[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) g Xvuv^  
N$H0o+9-Y  
应用示例简述 @%K@oDL  
`2?9eXC  
1. 系统说明 nj~1y')  
W^q;=D6uh  
 光源 IXugnvyV  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) { CkxUec  
 元件 'k#^Z  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 `bffw:;%  
 探测器 C-$S]6  
— 干涉条纹 ZO+c-!%[(  
 建模/设计 nqt;Ge M  
— 光线追迹：初始系统概览 ^'~+w3M@  
— 几何场追迹加(GFT+)： !t6:uC7H  
 计算干涉条纹。 |b52JF ",  
 分析对齐误差的影响。 a="Z]JGk  
x(7K=K']  
2. 系统说明 d:6?miMH]t  
&'UYV>  
Q9Wa@gi|  
3. 建模/设计结果 z)r)w?A  
}N1Z7G  
4. 总结 =)(o(bfSKr  
GM{m(Y  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 )W~w72j-  
?C6iJnm  
1. 仿真 e7ixi^Q  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 =m=`|Bn  
2. 计算 Pm6/sO  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ;-47d ^  
3. 研究 }| _uqvin  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ,Utp6X  
it!8+hvq9*  
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。 %zyO}  
>n)N=Zyu  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 <SUjz}_Oa:  
(t1:2WY@  
 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。 .OVIQxf  
]FvN*@lG  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 DF/p{s1Y3  
hVI $r  
2. 说明：光源 eP$0TDZ  
dy;Ue5  
c$Js<[1  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 h*{{_3,  
 因此，相干长度大于1m
.G#S*L  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 a1]k(AuQrC  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 !-%i" a  
V=BF"S;-'
 
qdrk.~_  
^)conSm  
3. 说明：光源 |j$&W;yC  
f2B?Zn  
gX5I`mm  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 i2/:' i  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 R4u=
.  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 wj9CL1Gx  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 ={-\)j  
4. 说明：光学元件 z_~f/  
f@T/^|`mh  
=O1N*'
e  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 Ey=
(B'A~  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 \T'uFy9&a  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 n;)!N  
 透镜材料为N-BK7。 <ZxxlJS)6  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 MQY^#N  
Q5b?- P  
$&Ng*oX
 
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 2?58=i%b  
>_(Xb%w  
B1oi]hDy  
 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)。 : I28Zi*  
 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] r4k=i
4  
Nt9M$?\P  
ByoSwQ  
fDhV *LqW  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] ifl`QZp_  
6. 分光器的设置 ;aj
CnSmR  
:t-a;Q;  
 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 +',[q  
7. 合束器的设置 
4=td}%  
&duWV6Acw  
kB{  
 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。 $As;Tvw.  
P%
_cIR  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 )1wC].RFYm  
OF&{mJH"g'  
 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)。 B*p`e1  
#'fh'$5"  
1. 结果：利用光线追迹分析 VliX'.-  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 :0x,%V74_!  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 <|[G=GA\S!  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 losm<  
Ppi/`X  
CRf!tsj@  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 16ahU$@-  
 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。 hJ$o+sl  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 Rd@34"O  
iz!E1(z(  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 l{ja2brX  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 m/RX~,T*v&  
4. 对准误差的影响：元件平移 ~sT/t1Rp  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 4$.$j=Ct."  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 Dn~r~aR$g  
^F2OTz4n  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 f#mBMdj  
ef8_w6i  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 
/RU'~(  
yW5/Y02  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 e^2e[rp0  
Tlc3l}B*Z  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 &<hDl<E  
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。 q)vdDdRe_  
HYm |  
扩展阅读 ^Z1t'-xZ  
1. 扩展阅读 %;ZWYj`]n  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 4g<F."  
 开始视频- 光路图介绍 vU,AOK[l{  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 \ldjW
c<S  
 其他测量系统示例： pa4,W!t  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)