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    [分享]使用相干光模拟马赫泽德干涉仪 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-23
    测量系统(MSY.0001 v1.1) nz|;6?LCLY  
    :4"SJ  
    应用示例简述 \vB-0w  
     >o=3RB=Fh  
    1. 系统说明 gOI #$-L  
     .(,4a<I?%N  
    光源 Hut au^l  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) 2B8p3A  
     元件 dUtxG ~9  
    — 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 JrTSu`S('  
     探测器 n<p`OKIV3  
    — 干涉条纹 x=yU }lsV  
     建模/设计  I)E+  
    — 光线追迹：初始系统概览 ${#5$U+kI  
    — 几何场追迹加(GFT+)： EdA_Hf  
     计算干涉条纹。 jGzs; bE  
     分析对齐误差的影响。 M#JOX/  
     6y,M+{  
    2. 系统说明 ,@=qaU  
     N 5rY*S  
    参考光路 _F^k>Lq&d  
    Ru Q\H0pr  
    3. 建模/设计结果 0Ng6Xg(QHc  
    ~F*pV*  
    f- pt8  
    4. 总结 N:!XtYA<  
     ]<q{0.  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 @5H1Ni5/o@  
     Z&=K+P  
    1. 仿真 J.:"yK""  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 ^Ois]#py  
    2. 计算 |2X Et\P  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 5+GW% U/  
    3. 研究 }$V]00 X  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 YWeEvo(,=  
    0k>NuIIP  
    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。 _Kx  /z  
     {a9Z<P  
    应用示例详细内容 6rL'hB!!]*  
    系统参数 $nQ; ++  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 fcb:LPk;  
     &-+qB >SK>  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 N10'./c K  
    N{`-&8q;K  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 0\wMlV`F  
     /`0*!sN*5  
    2. 说明：光源 P"_x/C(]@J  
     BD,JBu]  
    z-uJ+SA  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 (o{-1Dg)  
     因此，相干长度大于1m US'X9=b_  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 Wt"@?#L  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 gE JmMh  
    JiP]F J;  
    [9a0J):w{  
     SxC$EQ gL  
    3. 说明：光源 %|Gi'-'|b$  
    ! 2"zz/N{  
    7i~::Z <  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 4r-jpVN~  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 5JDqSz{  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 e}f!zA  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     q#I/N$F  
    4. 说明：光学元件 E3.=|]W'  
    hT^6Ifm  
    sU4(ed\gI\  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 <!K2xb-d^  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 x 3#1  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 5|x FY/%  
     透镜材料为N-BK7。 w@.E}%bwq  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 $2 Ox;+  
     $WnK  
    8;p6~&).C~  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 H0 km*5Sn  
     v@`#!iu  
    6YrkS;_HS  
     增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 6*kY7  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 }0?642 =-  
    =]\,I'  
    6. 分光器的设置 ;:cU/{W  
    d4[M{LSl  
    m'r6.Hp3Ng  
    u q:>g  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 xx nW1`]  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 =nA;,9%  
     随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 Ws4aCH1  
     #It{B  
    7. 合束器的设置 WUGPi'x  
    3A4?9>g)KU  
    Jm\'=#U#  
    f_9%kEXICt  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 nmc=RK^cM  
     为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 JE9|;A  
    rgB`< [:b  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 % &4sHDP  
    er,R}v  
    Sq UoXNw  
     增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 4cr >sz  
    应用示例详细内容 MT$OjH'Q`  
    仿真&结果 z++*,2F  
    %@G<B  
    1. 结果：利用光线追迹分析 =:1f 0QF  
    Io5-[d  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 G|'DAj%  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    y{s?]hLk  
    !?Z}b.%W  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 ^;<s"TJ(m)  
    NV9D;g$Y  
    5X|=qZ  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 ^EjZ.#2l;  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 \QBODJ1  
     因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    Z%N{Y x(  
    w1rB"rB?  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 {LbcG^k  
    SBAq,F'  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 rV"<1y:g  
     因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 `w@fxv   
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 G! zV=p  
    "T<Q#^m  
    4. 对准误差的影响：元件平移 nDkyo>t .  
    W~POS'1  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 8PDt 7 \  
     现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 <3LyNG.  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 f&js,NU"  
     |UZ#2  
    ]V<[W,*(5  
    5. 总结 }7IS:"tu  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 R4_4FEo  
    x5WFPY$wM  
    4. 仿真 /$! / F@^  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 Gz+Bk5#{  
    ^p|MkB?uM  
    5. 计算 { e<J}-/?  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 G=jdb@V/?  
    &0It"17Ej  
    6. 研究 .*r ?zDV  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 cnnlEw/&  
    3:PBVt=  
    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。 S?D|"#-,  
    X'TQtI  
    扩展阅读 T3@wNAAU  
    \%KJ +PJ  
    1. 扩展阅读 &[3 xpi{v  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 fS>W-  
    KX"?3#U#Fm  
     开始视频 @rRBo:0%  
    - 光路图介绍 >O&(G0!N+}  
    - 参数运行介绍 yXh=~:1~  
    - 参数优化介绍 ivb&J4?y  
     其他测量系统示例： >e/;  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)  w+=>b  
    !<h*\%;  
    !Z YMks4  
    QQ：2987619807     !?D PI)  
     
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