基于Zemax的干涉仪仿真——Fizeau球面干涉仪

最近在用Zemax仿真干涉仪，在这之前查资料都是关于一些平面干涉仪的仿真，很少有关于Fizeau型的，尤其是球面干涉仪的仿真，看到很多关于这方面的问题回复都说利用多重结构仿照Zemax马赫-泽德干涉仪去做，但是也没有具体的过程，因此在这里分享一下我仿真的干涉仪步骤方法，具体是利用多重结构完成的仿真。

1.准直部分

2.参考部分

3.成像部分

4.多重结构将连通

5.干涉图生成

1.准直部分

与一般的准直系统设计一样，根据所需参数对准直系统进行设计，可以采用无焦模式设计，也可以反向设计，我是利用第二种方法设计的，评价方法利用波前即可。这一步设计的主要目的是为了得到符合标准的平行光（平面波）。

2.参考部分

由于是球面干涉仪（非球面干涉仪），这一部分的设计应使参考面的光线可以原路返回，因此需要对标准镜组进行相应设计。下图是我设计的标准镜结构，标准镜最后一个面（最右侧面）为参考面，需要注意对于标准镜的透射波前以及标准镜本身都是具有要求的，例如要满足测量精度优于0.1λ，则透射波前优于1λ，参考面面形优于0.1λ即可，还有另外一些要求因为比较繁琐，这里不再详细描述，具体可以参考论文 “大口径高精度斐索干涉仪球面参考镜设计_曲艺”进行设计。在进行标准镜的优化时，可以使用RAID、RAED操作函数针对参考面进行优化。

3.成像部分

成像部分设计与一般的成像系统设计完全一样，评价函数及优化方法完全一致，只不过需要根据测量要求确定视场角等参数。

4.多重结构将连通

只要三个部分的设计满足要求，连通按照一般的多重结构将干涉仪光路将三个部分连通起来即可，需要注意的是这里利用多重结构的原因是干涉光路包括标准光路和测量光路，测量光路中存在待测件，因此，两个光路有区别，如下图所示。注意：连通过程也应严格保证参考光返回为平行光。

5.干涉图生成

对于不同的元件，只需要在多重结构的测量光路中更换待测元件即可，例如下图是对一个与参考面同曲率半径的球面进行测量，按理应该生成零条纹，但系统存在着不可避免的像差，因此条纹图并非完全为理论上的零条纹。

对同顶点曲率半径的非球面测量干涉图如下：

设计过程看起来不复杂，但其中仍存在许多细节的问题在设计过程中难以处理，因此可以具体到哪一步出现问题都可以讨论！