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    [分享]使用相干光模拟马赫泽德干涉仪 [复制链接]

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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-23
    测量系统(MSY.0001 v1.1) {?:]'c  
    \H .Cmm^I  
    应用示例简述 XnP?hw%  
     tF),Sn|*  
    1. 系统说明 UWO3sZpU  
     %JBLp xnq  
    光源 '/<\X{l8  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) ^>E>\uz0v  
     元件 v'?Smd1v /  
    — 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 8?82 p  
     探测器 [TA.|7&  
    — 干涉条纹 E "=4(   
     建模/设计 SY5}Bu#  
    — 光线追迹：初始系统概览 -ZE YzZqY  
    — 几何场追迹加(GFT+)： (qFZF7(Xa  
     计算干涉条纹。 ke2dQ^kc4  
     分析对齐误差的影响。 Y0g]-B  
     n>pJ/l%`  
    2. 系统说明 6qDt 6uB  
     02Vfg42  
    参考光路 bJn&Y  
    9@CRL=  
    3. 建模/设计结果 G%HG6  
    iN8[^,2H|  
    [[c0g6  
    4. 总结 }6^5mhsL  
     Evj%$7H1L1  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 >rlUV"8jY;  
     |?J57(  
    1. 仿真 60|PVsmDm  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 1Z ~C3)T=  
    2. 计算 'GezIIaH  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ]0T*#U/P  
    3. 研究 _yAY5TIv  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 =7e!'cF[  
    kk`K;`[tB  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 _LZ(HTX~  
     OB9E30  
    应用示例详细内容 tRI<K  
    系统参数 ^Lb\k|U ,\  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 &iWTf K7  
     ,EHLW4v  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 Jf4` 2KN\  
    odca?  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 tW~kn9glZ  
     M-].l3  
    2. 说明：光源 oH17!$Fly  
     } O+xs3Uv  
    U;iCH  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 \dU.#^ryp  
     因此，相干长度大于1m m lc8q s  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 ??aO3Vm{  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 z&0[F`U  
    64mh.j  
    jY\z+lW6A  
     g%= K rO  
    3. 说明：光源 ].d%R a:{  
    q}p$S2`  
    ShL!7y*rT{  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 \(7A7~  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 F&uiI;+zJ  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 cvy 5|;-u  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     :vIJ>6lIR  
    4. 说明：光学元件 PeIi@0vA  
    UH0l8ixc  
    @{RhO|UR  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 @7"n X  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 ;{0alhMZ  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 JtY$AP$  
     透镜材料为N-BK7。 sg-^ oy*^  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 T^] ]z}k  
     4jDi3MMU9  
    p#w8$Qjp  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 $k )K}U  
     W=EcbH9/.)  
    zjA#8;h~w  
     增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 3pML+Y|ij  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 M 2| k.  
    n;. M5}O  
    6. 分光器的设置 ,&3+w ~Ua  
    p:b{>lM  
    |qguLab(  
    cQLPgE0  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 $-]G6r  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 q p}2  
     随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 1P*GIt2L  
    CLZ j=J2  
    7. 合束器的设置 `+(n+QS _  
    ea @ H  
    aC=2v7*  
    PW%ith1)<  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 Ff>X='{  
     为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 ORKJy )*"  
    p q?# X0  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ?r(vXq\  
    jtfC3E,U  
    `K0.6i [p  
     增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 mpD.x5jm<  
    应用示例详细内容 yn+m,K/  
    仿真&结果 &FRf-6/  
    U~sC%Ri-@U  
    1. 结果：利用光线追迹分析 x&u@!# d]  
    /|NyO+Io  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 g,*fpk  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    .e5@9G.jb  
    _}j>  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 WxD$k3U  
    R~A))4<%%  
    'bZw-t!M@  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 LjGLi>kI~  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 &<#1G u_  
     因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    jJYCGK$=  
    YH%U$eS#g  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 %#4;'\'5  
    PDc4ok`)  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 MW^FY4V1m  
     因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 &q4~WRnzJk  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 :T6zT3(")D  
    8Rw:SU9H?T  
    4. 对准误差的影响：元件平移 S+6YD0  
    X_JC1  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 c uAp,!  
     现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 JSh'iYJ .  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 O*/Utl  
    =$~x]  
    V^D 1:9i  
    5. 总结 R(y`dQy<K  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 *2pE39  
    2&s(:=  
    4. 仿真 70*yx?TV  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 `.VkR5/  
    uGlz|C  
    5. 计算 ]Zay9jD}c-  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 zYPvpZV/  
    7~MWp4.   
    6. 研究 kz#x6NXj  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 YE"MtL {  
    T8T,G4Q  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 '@hnqcqXq  
    bX`]<$dr3  
    扩展阅读 b1e)w?n  
    rY6bc\?`x  
    1. 扩展阅读 bw#\"uJ  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ^CDh! )  
    u4=ulgi  
     开始视频 8fWnKWbbjw  
    - 光路图介绍 ^=cX L  
    - 参数运行介绍 /oM&29 jy  
    - 参数优化介绍 @M }`nKXM  
     其他测量系统示例： .d)H2X  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) k8.,id  
    [.G~5%974  
    T5-'|+  
    QQ：2987619807     jI}{0LW&F&  
     
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