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基础Mirau干涉仪的仿真
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infotek
2026-05-25 15:10
基础Mirau干涉仪的仿真
摘要
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如何在 VirtualLab Fusion 中设置 Mirau 干涉仪? 本用例通过非顺序通道配置和基本功能仿真演示了建模过程,并评估了来自不同测试表面位置的典型离焦条纹。
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任务描述:Mirau 干涉仪示意图
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系统构建模块和光路
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普通 Mirau 干涉仪的基本组成部分是显微镜物镜、参考面(反射镜)、半透明光学元件(分束器)和实际测试对象。
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从光源到探测器有两条主要路径:
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1. 一束光束通过分束器,然后被测试表面反射并一路返回探测器。
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2. 另一束光束被分束器反射,聚焦在参考表面上,在此被镜像,再次被分束器反射,然后通过显微镜物镜返回到探测器。
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通过使用手动通道配置模式,无需依次设置这两个光路(这也可以在一个光学设置中实现)。
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理想化和通道控制
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仿真的好处是可以专注于系统相关的部分并可以减少其他任意影响。
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1. 显微镜物镜是用理想透镜仿真的。
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2. 对于半透明板(分束器),是一个平面平行板由熔融石英在其第一表面上使用 15.5 nm 银涂层制作的。
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为了忽略第二个表面上的背反射,我们使用 VirtualLab的手动通道配置来关闭这些光部分。 这样就不需要对减反射 (AR) 涂层进行单独建模。
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3. 实际上,小参考面附在透明板上。 在这里,我们只需为“飘浮的”理想平面镜建模。
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4. 对于全部场追迹仿真,使用了Modeling Level 1,因此忽略了理想平面波截断的衍射效应。
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半透明板(分束器)设置
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通常,具有不同反射率值的部分透明板用于分束,因为能量分裂越平衡,干涉条纹的对比度就越好。
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系统构建模块 – 光路 #1
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光穿过半透明板
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• 测试表面位于物镜的焦点区域。
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• 通道+/+ 和-/- 对半透明板的两个表面都是开放的,以允许来自光源的光和从测试表面反射的光通过。
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系统构建模块 – 光路 #2
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半透明板反射的光
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• 对于分束器的反射光路,
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+/- 通道必须被激活。
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系统构建模块 - 测试和参考表面
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• 在这个仿真中,参考和测试表面是
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以理想镜子为模型。
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(这就是为什么半透明板的最佳分光比是 50:50,这在 15.5 nm 银涂层的情况下大约可以实现。)
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• 将真实样品放置在测试表面上,通过沿轴向扫描 Mirau 干涉仪,可以使用不同的干涉图案来计算高度。
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• 参考表面的尺寸应该足够小以避免中心遮挡,但要大于焦点的尺寸。
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仿真结果 - 干涉条纹
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• Mirau 干涉仪三个不同位置的边缘如下图所示。
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• 干涉条纹受测试表面离焦多远的影响。较大的散焦值会在测试路径中引入更强的球面相位变化,从而导致更密集的干涉条纹。
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文件信息
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