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[技术]使用相干光模拟马赫泽德干涉仪 [复制链接]

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科学家

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只看楼主倒序阅读楼主发表于: 2023-04-12

测量系统

应用示例简述

1. 系统说明

 光源
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m)
 元件
— 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
 探测器
— 干涉条纹
 建模/设计
— 光线追迹：初始系统概览
— 几何场追迹加(GFT+)：
 计算干涉条纹。
 分析对齐误差的影响。

2. 系统说明

参考光路

3. 建模/设计结果

4. 总结

马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算

1. 仿真
以光线追迹对干涉仪的仿真。
2. 计算
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。
3. 研究
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移

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。

应用示例详细内容

系统参数

1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪

 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。

这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。

2. 说明：光源

 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。
 因此，相干长度大于1m
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。

3. 说明：光源

 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。

4. 说明：光学元件

 在参考光路中设置一个位相延迟平板。
 位相延迟平板材料为N-BK7。
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。
 透镜材料为N-BK7。
 其中心厚度与位相平板厚度相等。

5. 马赫泽德干涉仪光路视图

 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)。
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。

6. 分光器的设置

 为实现光束分束，采用理想光束分束器。
 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。
 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

7. 合束器的设置

 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。
 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。

8. 马赫泽德干涉仪的3D视图

 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)。

应用示例详细内容

仿真&结果

1. 结果：利用光线追迹分析

 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。

2. 结果：使用GFT+的干涉条纹

 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。
 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。
 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。

3. 对准误差的影响：元件倾斜

 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。
 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°。
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。

4. 对准误差的影响：元件平移

 元件移动影响的研究，如球面透镜。
 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。
 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。

5. 总结
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算

4. 仿真
以光线追迹对干涉仪的仿真。

5. 计算
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。

6. 研究
不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移

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。

扩展阅读

1. 扩展阅读
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。

 开始视频
- 光路图介绍
- 参数运行介绍
- 参数优化介绍
 其他测量系统示例：
- 迈克尔逊干涉仪

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