[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) `@s^(hc7i  
VLN_w$iEq  
应用示例简述 `y* }lg T  
:eLVC7'  
1. 系统说明 &jr3B;g!C  
~F7gP{r  
 光源 s"?3]P  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) 4xJQ!>6  
 元件 kO-(~];  
— 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 xn|(9#1o  
 探测器 N)>ID(}F1  
— 干涉条纹 yR.Ong  
 建模/设计 vVcob}ZH  
— 光线追迹：初始系统概览 H 7 ^/q7  
— 几何场追迹加(GFT+)： o%*xvH*A  
 计算干涉条纹。 c6/=Gq
{.  
 分析对齐误差的影响。 W`*r>`krVJ  
s&J]zb`  
2. 系统说明 Jpo(Wl  
e(8Ba X_  
Ld-_,-n  
3. 建模/设计结果 ?Pc'C  
]"1DGg \A  
4. 总结 eKqk= (  
5i{j' {_(8  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 cPc</[x[W  
d8x;~RA  
1. 仿真 ,wdD8ZT'Ip  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 xA[mm  
2. 计算 ;P&OX5~V  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 P}`H ~N~  
3. 研究 *G9V'9  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 FN) $0
  
BJo*'US-Q  
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。 LB?u8>a' I  
p
s DetP  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 i
MRwp+$  
ZWp(GC1NA  
 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。 1 I",L&S1  
%C_HXr@  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 %BB%pC  
1hNq8*|  
2. 说明：光源 57'4ljvYi  
sds"%]rg  
IRqy%@)  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 ,izO{@We2{  
 因此，相干长度大于1m d9|<@A  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 8Kk(8a&v  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 Tc3yS(aq  
Z>#i**  
LvYB7<zk>  
4tmAzD  
3. 说明：光源 ^@NU}S):yN  
5rZ  
! #2{hQRu  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 !brf(-sr)  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 4)o  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 b<gr@WF  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 w_u\sSQ`!  
4. 说明：光学元件 7EO_5/cY  
W-lN>]5}m  
YLn?.sV{[0  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 {h`uV/5@`  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 hpL;bM'  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 zjoq6  
 透镜材料为N-BK7。 \=0Vi6!Mc  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 Rr|VD@%  
I`4*+a'q&  
Nf1-!u7  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 QGmn#]w\\  
<B8!.|19  
fkNbS  
 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)。 I"7u2"@-8j  
 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] &H:(z4/  
'u<juFr  
SQt4v"  
,]c 1A$Sr0  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] F6flIG&h  
6. 分光器的设置 I83<r9  
(mtk 4  
 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 )gy!GK  
7. 合束器的设置 Jz *;q
~  

`~CQU  
r#]WI|  
 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。 63
,H{  
Dy8r 9  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 P;]F(in=  
hv_XP,1K  
 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)。 K1!j fp  

_D(rI#q  
1. 结果：利用光线追迹分析 Lrq.Ab#  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 *>qp:;,DKP  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 _&ks1cw  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 ^V Zk+'4  
HYSIN^<oy  
oJ|j#+Ft  
 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。 ;)^`3`  
 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。 nq8C'Fo!6T  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 ptxbDzOz  
i3'9
>"`  
 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°。 pYZ6e_j1~  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Qtv&ijFC  
4. 对准误差的影响：元件平移 `W/>XZl+t  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 @eIJ]p  
 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。 qfRH5)k  
eu|;eP-+d  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算  =`s!;  
74k dsgQf  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 VYImI>.t{  
+8d1|cB"  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 3/W'V,5G6  
Opc ZU{4b  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 0-yp,G  
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。 z]`k#O%%)  
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扩展阅读 ~=RT*>G_  
1. 扩展阅读 2OR{[L*  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ^mO~W!"  
 开始视频- 光路图介绍 e)#J1(j_  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 90*5 5\>{  
 其他测量系统示例： %Ax3;g#  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)