基础Mirau干涉仪的仿真

摘要

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。

任务描述：Mirau 干涉仪示意图

系统构建模块和光路

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。

从光源到探测器有两条主要路径：

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。

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。

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）。

理想化和通道控制

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。

1. 显微镜物镜是用理想透镜仿真的。

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。

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。

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。

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。

半透明板（分束器）设置

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。

系统构建模块 – 光路 #1

光穿过半透明板

• 测试表面位于物镜的焦点区域。

• 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。

系统构建模块 – 光路 #2

半透明板反射的光

• 对于分束器的反射光路，

+/- 通道必须被激活。

系统构建模块 - 测试和参考表面

• 在这个仿真中，参考和测试表面是

以理想镜子为模型。

（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。）

• 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。

• 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。

仿真结果 - 干涉条纹

• Mirau 干涉仪三个不同位置的边缘如下图所示。

• 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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