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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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    科学家
     
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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) n ! qm  
    }7hpx!s,  
    应用示例简述 N&NOh|YS  
     oSNB\G<  
    1. 系统说明 8DTk<5mW~  
     ..FUg"sSO  
    光源 iM2 EEC  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) 567ot|cc  
     元件 t^?8Di\  
    — 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 M)Rp+uQ  
     探测器 y:4Sw#M%(  
    — 干涉条纹 N-^\X3X  
     建模/设计 g|<)J-`Q  
    — 光线追迹：初始系统概览 2BH>TmS  
    — 几何场追迹加(GFT+)： >0 !J]gK  
     计算干涉条纹。 P@9>4}r$  
     分析对齐误差的影响。 &_4A6  
     5K'EuI)  
    2. 系统说明 QXJD' c  
     ?f']*pD8  
    参考光路 %fP^Fh   
    _if&a'  
    3. 建模/设计结果 PL~k `L  
    UShn)3F  
    xHsH .f_{  
    4. 总结 (m;P,*  
     ]&/jvA=\l,  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 F/j=rs,*|D  
     N["c*=x  
    1. 仿真 md$[Bs9  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 ]kb%l"&  
    2. 计算 v{ C]\8  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 uNd;; X  
    3. 研究 5[l3]HOO  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 W<!q>8Xn?  
    6}iIK,Om  
    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。 %h|z)  
     gY0*u+LF  
    应用示例详细内容 ccD+o$7LT  
    系统参数 `m2F.^qrr  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 /bCrpcH  
     3kR- WgVF,  
     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。 x?CjRvT $  
    jv2l_  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 W[^XG\  
     83R"!w18  
    2. 说明：光源 ls*^ 3^O  
     d,<ctd  
    KD,b.s  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 oPa2GW8  
     因此，相干长度大于1m S\0"G*  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 *<9D]  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 J=zZGd%  
    =1yUH9\,b  
    K:'pK1zy  
     &)s A(  
    3. 说明：光源 (3]7[h7  
    1&jX~'  
    R63"j\0  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 GQ8I |E  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 K?I@'B'  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 _"WQi}Mm  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     ev8 E.ehD  
    4. 说明：光学元件 boN)C?"^h  
    k9^P#l@p  
    vpXS!o>/Sn  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 P45q}v  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 JC=Bxv  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 N# ,4BU  
     透镜材料为N-BK7。 uN$X3Ls_  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 H>M%5bj  
     =,T~F3pK  
    R1P,0Yf  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 sp_(j!]jX  
     W{-N,?z  
    ; $y.+5 q  
     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)。 $ng\qJ"HF  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 o.Cj+`0}5  
    aaaC8;.  
    6. 分光器的设置 8<]> q  
    E0)v;yRcw  
    M/1Q/;0P  
    /au\OBUge  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 4yBe(&N-d  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 Szg<;._J  
     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 QT|mN  
    |xf%1(Rl@  
    7. 合束器的设置 5n9F\T5  
    Upv2s:wa}z  
    P%/+?(?  
    8AefgjE  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 `E|IMUB~  
     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。 +i)1 jX<  
    F5MWxAS,>  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 {X"X.`p  
    ax 3:rl  
    '6xn!dK  
     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)。 QPFpGS{d  
    应用示例详细内容 0 \h2&  
    仿真&结果 (O<lVz@8  
    }XXE hOO  
    1. 结果：利用光线追迹分析 9s7B1Pf  
    lZ.,"F@  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 %hTe%(e  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    Yb?#vpI  
    ?v")Z 0 ~  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 #); 6+v  
    &pmJ:WO,h  
    *=sU+x&X  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 u{3KV6MS  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 /S;?M\  
     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。
    {K|{a  
    $K,aLcu  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 :JN3@NsK  
    HFDg@@  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 *}v'y{;  
     因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 tjTF?>^6|  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 RV($G8U  
    }>OE"#si  
    4. 对准误差的影响：元件平移 >)5vsqGZaK  
    ~z'0~3  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 H~$|y9>qI  
     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。 =k8A7P  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 P,%|(qB  
    PAc~p8S  
    d@l;dos),  
    5. 总结 8ziYav  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 % idnm  
    1U9iNki  
    4. 仿真 P`oR-D  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 P;y/`_jo  
    $`5DGy?RU  
    5. 计算 *1%g=vb  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 y7w>/7q  
    |/(5GX,X  
    6. 研究 B#gmT2L  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 )l"0:1Ig  
    x``!t>)O  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 y%GV9  
    2`},;i~[  
    扩展阅读 }.hBmhnZmI  
    O:U@m@7  
    1. 扩展阅读 3gM{lS}h#  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 E?zp?t:a  
    H}$#aXEAn  
     开始视频 lu{}j4  
    - 光路图介绍 /# eBDo  
    - 参数运行介绍 8jZYy!  
    - 参数优化介绍 $K iMu  
     其他测量系统示例： k]JLk"K  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) vbFAS:Y:+  
    8t^"1ND  
    f>'7~69  
    QQ：2987619807     "2h#i nS  
     
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