[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) QQJcvaQ  
BH^q.p_#>X  
应用示例简述 t<-Iiq+tL  
=:DNb(  
1. 系统说明 }N NyUwFa  
I`7[0jA~  
 光源 P_}$|zj7  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) <v?-$3YT  
 元件 \BA_PyS?W+  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 .+.Pc_fv  
 探测器 sE% n=Ww  
— 干涉条纹 &f$jpIyVX  
 建模/设计 w$_ooQ(_;Q  
— 光线追迹：初始系统概览 /@K?W=w4  
— 几何场追迹加(GFT+)： ugz1R+f_4{  
 计算干涉条纹。 gg=z.`}  
 分析对齐误差的影响。 G8@%)$A  
G7u85cie  
2. 系统说明 p-Z5{by  
MEE]6nU  
|jlR],  
3. 建模/设计结果 xJ4T7 )*  
O1QHG'00  
4. 总结 CR<*<=rI  
aDs[\'  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 1cPi>?R:  
kC)dia{$  
1. 仿真 ) E5ax~  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 *<KY^;  
2. 计算  ,%u\2M  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 qzq>C"z\Y$  
3. 研究 iC 2:P~  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 v+Hu=RZE  
,ua]h8  
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。 K-K+%U  
`*!.B  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 e_Y>
[/Om  
27)$;1MT:  
 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。 hsi#J^n{  
f"/NY
6  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 | r2'B  
x\)-4w<P  
2. 说明：光源 7#Mi`W  
*0Fn C2W1  
n{M!l\1  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 w(VH>t  
 因此，相干长度大于1m - iU7'  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。
{R(q7ALR  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 Ltc>@  
o4d>c{p  
[mX\Q`)QP  
Fm:Ri$iT  
3. 说明：光源 S#
jE1EN  
yVSJn>l!  
$H?v  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 vAX %i(4  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ?'^xO:  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。
a93Aj  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 M>-x\[n+  
4. 说明：光学元件 zvE]4}VL?  
8g$pfHt|e  
l]GLkE  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 i9$ -lk  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 .#CTL|x  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 RxcX\:  
 透镜材料为N-BK7。 po!0j+r3  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 ZjbMk3Y  
TEv3;Z*N  
[i\K#O +f  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 x]w%?BlS  
kz]qk15w  
pL
Nv\M+  
 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)。 {o AJL  
 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] z;D[7t
T  
8H;yrNL  
j&u{a[Y/}  
XXvM*"3D5  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] g\GuH?|  
6. 分光器的设置 Z+JPxe#7  
_>0I9.[5  
 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 =56O-l7T*w  
7. 合束器的设置 ?$%#y u#.  
Xbe=_9l&p  
^_n(>$ EK  
 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。 1)w^.8f  
5V]!xi  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 F{v>   
ZDMS:w.'T  
 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)。 d=yuuS/  
ch!/k  
1. 结果：利用光线追迹分析 qYF150  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 wa2?%y_G  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 c7Jfo x V  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 SN'j?-  
`B-jwVrN(  
rUmaKh?v|X  
 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。 \W4|.[  
 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。 }}G`yfs}r  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 dv1Y2[  
lp+Uox  
 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°。 !59u z4  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 =*>ri  
4. 对准误差的影响：元件平移 e#BxlC  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 9#cPEbb~  
 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。 clyZD`*  
h6`v%7H?  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 crTRfqF  
c'O"</  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 1UdET#\  
)jm!bR`  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 >>%m,F[  
RA^6c
![  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 2Kwr
=t  
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。 @^R6}qJ  
/#TtAkH  
扩展阅读 _D.4=2@|l8  
1. 扩展阅读 E7mB=bt>=  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 x`n7D  
 开始视频- 光路图介绍  r"YOA@  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 <Ukeq0  
 其他测量系统示例： AO[/-Uij  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)