[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) Iox)-  
6;:D!},'c  
应用示例简述 ,j`48S@  
Yq51+\d  
1. 系统说明 +D4m@O  
P (7Q8i'  
 光源 DiOd!8Y  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) zS
D_t  
 元件 4Eu'_
>"a  
— 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 1U.X[}e  
 探测器 ]S]W|m7=.Z  
— 干涉条纹 svDnw cl  
 建模/设计 F)X`CG ;t  
— 光线追迹：初始系统概览 Kw;gQk~R!  
— 几何场追迹加(GFT+)： <z2.A/L  
 计算干涉条纹。 / [49iIzC  
 分析对齐误差的影响。 x:~XZX\mwH  
13Z,;YW  
2. 系统说明 ~!2fUewEu  
VVAcbAGJ  
aXqig&:  
3. 建模/设计结果 RD)Vb$.B:  
'"\n,3h  
4. 总结 b\H&E{Gn|x  
i.W*Go+  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 hZ>m:es  
o938!jML_  
1. 仿真 G%l')e)9Gq  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 +x`pWH]2  
2. 计算 k Qr  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 |;~2y>E  
3. 研究 Or?c21un  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 W).Kq-  
'{.4~:  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 q'+ARW48  
gI2'[OU  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 -(WRhBpw  
w.J$(o(/  
 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。 uQn1kI[y  
;a@riPqx!  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 f1'X<VA  
G;vj3#u?  
2. 说明：光源 O/Hj-u6&A  
PPySOkmS3  
1Dhe! n#  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 xFThs,w  
 因此，相干长度大于1m *tRsm
"}  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 \MmOI<Hd-  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 zb4@U=?w}  
CEw%_U@8  
S&IW]ffK  
'/\*l<  
3. 说明：光源 D]"W|.6@  
<a=OiY  
+HUy,@^Pa  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。
CP2
wg .  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 T+B-R\@t  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 G}l9 [lE  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 `^^t#sT  
4. 说明：光学元件 6XZjZ*)W  
aN*{nW  
(2Lmu[  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 MS#*3Md&y  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 u tkdL4G}'  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 sxRKWM@4  
 透镜材料为N-BK7。 ackeq#  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 Z}vDP^rf  
cU ?F D  
UNiK6h_%  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ]v>[r?X#V  
`w>D6K+  
H}G 9gi  
 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)。 )nj fqg  
 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] l"`VvW[  
73'AQ")UJ  
=ca[*0^Z7  
t@MUNW`Q  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 4<PupJ  
6. 分光器的设置 k+"7hf=C|  
U"
 3L  
 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 GLZ*5kw  
7. 合束器的设置 LdO
me[C1  
RkF^V(  
Pke8RLg2A  
 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。 9a]o?>`E  
V;CRs\aYf  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 {4/*2IRN9h  
d&|5Rk ~  
 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)。 F[jqJzCz  
,38M6yD  
1. 结果：利用光线追迹分析 ?
Q"<AL>Z  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 I Ij:3HP  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 80g}<Lwc  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 >vXJ9\  
n<FUaR>q}  
AsuugcN*  
 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。 )OFN
0'  
 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。 h
~qvd--p0  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 kxEq_FX  
[9 :9<#?o^  
 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°。 %r
rD+  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 ^pew'pHQ  
4. 对准误差的影响：元件平移 ,/V~T<FI  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 Z{l`X#':  
 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。 D'ZUbAh!  
~(tt.l#  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 2g5 4<G*e  
ARnq~E@1  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 ,+h<qBsV@  
I H#CaD  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Lh-Y5(c o  
r
eY
IF*  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 <Pe'&u  
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。 6?.S-.Mr  
'ta&qp
 
扩展阅读 n.NWS/v_{  
1. 扩展阅读 l]t^MEoc8  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 |=VWE>g  
 开始视频- 光路图介绍 2{l|<'  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍
!h
}Vz  
 其他测量系统示例： @J6r;4|&  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)