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optics1210 2018-10-12 09:58

SYNOPSYS 光学设计软件课程四十二:复杂的干涉仪

vN 2u34  
0sI1GhVR  
本课程介绍了设计干涉仪的步骤。 KD/V aN  
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。 [V4{c@  
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。 k >t )g-,2  
我们将首先设置一个通道, 以下是第一步的输入:

| 8qBm  
    RLE b-3*Nl_%  
    ID INTERFEROMETER EXAMPLE &/Ro lIHF  
    WAVL 4.6 4.25 3.9 jTLSdul+  
    OBB 0 1 30 0 0 0 30 'J,T{s1J  
    1 TH 100             ! DUMMY SURFACE FOR REFERENCE {]"]uT#  
    2 AT -45 0 100       ! SCAN MIRROR ;7N Z<k  
    2 REFL |_omr&[_  
    2    TH 0 n@ w^ V   
    3    AT -45 0 100       ! FOLD AXIS "NgoaG~!YO  
    3    TH -200            ! TO BEAMSPLITTER VmzbZTup  
    4    TH -3 GTB U        ! THROUGH 3 MM THICK GERMANIUM 8/0Y vh  
    GE .VTy[|o   
    5 REFL               ! REFLECT AT BEAMSPLITTER _+ .\@{c  
    5 PTH -4 PIN 4       ! COMING BACK AGAIN YeF1C/'hy  
    4 AT 30 0 100        ! TILT OF BEAMSPLITTER )lJao  
    7 AT 30 0 100        ! TILT AXIS J9K3s_SN  
    7    TH 70              ! TO REFERENCE MIRROR AfG/JWSo}  
    8    REFL               ! HERE jy]JiQ B  
    8    PTH -7             ! BACK TO BEAMSPLITTER PjN =k;  
    9    AT -30 0 100       ! ENTER IT AGAIN FQ>`{%>  
    9    PTH 4 PIN 4        ! SAME SIZE AS BEFORE C7H/N<VAq  
    10    TH -.1            ! SMALL AIRSPACE }(egMx;"3J  
    11 PTH 4 PIN 4       ! COMPENSATOR DUPLICATES GEOMETRY }K8/-d6  
    12 K |DWu8  
    13 AT 30 0 100       ! DUMMY TO FOLLOW BEAM ' B  
    13 TH -200           ! DISTANCE TO FOLD MIRROR 1 )5|I_PXB  
    14 AT -30 0 100      ! RIGHT HERE 5OoN!TEM  
    14 GID Q5%#^ZdsTd  
    FOLD 1               ! IDENTIFY IT 8foJI^3  
    14    REFL              ! REFLECT THERE OgF+O S  
    15    AT -30 0 100      ! DUMMY TO FOLLOW BEAM Ela-,(Glk  
    15 TH 250            ! DISTANCE TO PRIMARY MIRROR SZJ$w-<z  
    16 RD -180 CC -1 TH -90  ! PARABOLOID HERE %lg=YGLQB  
    16 REFL              ! REFLECT THERE O@?k T;B  
    16    GID hDV20&hq  
    PRIMARY M            ! IDENTIFY IT z5W@`=D  
    17    AT 45 0 100       ! SMALL FOLD MIRROR #GJ dZ  
    17 REFL              ! REFLECT HERE QXF aAb=(7  
    17    GID ;/j= Ny{9  
    SECONDARY M          ! IDENTIFY IT y>*xVK{D  
    18    AT 45 0 100       ! DUMMY TO FOLLOW BEAM `# sTmC)  
    18 TH 90             ! DISTANCE TO TERTIARY zD3mX<sw  
    19 RD -180 TH -350   ! DISTANCE TO FINAL IMAGE mrV!teP  
    19 REFL              ! REFLECT AT TERTIARY #z1H8CFL"  
    APS 19               ! THE STOP IS HERE U35AX9/  
    19 GID `GXkF:f=  
    TERTIARY M e[Abp~@M1  
    20 Z'H5,)j0R  
    END
JoSJH35=:  
n]dL?BJ  
我们在EE编辑器中输入上面的内容并运行它,在PAD中给出这张图片:
waKT{5k  
要获得此显示,我们单击PAD Top按钮,选择Custom rayset,HBAR 0.0和11 rays。 我们还选择Solo顶部显示选项并打开显示所有表面的数据开关38,包括仿制图。 QJ|ap4r  
我们已经有了基本的结构,但我们还不知道第三片反射镜的细节。 我们希望在表面20上有清晰的图像,并且当我们到达该步骤时,我们将插入额外的折叠镜以将三个波长分离到不同的检测器上。 首先,我们需要知道表面19上的半径和圆锥常数。我们在新编辑器中输入以下内容:
GWvH[0  
    PANT 7}jWBK  
    VY 19 ASPH !45.puL0  
    END o!Rd ^  
    AANT W d0NT@  
    GSR 0 1 4 P * !^<m0  
    END mqq;H}  
    SYNO 10
h5yzwj:C?  
%7O?JI [  
运行此文件后,系统看起来就像我们想要的那样:
Kt0(gQOr0  
命令ASY现在向我们显示表面19的形状:
]jpu,jz:  
    SYNOPSYS AI>ASY wp7!>% s{  
MQKfJru7  
     SPECIAL SURFACE DATA h=_mNG>R)  
     ______________________________________________________________________________ @,XSs  
      SURFACE NO.  16 -- CONIC SURFACE fu$R7  
      CONIC CONSTANT (CC)     -1.000000 HK+/:'P u  
      SEMI-MAJOR AXIS (b) INFINITE       SEMI-MINOR AXIS (a) INFINITE +{]xtQB=,{  
[%&ZPJT%i  
