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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) \6B,\l]$t@  
    Meh?FW||5  
    应用示例简述 w;$@</  
     +4emkDTdR  
    1. 系统说明 DI=Nqa)r  
      z"BV+  
    光源 NEQcEUd?  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) K[LTw_oE  
     元件 5*1wQlL  
    — 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 ?V_Qa0k  
     探测器 x q93>Hs  
    — 干涉条纹 6Rn_@_Nn)f  
     建模/设计 t#|E.G:=  
    — 光线追迹：初始系统概览 lv}U-vK  
    — 几何场追迹加(GFT+)： '3uj6Wq2  
     计算干涉条纹。 :>lica_  
     分析对齐误差的影响。 |dNtM^  
     x_Ki5~w5  
    2. 系统说明 8eP2B281  
     *qg9~/  
    参考光路 S[UHx}.  
    |0w'+HaE~N  
    3. 建模/设计结果 ] K7>R0  
    k>{i_`*  
    =ox#qg.5  
    4. 总结  e4NT  
     > 3 JU  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 H<`[,t  
     S6H=(l58  
    1. 仿真 :5?ti  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 fD q, )~D  
    2. 计算 ac.O#6&  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 #I@]8U#,":  
    3. 研究 l3}n.ODA  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 i`r,B`V`08  
    ~U8#Iq1  
    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。 tH:ea$A  
     MCQ>BP  
    应用示例详细内容 1 7{]QuqNF  
    系统参数 :=~%&  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 *NV`6?o@6  
     ]T^m>v)X  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 GMU<$x8o  
    (W+9 u0Zq  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 U^Z[6u  
     ~<, \=;b/  
    2. 说明：光源 nA F@47Wo  
     ao{>.b  
    8)rv.'A((E  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 t@.gmUUA  
     因此，相干长度大于1m EyNI]XEj  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 D0i84I`Z%  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 .EloBP  
    *U54x /w|  
    F.A<e #e?  
     5F2+o#*h  
    3. 说明：光源 8tA.d.8  
    NG'VlT  
    *"fg@B5  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 =La}^  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 77i |a]Kd  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ![Ip)X OG  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     6xL=JSi~  
    4. 说明：光学元件 ?%Y?z ]L#  
    ? |8&!F  
    `8FC&%X_  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 .?I!/;=[  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 9^a>U(,  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 {'DP/]nK  
     透镜材料为N-BK7。 V2VsJ  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 m9G,%]4|  
     Qlb@Az  
    {+xUAmd  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 \)M 5o  
     ,Qyz2- w  
    !-.-!hBN  
     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)。 TdKl`"Iy  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 "[[fQpe4@  
    nrt0[E-&~  
    6. 分光器的设置 rG\m]C3E  
    MT6kJDyLu  
    /#:RYM'Tu  
    6km u'vw  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 pK'WJ 72U  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 3~cOQ%#]4  
     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 %+I(S`}  
    +W;B8^imG  
    7. 合束器的设置 SAH\'v0  
    "~V}MPt  
    awkVjyqX  
    rM?D7a{q  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 =k$d8g ez  
     为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 mKsj7  
    _O!D*=I  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 Q ,;x;QR4  
    Nb];LCx  
    c%Gz{':+  
     增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 &\"fH+S  
    应用示例详细内容 p +T&9  
    仿真&结果 1)YFEU&]  
    ;! 9_5Ar%  
    1. 结果：利用光线追迹分析 ! 4oIx`  
    > T-O3/KN  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 *z+\yfOO"  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    <oXsn.'\  
    J,D{dYLDD  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 j2P|cBXu  
    H]-W$V   
    0l:5hD,)F  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 OeAPBhTmFj  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 4z*_,@OA  
     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。
    X*JD  
    7q^/.:wlf  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 Tb)x8-0  
    RyhR#  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 b?Jm)  
     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°。 kdHql>0  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 <Z__Q  
    xw-q)u  
    4. 对准误差的影响：元件平移 RdDcMZ  
    ZbrE m  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 = ]@xXVf/  
     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。 ua[\npz5  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 /,>.${,;u  
    ]OrFW4tiE  
    z8!u6odu %  
    5. 总结 i4pJIb  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 *Qf }4a0  
    YiJu48J  
    4. 仿真 <R(2 9QN  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 P X0#X=$  
    lC4By,1*  
    5. 计算 EK#m?O:>  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 JdRs=#X  
    h0eo:Ahi  
    6. 研究 ]Bsq?e^  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 64vSJx>u  
    ;MMFF{  
    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。 UQR"wUiiV  
    e||_j  
    扩展阅读 =_H39)|T  
    OZ" <V^"`  
    1. 扩展阅读 etoE$2c  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 <S}qcjG  
    Vj]kJ,j\y  
     开始视频 ~"mZ0 E  
    - 光路图介绍 3k<#;(  
    - 参数运行介绍 Hj\~sR$L-  
    - 参数优化介绍 v wyDY%B"n  
     其他测量系统示例： s z\RmX  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) _tk5?9Ykn  
    p~.@8r(  
    2T5xSpC  
    QQ：2987619807     K;qZc\q  
     
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