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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 ol`q7i. #;m^DX QZn 应用示例简述 #}8VUbJ YYvX@f 1. 系统说明 "kucFf f a(h@4 x 光源 DYew6B- — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) ,3)JZM 元件 @#9xSs# — 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 U)3?&9H 探测器 g7eI;Tpv — 干涉条纹 RaC6RH 建模/设计 XD[9wd5w8 — 光线追迹:初始系统概览 M2.*]AL — 几何场追迹加(GFT+): l
5f'R 计算干涉条纹。 i_I` 分析对齐误差的影响。 %,d+jBM `"$9L[> 2. 系统说明 l8lJ & u4[JDB7tH
参考光路 E,4*a5Fi  ZV07;`I 3. 建模/设计结果 Zh?n;n} Y2+YmP*z`
q"LT 8nD\ 4. 总结 ,yi@?lc sr:hRQ27 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 zS?DXE lB|.TCbW 1. 仿真 Mv7tK
l 以光线追迹对干涉仪的仿真。 0s.4]Zg>5 2. 计算 gOaK7A 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 zaE!=-U 3. 研究 g
G|4+' t 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 \,`iu=YZv HZ\=NDz 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 >rFM8P( \<b42\a}
应用示例详细内容 E7]a# 系统参数 s1T}hp 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 F+V[`w*k V("T9g 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 YJwffV}nd _cbXzSYq& 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 f{'NO`G o* QZf*M 2. 说明:光源 L_>LxF43 cP0(Q+i7 J!zL)u| 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 <Oj'0NK- 因此,相干长度大于1m r;fcBepO 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 ?gXdi<2Qn 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 X-%91z:o58 o^BX:\}
0#F<JsO|u yGb^k R}d 3. 说明:光源 AE%zqvp> NbUibxJ =Flr05}m 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 CWnRRZ}r 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 m9aP]I3g]\ 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 A@ w9_qo 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 gac/%_-HH7 4. 说明:光学元件 kgRgHkAH~ v1E(K09h2 vu/P"?F 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 "o<&3c4 位相延迟平板材料为N-BK7。 ?qtL*; 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 hx@E, 透镜材料为N-BK7。 p2m`pT 其中心厚度与位相平板厚度相等。 jt&rOPL7 |C\XU5} DQ_ pLXCC 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 6 ;}FZ kn6X
I* [2zS@p 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 Bj\ oo+L/ 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 h/#s\>)T ':T6m=yv 6. 分光器的设置 *lp{, "H)D~K~* k#/%#rQM h)yAge 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 ldWr- 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 c(!{_+q" 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 B,ZLX/c9
u_ym=N57` 7. 合束器的设置 `z`"0;,7S <ApzcyC
#pp6 ycy [moz{Y 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 iYzm<3n? 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 mybjcsV4
OW8"7*irT 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 pkEqd"G gA:N>w&<X %!Ak]|[7 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 E3o J;E 应用示例详细内容 ik|iAWy 仿真&结果 8w4cqr4m 4krK CD>|G 1. 结果:利用光线追迹分析 KdkZ-. Ptv=Bwg 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 1$~W~O 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 -<WQ>mrB& l+i9)Fc<i 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 /YH5s= 0p'=Vel{} L&SlUXyt.c 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 06S-3bis 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 Z,m;eCLG] 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。 w>$2 vFGFFA/K}N 3. 对准误差的影响:元件倾斜 O U3KB HX:rVHY 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 Y;WHjW(K 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 `l8^n0- 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 ,V2,FoJ 9 rZv5>aEI 4. 对准误差的影响:元件平移 :3Hr:~ X"qC&oZmf 元件移动影响的研究,如球面透镜。 .I&]G 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 6?v)Hb}J%d 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 i@}/KT Lz'05j3! 7-hSso.' 5. 总结 }2eP~3 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Ju"*>66 amK.H" 4. 仿真 h&}XG\ioNA 以光线追迹对干涉仪的仿真。 %XieKL XVKR}I 5. 计算 vg5;F[e 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 %2)'dtPD~ OK}+:Y 6. 研究 J`8bh~7 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 YI*Av+Z) hDJ84$eVZ 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。 iCYo?> mw1|>*X&R 扩展阅读 b^Xq(q>5 C4 &1M 1. 扩展阅读 76rNs|z~ 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 )wROPA\uA Q!<b"8V] 开始视频 tNI~<#+lg - 光路图介绍 U`es
n?m! - 参数运行介绍 v]tbs)x;h - 参数优化介绍 <-:gaA`KM 其他测量系统示例: $6a55~h|( - 迈克尔逊干涉仪 +8 avA:o
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