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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-23
    测量系统(MSY.0001 v1.1) >tx[UF@P@  
    >(wQx05^D  
    应用示例简述 ';c 6  
    3bR%#G%  
    1. 系统说明 *?]<=IV?  
    VX>j2Z'  
    光源 .Eb]}8/}E  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) A~lc`m-  
     元件 6-0sBB9=u  
    — 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 ZoSyc--Bv  
     探测器 ! K_<hNG&  
    — 干涉条纹 K"&^/[vMB  
     建模/设计 RqP_^tB  
    光线追迹:初始系统概览 yU4mS;GX  
    — 几何场追迹加(GFT+): O`"~AY&  
     计算干涉条纹。 q\|RI;W  
     分析对齐误差的影响。 X1o^MMpz(F  
    |WEl5bNc3  
    2. 系统说明 !H[01  
    'GX x|.  
    参考光路 6vR6=@(`>  
    XWQ `]m)  
    3. 建模/设计结果 rpDBKo  
    o 9/,@Ri\5  
    P:N> #G~z  
    4. 总结 &v t)7[  
    JbS[(+o  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 aq8./^  
    QKB+mjMH#x  
    1. 仿真 *hJWuMfY,  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 UcOP 0_/  
    2. 计算 ~cfXEjE6  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 l>`66~+s,`  
    3. 研究 }LKD9U5;8  
    不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 FQ1B%u|  
    cL ~WDW/  
    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。 6)ln,{  
    xW*Lceb  
    应用示例详细内容 & rD8ng+$  
    系统参数 w,vnpdT  
    1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 lS7L|  
    {i?G:K  
     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。 6 U[VoUU   
    law$LL  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ^v'0\(H?P  
    g?Nk-cg  
    2. 说明:光源 naH(lz|v  
    strM3j##x  
    oH?:(S(  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器 /|P{t{^WM  
     因此,相干长度大于1m qlYi:uygY  
     此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 P5 oS 1iu*  
     在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 +Ln^<!P  
    zow8 Q6f  
    ,d38TN  
    T 4p}5ew'  
    3. 说明:光源 X' 5R4j  
    G'#u!<(^h  
    !/u  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 :{iH(ae;  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜 +~aIT=i3  
     因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ,f>9oOqqA  
     与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。
    `iM%R3&  
    4. 说明:光学元件 jX8)Ov5Mv  
    N{Z+  
    UhL1Y NF_  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 T$%QK?B  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 amC)t8L?  
     所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 U&u63 56  
     透镜材料为N-BK7。 y&5 O)  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 h8 N|m0W  
    [~ 2m*Q  
    P-gjSE|yh  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 oxN5:)  
    av|T|J/(  
    xatq  
     增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 nb=mY&q}~  
     由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 }*QK;#NEc  
    Wq<oP  
    6. 分光器的设置 4s9@4  
    iJ^}{-  
    Gg ~0>XS  
    Gt*K:KT=L  
     为实现光束分束,采用理想光束分束器。 K;sC#9m  
     出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 ?2~fvMWu  
     随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 2XeyNX  
    I8)D   
    7. 合束器的设置 |TM n  
    r|4D.O]  
    ;#9?3O s  
    ?Ce=h+l  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 RIXeV*ix  
     为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 T5zS3O  
    hN!;Tny  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 X5/fy"g&  
    xcWR#z{z  
    9]lI?j]o  
     增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 axvZA:l  
    应用示例详细内容 r[}nrH&8  
    仿真&结果 JFX}))7  
     dV :}  
    1. 结果:利用光线追迹分析 W@r<4?Oat  
    _xePh  
     首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 [.xY>\e  
     对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    \UZGXk  
    }vU/]0@,E  
    2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 >xS({1A}  
    sU&v B:]~  
    q#mL-3OQ  
     现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 Q%d%Io\-t  
     由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 "Ux(nt  
     因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    !;*flr`/  
    83Rs1}*  
    3. 对准误差的影响:元件倾斜 mJ<`/p?:  
    Ly8=SIZ   
     元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 ri8=u$!  
     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°。 !`?i>k?Q E  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 iu8Q &Us0P  
    Sxc)~y  
    4. 对准误差的影响:元件平移 )GVTa4}p  
    (BPp2^  
     元件移动影响的研究,如球面透镜。 WJONk_WAc  
     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。 <dP \vLH_  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 81y<Uz 6  
    uXFI7vV6P  
    _`;KmD&5  
    5. 总结 r D <T  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 |}:}14ty  
    J?J4<l9  
    4. 仿真 KMy"DVqE  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 _";w*lg}  
    & tT6.@kH  
    5. 计算 _"Ym]y28li  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 .tG3g:  
    i *:QbMb  
    6. 研究 fTPm Fb  
    不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 @br)m](@  
    K2x2Y=  
    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。 DVhBZ!u 9  
    1O0. CC,p  
    扩展阅读 }hg=#*  
    9:@Xz5  
    1. 扩展阅读 2! ,ndLA  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 [XI:Yf  
    0;><@{'  
     开始视频 ?sdSi--  
    - 光路图介绍 0 `7y Pq*  
    - 参数运行介绍 Mo N/?VA  
    - 参数优化介绍 *s 4Ym  
     其他测量系统示例: hR|xUp  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 5[X%17&t  
    | 8mWR=9fs  
    9FSa=<0wE  
    QQ:2987619807
    ](R /4  
     
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