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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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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2023-04-12
    测量系统 Te}8!_ohyC  
    Ft;^g3N  
    应用示例简述 ?Vf o+a,  
     [`rba'  
    1. 系统说明 |qmu _x\  
     % Cv D-![0  
    光源 I^8"{J.Q)[  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) _q{c##K f  
     元件 Ooq! 0g  
    — 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 s#tZg  
     探测器 ^k#P5oV  
    — 干涉条纹 T3pmVl  
     建模/设计 }0X:F`Y-  
    — 光线追迹：初始系统概览 7TDy.]  
    — 几何场追迹加(GFT+)： zOa_X~!@  
     计算干涉条纹。 x*nSHb  
     分析对齐误差的影响。 <-D0u?8  
     Hr]h J c  
    2. 系统说明 $+3}po\  
     26k LhFS  
    参考光路 pFHz"]  
    (Yis:%c\!  
    3. 建模/设计结果 q11>f   
    t{WzKy  
    !gv`F E9y  
    4. 总结 FTQ%JTgT  
     8qEVOZjV&  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 dnb)/  
     D?8rO"  
    1. 仿真 T<w5vqFDu  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 y1bbILWej  
    2. 计算 ],J EBt  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 m:WyuU<  
    3. 研究 9J>&29@us0  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 t7?Zxq  
    eQD)$d_5  
    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^"=dn6K  
     846$x$G4  
    应用示例详细内容 q"<acqK  
    系统参数 n>^Y$yy}!  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 r.>].~}4  
     r;Gi+Ca5  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 (s7;^)}zx  
    R%qGPO5Z\c  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 q&/Yg,p\  
     ]):<ZsT  
    2. 说明：光源 qLT>Mz)$ %  
     Yl#Rib  
    kMOpi =Z1  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 elG<k%/2  
     因此，相干长度大于1m (h5'9r  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 <Gt2(;  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 #&m0WI1  
    ]&i.b+^  
    ;ml)l~~YU  
     u a~CEs  
    3. 说明：光源 MV\|e1B}  
    3plzHz,x  
    p Wt) A  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 k-HCeZ  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 vt;{9\Y  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ALNc'MW!  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     A Q+]|XYo_  
    4. 说明：光学元件 M5*{  
    C_n9T{k  
    u9}1)9  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 ,^x4sA[/  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 `KK>~T_$J  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 +S R+x/?z  
     透镜材料为N-BK7。 yfx7{naKC`  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 +AHUp)  
     B|4X}*@SX  
    4 &_NJ\  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 9P~\Mpk  
     gOr%!QaF  
    .GsO.#p{  
     增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 AjT%]9 V?  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 xZQg'IT  
    awOd_![c'  
    6. 分光器的设置 SnFk>`  
    9(5Oe H6o?  
    #%D_Y33;  
    l"!Ko G7  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 z%e8K(  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 ~5 *5  
     随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 XP1~d>j  
    F@*+{1R  
    7. 合束器的设置 Ci<ATho  
    *3&fqBg  
    3nu^l'WQ  
    qWx][D"  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 @EDs~ lPv  
     为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 ']>Mp#j  
    qqu.EE  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 s.x&LG  
    GD:4"$)[o  
    kf;/c}}  
     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)。 sL@U  
    应用示例详细内容 h~(D@/tB  
    仿真&结果 8Y_ol#\L  
    0%Z]h?EYy|  
    1. 结果：利用光线追迹分析 ' /$d0`3B>  
    '2laTl]`  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 i@B[ eta  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    7yz4'L  
    Cz W:L&t  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 wo3wtx  
    VB?O hk]<  
    Y= ]dvc  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 r.T<j .\  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 2Y>~k{AN%  
     因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    Xu>r~^w=S  
    OZIW_'Wm/  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 X5khCL Hi  
    Ezi-VGjr]  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 &E4 0* (C  
     因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。  :Mcu  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Hsihytdj  
    p<&Xd}]"^W  
    4. 对准误差的影响：元件平移 \/SQ,*O  
    }?@rO`:EF+  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 zOSs[[  
     现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 d)[;e()  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 H> '>3]G  
    ` iJhG^w9M  
    t2V0lyeL  
    5. 总结 ncX/L[L  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Sje wuIi1  
    =fYL}m5E  
    4. 仿真 AxZD-|.  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 [ G e=kFB  
    /c$\X<b);  
    5. 计算 D!oc>K$B  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 &%2*Wu;  
    ; h`0ir4[A  
    6. 研究 R.s^o]vT  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 xEltwuDd?  
    YqV8D&I  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 AWjm~D-?  
    N,J9Wu ZJ\  
    扩展阅读 ZZj~GQL(S  
    "GQl~  
    1. 扩展阅读 p:OPw D+  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 {0@& OO:w  
    HJC(\\~  
     开始视频 \NG C$p n  
    - 光路图介绍 ?|1Mv1C?  
    - 参数运行介绍 `T2$4>!  
    - 参数优化介绍 S/`%Q2za4  
     其他测量系统示例： +'G0{;b  
    - 迈克尔逊干涉仪     Otz E:qe  
     
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