[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) NeY"6!;k  
0[lS(K  
应用示例简述 F b1EMVu  
,MRvuw0P  
1. 系统说明 f](I.lm:  
YjFWC!Qj$  
 光源 =Wj{]&`  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) {n\6BT
s  
 元件 h:f;
mn?x  
— 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 bpGzTU  
 探测器 NvcHv7,  
— 干涉条纹 6!Qknk$  
 建模/设计 -z
pr
NQW  
— 光线追迹：初始系统概览 .Nc_n5D
6  
— 几何场追迹加(GFT+)： #`vVgGZ&  
 计算干涉条纹。 0X.TF  
 分析对齐误差的影响。 n9DbiL1{  
@Eo4U]-  
2. 系统说明 3a%xn4P  
.M8=^,h^K  
Q2q|*EL  
3. 建模/设计结果 ?C}sR:K/  
z=B< `}@3  
4. 总结 2pz4rc  
+1x)z~q=  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 0EyAMu  
F%}7cm2  
1. 仿真 Uh*@BmDA  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 O'OFz}x),  
2. 计算 t|.Ft<c#  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 p(.N(c  
3. 研究 x=h0Fq,T  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 )XpVu  
J=@x
AVBc  
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。 b) Ux3PB  
h<)yJh  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 5E`JD  
/,X7.t_-  
 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。 SAy{YOLtl  
o~;M"  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 4j
^bpfb,  
N2T&,&,t  
2. 说明：光源 J]dW1boT@  
/w0w*nH  
[T-*/}4$  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 gn^!"MN+g  
 因此，相干长度大于1m -8/JP  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 k&!6fZ)  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 \ZsP]};*  
ZB$NVY  
oJh"@6u6K  
QAi1,+y]7w  
3. 说明：光源 .+HcAx{/2  
FD))'!>  
ncj!KyU  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 >C*4_J7  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ^\T]r<rCY  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 zC#%6@P\  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 me:iQ.g
 
4. 说明：光学元件 JL``iA  
8RU.}PD  
/e(W8aszi  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 FllX za)  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 Zt_r9xs>  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。
:T5A84/C  
 透镜材料为N-BK7。 y] y9'5_  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 bJPJ.+G7  
f7 wmw2  
9$wAm89  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 h9jc,Xu5X  
)'t&q/Wn  
xj7vI&u.  
 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 ZJvo9!DL|  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] QvJZkGX  
Z vRxi&Z{?  
N8QH*FX/F1  
4kh8W~i;/  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] fK"iF@=Z`  
6. 分光器的设置 _JA:.V^3gm  
3daC;;XO  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 kT2Wm/L  
7. 合束器的设置 X.eB ;w/}  
&Sa~/!
M  
x 'mF&^  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 6+e4<sy[E  
~ aA;<#  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 XL~>rw<  
UKj`_a6  
 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 0qR$J  
JnHNkCaU  
1. 结果：利用光线追迹分析 x,uBJ  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 N|<bVq%  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 $ 9=8@  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 5k~\or 5_  
#Cx%OIi[f  
G
V>&g  
 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。 }lO }x  
 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。 ZB0+GG\  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 b5S7{"<V  
y!5:dvt  
 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°。 _D JCsK|  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 'kEG.Oq7  
4. 对准误差的影响：元件平移 uY]T:UVk
 
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 ckWkZ 78\  
 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。 #g{Mne  
~ k<SbFp  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 73)Ll"(  
%"+4 D,'l  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 &?r*p0MQC  
1daL y  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Km"&mT $  
jzMg'z/@J  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 PkO!'X  
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。 ^Et,TF\  
Xb0!( (A  
扩展阅读 f:XfAH3R{  
1. 扩展阅读 fp tIc#4  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 uQ^hV%|"  
 开始视频- 光路图介绍 2`E!|X  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 D:)~%wu Lt  
 其他测量系统示例： XR+rT  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)