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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 =5J}CPKbZI `C$. 应用示例简述 g6MK~JG$?h F8KSB"!NR 1. 系统说明 `bNY[Gv>) zW8rC! 光源 yHe%e1 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) "5,'K~hz 元件 )k$ +T% — 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 4"7/+6Z 探测器 #L
ffmS — 干涉条纹 _ ZMoPEW 建模/设计 0F/o — 光线追迹:初始系统概览 O!#r2Y"?K1 — 几何场追迹加(GFT+): =)!sWY: 计算干涉条纹。 gA D, 分析对齐误差的影响。 @p"m{ br`cxgZ0" 2. 系统说明 WS6'R NH~\kV
参考光路 +8h!@  n
'gU 3. 建模/设计结果 HHzAmHt vq/3a
u7L&cx 4. 总结 opqY@>Vh& gaV>WF 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 O%}?DiSl *3
8
u ~n 1. 仿真 P:KS*lOp 以光线追迹对干涉仪的仿真。 hh#p=Y(f 2. 计算 ?h\fwF3 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 y rH@:D/ 3. 研究 &PZ&'N|P 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 ~xCv_u^= <x-7MU& 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。 7x#QkImQ ]-g9dV_[>j
应用示例详细内容 XtCG.3(LY 系统参数 bY&!d. 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 LT[g
+zGB \w#)uYK{i_ 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。 <
#FxI z;iNfs0i$ 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 SFJ"(ey$ VDT.L,9 2. 说明:光源 C2
4"H|D #;D@`.#\ [|A;{F# 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 z_f^L %J0 因此,相干长度大于1m 3LRBH+Tt 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 :_k5[KT.]9 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 Y#[xX2z9 +9exap27
Y]VLouzl {^":^N) 3. 说明:光源 j[CXIz?c &8\6%C &ea6YQ 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 Y[!s:3\f 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 8Wba Hw_ 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 L.2!Q3& 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 L8,/ 4. 说明:光学元件 7y4jk T].Xx` i"#pk"@` 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 #$X _,+<HZ 位相延迟平板材料为N-BK7。 [nA1WFfM 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 Cz|F%>y# 透镜材料为N-BK7。 Z H2 其中心厚度与位相平板厚度相等。 p(>D5uN_}5 ?U+nR/H:6 (<2!^v0.M 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 &6e A. >N~orSw% pz= /A 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 RiG]-K: 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 NY?pvb f cnv[B..{ 6. 分光器的设置 /Z~5bb( O1Ynl`} & LhQr-g 0YZ66VN! 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 J@A^k1B 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 "[ieOFI 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 6zIK%< 3 S .2 7. 合束器的设置 :28[k~.bo l?A~^4(5a/ +w?-#M# T9FGuit9 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 40aD\S> 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 E|3[$?=R RR2M+vQ 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ?$MO! xFcW%m>9C D+u\ORj 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)。 5/R
~<z 应用示例详细内容 yU>ucuF 仿真&结果 >}B53.;.k T|p%4hH 1. 结果:利用光线追迹分析 @^%YOorr p7W9?b9 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 OaKr_m 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 Pv|sPIIB7 JkI|Ojmm/ 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 `# :(F z )-m/(- sf
O{.#5< 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 {113B) 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 mA#;6?6 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]Q #r,!-;^'p 3. 对准误差的影响:元件倾斜 fZ(k"*\MZ 8_Z"@ 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 U] P{~ 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°。 e~SRGyIww 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 vuZ'Wo:S{ L#WGOl 4. 对准误差的影响:元件平移 ~R\ $Z \O]kf>nC 元件移动影响的研究,如球面透镜。 ixL[(*V 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 nt@uVwfQ 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 \~r_S 0EasPbp ['Qh#^p 5. 总结 Tkn8Wj 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 vsPIvW!V p q%inSY 4. 仿真 h7 mk< 以光线追迹对干涉仪的仿真。 W.59Al' d6ifJ 5. 计算 E2tUL# 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 s`pdy$ i6S["\h> 6. 研究 aWNjl 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 MShcZtN :UX8^+bfZ 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。 FxT]*mo k@pEs# a 扩展阅读 t.
HwX9 iVo-z# 1. 扩展阅读 nm)/BK 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 nGsFt. q^uCZnkb= 开始视频 =>JA; ft - 光路图介绍 <tm= - 参数运行介绍 a'?LC)^ - 参数优化介绍 %zR5q Lb 其他测量系统示例: WqS$C;]% - 迈克尔逊干涉仪 n'?]_z<
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