[技术]使用相干光模拟马赫泽德干涉仪 [复制链接]

测量系统(MSY.0001 v1.1) taixBNv  
[[&)cbv  
应用示例简述 "&Ff[O*  
v2(U(Tt  
1. 系统说明 6s&qZ+v-  
-D;lS 6  
 光源 ,?fN#gc :  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) n)Hk8)^8  
 元件 jPj2  
— 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 dJaEoF  
 探测器 SUo^c1)G  
— 干涉条纹 =
s6E/K  
 建模/设计 y 'mlee  
— 光线追迹：初始系统概览 C*$|#.l  
— 几何场追迹加(GFT+)： ]|;7R^o3|  
 计算干涉条纹。 *|sxa#  
 分析对齐误差的影响。 z,M'Tr.1|  
Sr-|,\/O  
2. 系统说明 (UXv,_"nU  
Plb}dID"  
7<fL[2-  
3. 建模/设计结果 {$3j/b  
QZ?O;K1|y  
4. 总结 Euqjxz  
2(hvv-  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Ko@zk<~"[  
KxGKA  
1. 仿真 )K8P+zn~  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 P4i3y{
$V  
2. 计算 NYGmLbq  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 C+T&O  
3. 研究 CGCQa0  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 U2VV[e)Z!  
Ck:#1-t8{  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。  dD:  
,0BR-#  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 q^)=F_QvG  
<g] ou YHZ  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 zoJ_=- *s  
/rn"  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 7s0)3HR}  
P"oYC$  
2. 说明：光源 u,:CJ[3  
ULV)0SB  
44Q6vb?  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 'y'T'2N3  
 因此，相干长度大于1m #4Dn@Gqh.Y  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 83\o(  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 /A%om|+Gq  
1 ,#{X3  
"xL;(Fqu  
=X)Q7u".7  
3. 说明：光源 X\o/i\ C}  
~8XX3+]z:X  
)>-77\  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 x-w`KFS  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 R.91v4J  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 JZWgr&O<  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 'bZMh9|  
4. 说明：光学元件 i7i|370  
x{=[w`  
Pz5ebhgq  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 e} sc]MTM  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 EC^Ev|PB\u  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 7(yXsVq  
 透镜材料为N-BK7。 _8,vk-,'  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 fO[Rf_  
|h#D
L$  
"Cz
z,;0  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 73&]En  
dE 3i=  
X{5v?4wI  
 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)。 ,[Dh2fPM,  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] k7:GS
,7  
B rez&3[  
l9M#]*{  
"[%;B0J  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
${jA+L<J  
6. 分光器的设置 @ChN_gd
3!  
A8_\2'b  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 NmH}"ndv+  
7. 合束器的设置 ZcUh[5:|  
=XZF.ur  
7yMieUF  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 DBu)xr}7A  
-_y~rx >  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 I ybl;u  
d[s;a.  
 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 <7vIh0  
b5iIV1g  
1. 结果：利用光线追迹分析 4@/q_*3o  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 u#zP>!  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ;']vY  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 _9}x
2uO~  
4FfwpO3,Ku  
q#mFN/.(+  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 }vXA`)Ns  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 "'Q"(S  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 v`z=OHc  
y9V;IXhDc  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 (&9DB  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 k#8S`W8^  
4. 对准误差的影响：元件平移 oiTMP`Y  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。  2.HZ+1  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 Q9Y9{T  
/{eih]`x(  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 FT|/WZR  
"6`)vgI~  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 .d#G]8suF  
C }h<ldlY  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 [I+)Ak5  
!Zk%P  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 dVj'  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 1cHSgpoJ  
,p[\fT($]  
扩展阅读 J{GFb  
1. 扩展阅读 I:uQB!  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 S`GXiwk  
 开始视频- 光路图介绍 giPhW>  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 4'}_qAT  
 其他测量系统示例： S5*~r@8h  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)