泰曼-格林偏振干涉测长系统的ASAP仿真

泰曼-格林偏振干涉测长系统的ASAP仿真涉及到光学干涉仪的工作原理、ASAP仿真软件的操作方法、以及偏振光技术的应用。泰曼-格林干涉仪是一种重要的光学测量工具，它在工程和工业检测领域中被广泛地用于测量球面的曲率半径。 泰曼-格林干涉仪的基本结构包括一个半透半反界面，通常是一个分束棱镜或分束膜，用以将入射光分成两束。这两束光分别在样品和参考镜上反射，然后再次经过半透半反界面，形成干涉。干涉现象的观察通常分为等倾干涉和等厚干涉两种情况。等倾干涉是当样品和参考镜与分束界面的距离有微小差异时，形成干涉条纹。等厚干涉则是在样品表面旋转小角度时产生干涉图样，使得样品表面的微小厚度变化能够通过干涉条纹的变化被检测出来。 在建模过程中，使用了ASAP软件进行光线追踪仿真，ASAP是基于光线追迹原理的光学软件，可以用来模拟光学系统的行为。在ASAP中建立模型时，需要考虑干涉臂的长度对相干性的影响。由于ASAP不考虑光的相干长度，因此在仿真中对干涉臂的长度没有特殊要求。在模型中，样品和参考镜使用了ASAP中的plane模型，界面特性为理想反射面，即反射率为1，透射率为0，而且界面两侧的介质为空气。 为了观察等倾条纹，样品或参考镜与半透半反界面的距离保持微小的差值，形成等效的平行平板。在观察等厚条纹时，样品旋转一定的角度，与参考镜形成等效的空气楔，从而使得通过样品和参考镜的光程产生差异，形成干涉条纹。 在实际应用中，为了防止参考光或测量光沿原路返回到激光器中，影响激光器的模式分布和谐振效果，甚至造成激光器损坏，需要采取一定的光隔离措施。因此，研究了一种通过使用1/4波片和偏振分束镜结合来实现光隔离效果的方法。1/4波片可以使偏振方向旋转90度，而偏振分束镜则对s光全透射、对p光全反射。通过这种方式，来自样品的s光被透射进测量臂，经过两次1/4波片后变为p光，只能被反射，从而进入接收器，不能回到激光器中。对于参考臂的处理也类似。 文章还介绍了在探测器之前放置一个45度取向的偏振片，以及在光源与偏振分束镜之间增加一个45度取向的偏振片，用于实现光隔离。这里之所以选择偏振分束镜，是因为它能够更好地利用两臂的光能，提高光能的利用率。对于光源的偏振方向，使用了POLARIZ语句来定义光源的初始偏振方向，通过调整偏振分束镜的快轴方向，可以使得通过的光偏振方向为45度。 在ASAP仿真过程中，作者对测量球面半径的过程进行了模拟，并对仿真过程中出现的特殊现象，即晶体锥光干涉图中的“十字刷”现象进行了解释。通过模拟得到的干涉条纹图像，验证了泰曼-格林干涉仪的干涉现象，以及所采用的光隔离技术的可行性。 关键词泰曼-格林干涉仪、ASAP、相干光、偏振、仿真，这些关键词概括了本文的主要研究内容。泰曼-格林干涉仪作为干涉系统的基础，其干涉和偏振现象的仿真验证对于理解其在测量球面曲率半径方面的应用至关重要。ASAP软件的运用则为光学系统的设计和分析提供了一种强有力的工具。通过这种仿真，工程师和技术人员可以在实际制造和测试之前，对光学系统的设计进行评估和优化。