     _______________   SURFACE NO.  19 -- CONIC SURFACE   CONIC CONSTANT (CC)     -0.349174 5JhdV nT_  
     SEMI-MAJOR AXIS (b)   -219.999999  SEMI-MINOR AXIS (a)    177.482393 .CSS}4  
2c?qV  
     TILT AND DECENTER DATA ;l$ \6T  
     LEFT-HANDED COORDINATES _4cvX  
     _______________________________________________________________________________  JMdPwI  
     SURF TYPE            X            Y            Z     ALPHA      BETA     GAMMA "`[!Lz  
     _______________________________________________________________________________ >hH0Q5aL  
    2    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -45.0000    0.0000    0.0000 X>?b#Eva  
    3    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -45.0000    0.0000    0.0000 ;E ec5w1  
    4    REL         0.00000      0.00000      0.00000   30.0000    0.0000    0.0000 f3|@|' ;  
     7 REL         0.00000      0.00000      0.00000   30.0000    0.0000    0.0000 -l}IZY  
     9 REL         0.00000      0.00000      0.00000  -30.0000    0.0000    0.0000 @xc',I  
    13    REL         0.00000      0.00000      0.00000   30.0000    0.0000    0.0000 moVbw`T  
    14    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -30.0000    0.0000    0.0000 w{k)XY40sW  
    15    REL         0.00000      0.00000      0.00000  -30.0000    0.0000    0.0000 Q?AmOo-a  
    17 REL         0.00000      0.00000      0.00000   45.0000    0.0000    0.0000 Y wkyq>Rv  
    18 REL         0.00000      0.00000      0.00000   45.0000    0.0000    0.0000 <W]g2>9o9  
     KEY TO SURFACE TYPES =+w*gDr  
     ____________________ XhsTT2B   
     GLB  GLOBAL COORDINATES                 LOC  LOCAL COORDINATES n4lutnF  
     REL  RELATIVE COORDINATES               REM  REMOTE TILTS IN RELATIVE COORD. .@Ut?G  
     SYNOPSYS AI>
Zf7&._y.  
<)*2LBF@]  
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)
'Peni1_  
    CHG 5'a3huRtV  
    13 SIN            ! NEED TWO ADDITIONAL SURFACES mZIoaF>t  
    13 SIN "n:{ !1VGw  
    4 NAS             ! REMOVE TILTS THERE NOW ()sTb>L  
    7 NAS +h_ !0dG  
    9 NAS 6!^[];%xN  
    13 NAS wM[~2C=vx  
    4 TH -3 GTB U a}SdW  
    GE NA,C Z  
    4    AT 30 0 100        ! TILT OF BEAMSPLITTER 4 g. bR  
    5    TH -.1 TRANS A8A ~!2V  
    6    PTH 4 PIN 4 3sCFHn#c  
    7    TH 0 n}xhW'3hU=  
    8    AT -30 0 100 Yl;^ k0ZI  
    8 TRANS             ! NOT REFLECTIVE ANYMORE ^TB>.c@`*  
    8    TH -70 PM":Vd/  
    9    REFL {A|TowBN  
    9    PTH -8 AIR /m _kn  
    10    AT 30 0 100 ~el3I=KC}  
    10    PTH -4 PIN 4 pdd/D  
    11    PTH -5 | nJZie8m  
    12    REFL *Ywpz^2?:  
    12    PTH 5 n]+W 3[i  
    13    PTH 4 PIN 4 14 TH 0 4lKVY<  
    15 AT 30 0 100 -yDs< Xl  
    15 TH -200 END
#GaxZ  
v&FF|)$  
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:
NrDi   
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:
6a}"6d/sTL  
    ACON 1 p1c3Q$>i  
    HPLOT 1 1xf=_F0`&  
    PER 0 0 0 1 123 ENh!N4vbO  
    PUP 2 1 11 Cc?TSZ8[  
    PLOT NvjJ b-u  
    RED PN+G:Qv  
    TRA P 0 0 11 VE2tq k%  
    END c^8o~K>w84  
4;`Bj:.  
    ACON 2 HmK*bZ  
    APLOT 1 S'~o,`xy  
    PER 0 0 0 1 123 ')S;[=v  
    PUP 2 1 11 vFrt|JC_{  
    PLOT T2 ?HRx  
    BLUE ~#\i!I;RY}  
    TRA P 0 0 11 Q '(ihUq*k  
    END
aKF*FFX  
&p<(_|Af  
这给了我们下面的图像:
?j7vZ}iRi  
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) cD1o"bq  
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。 pO<-.,  
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。 y'ja< 1I>  
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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