zemax迈克尔逊干涉仪_Zemax光学设计实例---迈克耳逊干涉仪的仿真
本文转自公众号:小小光
导论:在序列模式下,对迈克尔逊干涉仪进行仿真,并分析干涉图样。
ZEMAX仿真:
(1) 建立一个Paraxial XY的理想光学成像系统
首先在孔径类型中选择Entrance Pupil Diameter,Aperture Value输入10,如下图:
波长为默认波长(0.55);视场为默认0度。
然后在LDE中输入相关数据,如下图:
将STOP的面形选为Paraxial XY,这是把该面设置为“理想薄透镜”,其中X-Power和Y-Power可以分别设置两个轴不同的光焦度,即焦距的倒数,我们设置X-Power和Y-Power的光焦度分别为0.2,即焦距为5mm。
需要注意Paraxial和ParaxialXY的区别。Paraxial为旋转对称理想透镜;Paraxial XY为两轴分离理想薄透镜,可以分别设置两个轴的光焦度,如果多带带设置一个轴,则成了理想柱面镜。
查看下3D layout,如下图:
以上这个理想光学成像系统实际上是一个4f系统。
同时打开查看点列图,Ray Fan,OPDFan和Field Curvature,各种像差分析图显示的结果都是0,点列图也为理想点。
再看看理想情况下的成像效果,通过Analyze-Extended Scene Analysis-Image Simulation,打开成像仿真器,默认情况下的成像仿真是网格线条模式,如下图:
(2)干涉图像分析
我们采用干涉分析来检验像面的波前特性,通过Analyze-Wavefront-Interferogram,打开干涉分析图像,如下图:
从上图,我们发现没有任何干涉图像,这是因为此时像面放在了理想光学系统的最佳像面处,各种像差都为0,波前光程差也为0,无干涉图样出现。
如果我们将像面位置偏离理想像面,就会产生离焦。
我们将Surface 2的厚度改为10.1,如下图:
此时,产生了离焦,如下图:
打开干涉图样参数设置对话框,设置好相关参数,如下图:
从上图看出,有Beam 1 是设计光路(1/1),Beam 2是参考光路(Reference),这是因为干涉必须要两束光。
此时的干涉图像如下图:
从上图看出,这是典型的牛顿环干涉图像。
(3) 迈克尔逊干涉仪的仿真
首先,建立一个初始结构,采用物空间数值孔径NA=0.2,Surface 1和Surface2为两个理想柱面镜(Paraxial XY),其后放置两个反射镜,用于改变光路方向,最后用一个理想透镜聚焦(Paraxial),像面放置在离焦位置上。
在LDE中输入初始结构的参数,如下图:
查看3D Layout,如下图:
然后打开MCE,增加一个结构,并增加以下操作数,如下图:
更新3D Layout,并显示所有光路结构,光线颜色按照结构来区分,如下图:
以上就是迈克尔逊干涉仪的基本光路结构。
最后,打开干涉分析图,干涉光束分别选择结构1和结构2,设置合适的比例因子,不勾选“使用入瞳形状”,采样率设置为256×256,得到干涉图样,如下图:
我们也可以修改结构参数来改变干涉图样,例如我们将结构参数CRVT在结构2中的属性值由0改为0.004,从而更新干涉图样,如下图:
在序列模式下,干涉分析图直接将不同结构中像面上的波前进行干涉,而不管这些结构光路是否相交。
此时,即使在3D Layout中看到两个结构的像面根本不在同一个位置,也是可以进行干涉分析的,而与结构方式无关。
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