摘要

法布里-珀羅標準具廣泛應用于激光諧振器和光譜的敏感波長濾波。通常，它們是由具有兩個高反射性（HR）膜層的平面組成，中間有空氣或玻璃。在本例中，建立了一個中間介質為石英的光學測量系統來實現在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臺互操作性，充分考慮了標準具中多次反射引起的干涉效應，并研究了添加膜層的反射率后對條紋對比度的影響。

建模任務

仿真與設置：單平臺互操作性

建模技術的單平臺互操作性

當光在系統中傳播時，它會遇到不同的組件并相互作用，在傳播的不同位置可能會有多個相互作用。以下每個元件都需要一個合適的模型來提供精度和速度之間的良好平衡：

1. 光源（鈉原子光譜D線）

2. 高反射膜層

3. 標準具

4. 自由空間傳播

5. 球面透鏡

6. 探測器

連接建模技術：膜層

1. 光源（鈉原子光譜D線）

2. 高反射膜層

3. 標準具

4. 自由空間傳播

5. 球面透鏡

6. 探測器

膜層/多層系統的建模技術：

由于s矩陣求解器完全在頻域上工作，因此應用該求解器不需要在空域和頻域之間轉換的額外步驟（傅里葉變換）。這允許在保持嚴格的模型的同時實現最快的模擬速度。

有高反射（HR）膜層的標準具

對于膜層的標準具表面，我們使用分層介質組件，因為它為x，y不變的層堆棧提供了一個快速和嚴格的解決方案。膜層定義為二氧化鈦和二氧化硅薄膜交替，其反射率隨著迭代次數的增加而增加。關于分層介質組件的更多信息如下：

分層介質組件

連接建模技術： 標準具

1. 光源（鈉原子光譜D線）

2. 高反射膜層

3. 標準具

4. 自由空間傳播

5. 球面透鏡

6. 探測器

由于與表面的相互作用已經經過膜層求解器處理，所有標準具剩下只有一個自由空間的傳播步驟。由于我們不期望衍射效應發揮主要作用，因此選擇幾何傳播計算方式獲得最大的速度。

連接建模技術：自由空間傳播

1. 光源（鈉原子光譜D線）

2. 高反射膜層

3. 標準具

4. 自由空間傳播

5. 球面透鏡

6. 探測器

可用的自由空間傳播的建模技術：

同樣的原理也適用于其他的自由空間傳播步驟。

連接建模技術：球面透鏡

1. 光源（鈉原子光譜D線）

2. 高反射膜層

3. 標準具

4. 自由空間傳播

5. 球面透鏡

6. 探測器

可用的與曲面的交互作用的建模技術：

由于薄元近似（TEA）假設薄元件，而函數方法不包括菲涅耳損失，局部平面界面近似（LPIA）提供了速度和精度之間的最佳折衷。

連接建模技術：探測器

1. 光源（鈉原子光譜D線）

2. 高反射膜層

3. 標準具

4. 自由空間傳播

5. 球面透鏡

6. 探測器

VirtualLab Fusion的靈活通用探測器以及各種參數變化工具允許對任何光學系統進行深入研究。在此案例中，我們想測量探測器處的輻射能量密度，并研究其與膜層的波長和反射率的關系。

仿真結果

兩個頻譜線的可視化

策略和膜層反射率

單波長

588.9950 nm

內部共振增強

整體傳輸將在共振波長的倍數處達到峰值。這些曲線的確切形狀也取決于鍍在標準具表面的膜層的反射率。請注意，在我們的案例中，使用了真實的膜層。根據設計，反射率較高的膜層有更多的層，因此更厚，這改變了標準具兩個表面之間的距離。這導致了共振峰的輕微偏移。

注：傳輸值來自空氣模式的中心。