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2023-04-12 08:26 |
使用相干光模拟马赫泽德干涉仪
测量系统 @1qdd~B} zRV!(Y 应用示例简述 BeI;#m0 Lvi[*une| 1. 系统说明 Oz&+{ c SY'2A) 光源 JvfQib — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) /}w#Jk4pD 元件 zUs~V`0 — 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 ,jRcl!n` 探测器 @n7t?9Bx — 干涉条纹 izPh1YA 建模/设计 }3f
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— 光线追迹:初始系统概览 a#+>w5 — 几何场追迹加(GFT+): tx0Go'{ 计算干涉条纹。 Mny'9hsl 分析对齐误差的影响。 #M5_em4kN IV{FH&t^T" 2. 系统说明 wfxOx$]zK "F-Y^
参考光路 IS[Vap:  WY+(]Wkao 3. 建模/设计结果 z wL3,!t >[ ug
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a`H\-G 4. 总结 N%9h~G z,{e]MB)M 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 #(%t*"IY; -<^jGrb 1. 仿真 ~ww?Emrw 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ^
<qrM 2. 计算 ! FNf>z+ 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 b'velj3A 3. 研究 aSOU#Csx 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 [E>R.Oe -uWKY6
:5 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。 cYGRy,'gH FU%~9NKX
应用示例详细内容 N-[n\}' 系统参数 - $U@By<SJ 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 )ll?-FZ
wms1IV%; 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 v&xKi>Ail AD^X(rW 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 z|ves&lRa (NX)oP 2. 说明:光源 cV-i*L4X Oqpp=7 HOE2*4r 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 FbveI4 因此,相干长度大于1m B4Q79gEh= 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 {|s/]W 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 #c-b}.R (]2<?x*
Cz_AJ-WR *|mz_cKu 3. 说明:光源 Q6=MS>JW]w ;4,'y 1t+%Gv^sK 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 qgtn5]A 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 PdT83vOCE 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 (Akd8}nf~ 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 {VR`; 4. 说明:光学元件 Vt'L1Wr0v !Cw!+fZ\l MU|{g
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) 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 E#8_hT]5 位相延迟平板材料为N-BK7。 R2l[Q){! 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 AM'gnP> 透镜材料为N-BK7。 (^LS']ybc 其中心厚度与位相平板厚度相等。 &&WDo(r3 r@iASITX m4@MxQm 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 7,*%[#-HE \m f*ge\ 40 2x<H 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 H'EY)s Hi 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 u,eZ6 lV\lj@ 6. 分光器的设置 SG:bM7*1' 34ha26\np &1_U1 '<7S^^ax 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 <c+K3P'3? 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 P/MM
UmO 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 If;R?j0;Q :6Pnie 7. 合束器的设置 `}gdN}; zI^Da!r. dv, C6t2 o2aM#Q
两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 n_P3\Y| 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 *_1[[~Aw ^O)ve^P 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 \gItZ}+c4} A2NF<ZsD 1{Jb" 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 DK6?E\< 应用示例详细内容 =1Z;Ma<; 仿真&结果 b:kXNDc Ly7!R$X 1. 结果:利用光线追迹分析 K"\MU 3?.1nGu 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。
oq$w4D0Z 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 #r<?v &Jy)U 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 B[F-gq- X3wX`V} {U"^UuU] 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 !8R@@,_v 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 g?G+dnl/8 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。 cSK&[>i)4 5f^>b\8+ | 3. 对准误差的影响:元件倾斜 !^y y0`k6 XV>&F{ 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 !VP %v&jKm 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°。 {q3:Z{#>7 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 vfw A$7N 3A,rHYS 4. 对准误差的影响:元件平移 <&<,l58[c Y]N,.pv= 元件移动影响的研究,如球面透镜。 ?D|\]0 eN 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。 ]|U-y645 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 .A6lj).: 9o0!m Cq >MG(qi 5. 总结 XIAeCU 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 v,OpTu:1 iiG f'@/ 4. 仿真 ,=BLnsg 以光线追迹对干涉仪的仿真。 bMKL1+y( &aG*k* 5. 计算 W^\d^) 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Q@-ovuxi gSt`% 6. 研究 wRtZ`o 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 P"3*lk+w <rIz Z'D 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@Hp,|Vy[ |Au ]1} 扩展阅读 %ow^dzW "TS 1. 扩展阅读 PRB{VC<k 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 VDbI-P&c :G5RYi 开始视频 7~1IO|4t - 光路图介绍 o)Z=m:t,lK - 参数运行介绍 Kw5Lhc1V - 参数优化介绍 f)Xr!7 其他测量系统示例: IMGP'g - 迈克尔逊干涉仪 >\Sr{p5KR
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