[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) 9M3XHj  
-O.q$D=as  
应用示例简述 R`? '|G]P  
sEpY&6*  
1. 系统说明 ZWZRG-:&H  
QnsD,
F; /  
 光源 huj 6
Ysr  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) I9xQ1WJc`  
 元件 ,+0#.Ns$  
— 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 T%{qwZc+mJ  
 探测器 !j'9>G{T  
— 干涉条纹 aS ]bTYJ'  
 建模/设计 !q:[$g-@q  
— 光线追迹：初始系统概览
R>BZQugZ~  
— 几何场追迹加(GFT+)： E-P;3lS~  
 计算干涉条纹。 xcBV,[E{  
 分析对齐误差的影响。 ,(h:0L2v7d  
u9-:/<R#}y  
2. 系统说明 H/qv%!/o  
nE_g^  
^FaBaDcnl  
3. 建模/设计结果 W{pyU\  
>=G-^z:  
4. 总结 YVcFCl  
Q-scL>IkCb  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 tOQ29
47zk  
\UBTNY,  
1. 仿真 oD0WHp  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 {s]yP_  
2. 计算 o>(I_3J[p  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 l*~".q;S  
3. 研究 P0R8 f  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移
;,d^=:S6@  
6N7^`ghTf  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 (jR7D"I  
I_QWdxn  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 nT(Lh/  
*@2+$fgz  
 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。 BZ2frG\0&I  
^oykimYI-  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 w(>mP9Cb  
~"eQPTd  
2. 说明：光源 A6ar@$MZ  
n U0  
]
@Gw$  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 ;nzzt~aCC  
 因此，相干长度大于1m UbWeE,T~S  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 UEm~5,>$0  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 e}F1ZJz  
,CGq_>Z  
u 2)#Ml  
OI@;ffHSW  
3. 说明：光源 G@Jl4iHug"  
@;^7kt  
C rA7lu'  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 Ub>Pl,~'  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 zO@7V>2  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 M1>2Q[h7  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 pwu8LQ3b{O  
4. 说明：光学元件 /'yi!:FZFC  
<1^\,cI2  
Cob<N'.  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 g8+Ke'=_  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 s":\>  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。  Sj,>O:p  
 透镜材料为N-BK7。 be@\5  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 VG)Y$S8.>  
( E8(np  
D%WgE&wtM  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 aDDs"DXx  
{\r1A  
@bkZ< Gq  
 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)。 GnCO{"n  
 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] 8!{;yz  
/,tQdD&  
!= @U~X|cu  
|I0O|Zdv  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] :o2^?k8k&#  
6. 分光器的设置 k+D32]b@  
|FR'?y1  
 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 dn? #}^,"  
7. 合束器的设置 G$P|F6  
@,=E[c 8  
/:<.Cn>-  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 Z`W@Od$f  
z?b[ 6DLV;  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 y4^w8'%MC  
%T_4n^beFQ  
 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)。 7H,p/G?]k  
<`rl[C{  
1. 结果：利用光线追迹分析 c@uNA0 p
 
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 .lcI"%>  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 !BQ:R(w  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 sz7|2OV"  
>k\lE(  
|=xK-;qs  
 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。 T#>1$0yv  
 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。 QcXqMx  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 ME9jN{ le  
n)~9  
 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°。 x|TLMu=3=  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 t7(#Cuv-  
4. 对准误差的影响：元件平移 6)@Y41H]C  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 G#|`Bjv"aP  
 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。 I_h8)W  
1=9M@r~ ^  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 @@]
)B#  
vz~QR i*  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 gM5`UH|  
<8'-azpJ6<  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 RCgn\  
;q3"XLV(T[  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 2G(RQ\Ro*  
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。 *h H\H   
|z5`h  
扩展阅读 + Q $Jq  
1. 扩展阅读 *k(|r>  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 M?3Nh;  
 开始视频- 光路图介绍 sfN6ro  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 Z0(}doh  
 其他测量系统示例： t/3t69\x  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)