)|z2
    END

我们在EE编辑器中输入上面的内容并运行它，在PAD中给出这张图片：

要获得此显示，我们单击PAD Top按钮，选择Custom rayset，HBAR 0.0和11 rays。我们还选择Solo顶部显示选项并打开显示所有表面的数据开关38，包括仿制图。
我们已经有了基本的结构，但我们还不知道第三片反射镜的细节。我们希望在表面20上有清晰的图像，并且当我们到达该步骤时，我们将插入额外的折叠镜以将三个波长分离到不同的检测器上。首先，我们需要知道表面19上的半径和圆锥常数。我们在新编辑器中输入以下内容：

v7h!'U[/
    PANT -](NMRqfN
    VY 19 ASPH PXx:JZsju
    END M3 TsalF
    AANT R [[ #r5q
    GSR 0 1 4 P mRNA,*
    END S{0iPdUC
    SYNO 10

运行此文件后，系统看起来就像我们想要的那样：

命令ASY现在向我们显示表面19的形状：

>, 9R :X(
    SYNOPSYS AI>ASY _<8~CWo:
Qvx[F:#Tk
     SPECIAL SURFACE DATA UqA<rW
     ______________________________________________________________________________ DO^J=e
      SURFACE NO.  16 -- CONIC SURFACE [Zpx :r}
      CONIC CONSTANT (CC)     -1.000000 pnpx`u;
      SEMI-MAJOR AXIS (b) INFINITE       SEMI-MINOR AXIS (a) INFINITE 7~I*u6zY
+wHrS}I#g
     _______________   SURFACE NO.  19 -- CONIC SURFACE   CONIC CONSTANT (CC)     -0.349174 WXj iKW(
     SEMI-MAJOR AXIS (b)   -219.999999  SEMI-MINOR AXIS (a)    177.482393 #H5i$ o
!1b4q/
     TILT AND DECENTER DATA %aB RL6
     LEFT-HANDED COORDINATES Cd7imj
     _______________________________________________________________________________ <b,oF]+;z
     SURF TYPE            X            Y            Z     ALPHA      BETA     GAMMA }t FRl
     _______________________________________________________________________________ y"L7.B
    2    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -45.0000    0.0000    0.0000 HPus/#j'+
    3    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -45.0000    0.0000    0.0000 v]?zG&Jh
    4    REL         0.00000      0.00000      0.00000   30.0000    0.0000    0.0000 B*3<(eI
     7 REL         0.00000      0.00000      0.00000   30.0000    0.0000    0.0000 Wp |qv
     9 REL         0.00000      0.00000      0.00000  -30.0000    0.0000    0.0000 LK}*k/eG
    13    REL         0.00000      0.00000      0.00000   30.0000    0.0000    0.0000 &<>NP?j}
    14    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -30.0000    0.0000    0.0000 }|j\QjH
    15    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -30.0000    0.0000    0.0000 %S$+3q%F
    17 REL         0.00000      0.00000      0.00000   45.0000    0.0000    0.0000 GL^84[f-T
    18 REL         0.00000      0.00000      0.00000   45.0000    0.0000    0.0000 0zHMtC1,
     KEY TO SURFACE TYPES yW)&jZb"(
     ____________________ xe&w.aBI>
     GLB  GLOBAL COORDINATES                 LOC  LOCAL COORDINATES n([9U0!gu
     REL  RELATIVE COORDINATES               REM  REMOTE TILTS IN RELATIVE COORD. !LX)
     SYNOPSYS AI>

好的，一个通道看起来不错; 现在让我们设置第二个通道。我们可以从上面的设置开始，然后根据需要修改。首先，我们使用ACON复制按钮

将此设置添加到ACON 2中，然后我们在分束器处修改几何体形状。我们制作一个CHG文件：（L42M2）

]=28s *@
    CHG '~\\:37+
    13 SIN            ! NEED TWO ADDITIONAL SURFACES GD-cP5$
    13 SIN >oGs0mej
    4 NAS             ! REMOVE TILTS THERE NOW _Oc(K "v
    7 NAS Pea2ENe3
    9 NAS >>b <)?3Rv
    13 NAS gtwUY$
    4 TH -3 GTB U 5I6u 2k3
    GE 8t5o&8v
    4    AT 30 0 100        ! TILT OF BEAMSPLITTER *mjPNp'3{m
    5    TH -.1 TRANS kc7,F2=F
    6    PTH 4 PIN 4 5XzN%<_h9
    7    TH 0 p&$O}AX|
    8    AT -30 0 100 s|[CvjL#0
    8 TRANS             ! NOT REFLECTIVE ANYMORE i1 >oRT{Z
    8    TH -70 o6/"IIso3
    9    REFL HPc~wX
    9    PTH -8 AIR xS+!/pBf"Y
    10    AT 30 0 100 ;@FCaj&
    10    PTH -4 PIN 4 s`2q(`}
    11    PTH -5 d^+0=_[PmK
    12    REFL x+8%4]u`
    12    PTH 5 Mc9JFzp
    13    PTH 4 PIN 4 14 TH 0 &Sdf0"
    15 AT 30 0 100 NA!?.zn
    15 TH -200 END

在此文件中，我们首先必须删除分配给通道1中分束器的大多数约束，因为现在反射和倾斜发生在不同的表面上，然后我们用另一个通道的数据替换它们。新系统看起来像这样：

好的，我们已经定义了两个通道，并且它们都是通用的，在ACONS 1和2中。现在我们可以制作同时显示两者的透视图。我们创建了一个MACro：

~$jRn(2
    ACON 1 GCj[ySCD
    HPLOT 1 [:gp_Z&
    PER 0 0 0 1 123 MS`XhFPS.
    PUP 2 1 11 | r,{#EE
    PLOT PS3jCT
    RED O~#A )d6
    TRA P 0 0 11 Tvl"KVGm
    END !<vy!pXg
gx.\&W b
    ACON 2 :X}fXgeL
    APLOT 1 \OwCZ!`7i
    PER 0 0 0 1 123 _%wB*u,X
    PUP 2 1 11 U'LPaf$O
    PLOT :{s0tw>Z
    BLUE 6>gm!6`
    TRA P 0 0 11 zyB>peAp6j
    END

这给了我们下面的图像：

让我们进一步改进它。我们打开Edge Wizard（MEW）并选择Create All。为两个ACON执行此操作。现在运行上面的MACro，打开开关20，为HBAR = 1和-1添加TRA请求，并将PER请求更改为RSOLID。图片如下。我们有一个非常好的开始。（L42L1）
这是一个关于如何设置这样的系统的简短课程。 SYNOPSYS可以很好地显示系统和图像质量，但它不会模拟两个通道之间的干涉。该程序可以模拟波前和参考光束之间的差异（参见HELP IFR），但傅立叶变换干涉仪中的信息来自波前的绝对相位，不是由SYNOPSYS计算的。当然，这是无关紧要的，因为理论已经非常成熟，我们所关心的只是这些系统中的图像质量。
下一步是在最终图像之前在空间中添加额外的折叠镜和检测器光学系统。
你可能会注意到当光束通过分束器时，光束中有一个小的偏心 - 我们忽略了它。但这也不难建模，如果你真的想要那么精确，只需调整主镜上的偏心来补偿。

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