摘要
法布裏-珀羅标準具廣泛應用于激光諧振器(qì)和(hé)光譜的敏感波長濾波。通(tōng)常，它們是由具有(yǒu)兩個(gè)高(gāo)反射性（HR）膜層的平面組成，中間(jiān)有(yǒu)空(kōng)氣或玻璃。在本例中，建立了一個(gè)中間(jiān)介質為(wèi)石英的光學測量系統來(lái)實現在VirtualLab Fusion中測量鈉原子光譜D線。利用我們的無縫銜接的非序列單平台互操作(zuò)性，充分考慮了标準具中多(duō)次反射引起的幹涉效應，并研究了添加膜層的反射率後對條紋對比度的影(yǐng)響。
建模任務
仿真與設置：單平台互操作(zuò)性
建模技(jì)術(shù)的單平台互操作(zuò)性
當光在系統中傳播時(shí)，它會(huì)遇到不同的組件并相互作(zuò)用，在傳播的不同位置可(kě)能會(huì)有(yǒu)多(duō)個(gè)相互作(zuò)用。以下每個(gè)元件都需要一個(gè)合适的模型來(lái)提供精度和(hé)速度之間(jiān)的良好平衡：
1. 光源（鈉原子光譜D線）
2. 高(gāo)反射膜層
3. 标準具
4. 自由空(kōng)間(jiān)傳播
5. 球面透鏡
6. 探測器(qì)
連接建模技(jì)術(shù)：膜層
1. 光源（鈉原子光譜D線）
2. 高(gāo)反射膜層
3. 标準具
4. 自由空(kōng)間(jiān)傳播
5. 球面透鏡
6. 探測器(qì)
膜層/多(duō)層系統的建模技(jì)術(shù)：
由于s矩陣求解器(qì)完全在頻域上(shàng)工作(zuò)，因此應用該求解器(qì)不需要在空(kōng)域和(hé)頻域之間(jiān)轉換的額外步驟（傅裏葉變換）。這允許在保持嚴格的模型的同時(shí)實現最快的模拟速度。
有(yǒu)高(gāo)反射（HR）膜層的标準具
對于膜層的标準具表面，我們使用分層介質組件，因為(wèi)它為(wèi)x，y不變的層堆棧提供了一個(gè)快速和(hé)嚴格的解決方案。膜層定義為(wèi)二氧化钛和(hé)二氧化矽薄膜交替，其反射率随着叠代次數(shù)的增加而增加。關于分層介質組件的更多(duō)信息如下：
分層介質組件
連接建模技(jì)術(shù)： 标準具
1. 光源（鈉原子光譜D線）
2. 高(gāo)反射膜層
3. 标準具
4. 自由空(kōng)間(jiān)傳播
5. 球面透鏡
6. 探測器(qì)
由于與表面的相互作(zuò)用已經經過膜層求解器(qì)處理(lǐ)，所有(yǒu)标準具剩下隻有(yǒu)一個(gè)自由空(kōng)間(jiān)的傳播步驟。由于我們不期望衍射效應發揮主要作(zuò)用，因此選擇幾何傳播計(jì)算(suàn)方式獲得(de)最大(dà)的速度。
連接建模技(jì)術(shù)：自由空(kōng)間(jiān)傳播
1. 光源（鈉原子光譜D線）
2. 高(gāo)反射膜層
3. 标準具
4. 自由空(kōng)間(jiān)傳播
5. 球面透鏡
6. 探測器(qì)
可(kě)用的自由空(kōng)間(jiān)傳播的建模技(jì)術(shù)：
同樣的原理(lǐ)也适用于其他的自由空(kōng)間(jiān)傳播步驟。
連接建模技(jì)術(shù)：球面透鏡
1. 光源（鈉原子光譜D線）
2. 高(gāo)反射膜層
3. 标準具
4. 自由空(kōng)間(jiān)傳播
5. 球面透鏡
6. 探測器(qì)
可(kě)用的與曲面的交互作(zuò)用的建模技(jì)術(shù)：
由于薄元近似（TEA）假設薄元件，而函數(shù)方法不包括菲涅耳損失，局部平面界面近似（LPIA）提供了速度和(hé)精度之間(jiān)的最佳折衷。
連接建模技(jì)術(shù)：探測器(qì)
1. 光源（鈉原子光譜D線）
2. 高(gāo)反射膜層
3. 标準具
4. 自由空(kōng)間(jiān)傳播
5. 球面透鏡
6. 探測器(qì)
VirtualLab Fusion的靈活通(tōng)用探測器(qì)以及各種參數(shù)變化工具允許對任何光學系統進行(xíng)深入研究。在此案例中，我們想測量探測器(qì)處的輻射能量密度，并研究其與膜層的波長和(hé)反射率的關系。
仿真結果
兩個(gè)頻譜線的可(kě)視(shì)化
策略和(hé)膜層反射率
單波長
588.9950 nm
內(nèi)部共振增強
整體(tǐ)傳輸将在共振波長的倍數(shù)處達到峰值。這些(xiē)曲線的确切形狀也取決于鍍在标準具表面的膜層的反射率。請(qǐng)注意，在我們的案例中，使用了真實的膜層。根據設計(jì)，反射率較高(gāo)的膜層有(yǒu)更多(duō)的層，因此更厚，這改變了标準具兩個(gè)表面之間(jiān)的距離。這導緻了共振峰的輕微偏移。
注：傳輸值來(lái)自空(kōng)氣模式的中心。
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