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    [技术]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: 2023-04-12
    测量系统 P;[mw(  
    w+D5a VJ  
    应用示例简述 1(a\$Di  
     )QT+;P.  
    1. 系统说明 zW.sXV,  
     } 4^UVdz  
    光源 iDN,}:<V  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) ,iy   
     元件 dy'?@Lj;  
    — 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 \aozecpC`  
     探测器 Z2 4 m  
    — 干涉条纹 4v$AM8/o  
     建模/设计 : r=_\?  
    — 光线追迹：初始系统概览 BO|Jrr>  
    — 几何场追迹加(GFT+)： tDVdl^#  
     计算干涉条纹。 ozG:f*{T  
     分析对齐误差的影响。 >Fh@:M7z  
     &B C#u.^!  
    2. 系统说明 fZC,%p  
     /|f]L9)2<  
    参考光路 cx) EFy.  
    6h%(0=^  
    3. 建模/设计结果 h'+ swPh  
    xOlkG*3c  
    ~sD'pS  
    4. 总结 AJ mzg  
     :h@:F7N _  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 o6oYJ`PY  
     W#Z]mt B  
    1. 仿真 q)X&S*-<o~  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 C'#:}]@E  
    2. 计算 WP9=@X Z  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 l(W3|W#P  
    3. 研究 Yaqim<j  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 dmne+ufB  
    fx},.P=:*  
    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。 5l#)tX.by  
      T7`Jtqf  
    应用示例详细内容 iuEdm:pW  
    系统参数 E;N8{Ye_  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 $6N. ykJ  
     wpdT "  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 `4MPXfoBL  
    RD^o&VXO  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 h pU7  
     >8Y >B)  
    2. 说明：光源 D? ($R9t  
     -oj@ c OZ  
    apXq$wWq{D  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 4Bz~_   
     因此，相干长度大于1m _kS us  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 G(>a LF  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 o9CB ,c7]  
    |8"HTBb\CW  
    ;%}  
     w[iQndu  
    3. 说明：光源 %PpB$  
    <Ip}uy[Y  
    YL]x>7T~4t  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 1<*-, f  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 z|Xl%8  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 (+@H !>r$$  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     YeQX13C"Z  
    4. 说明：光学元件 ]Q+Tm2{  
    No?pv"  
    pVr,WTr6E  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 <m!\Ma  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 +q1@,LxN  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 @S{,g;8  
     透镜材料为N-BK7。 jm!G@k6TA  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 Z1&8 U=pax  
     S}>rsg!  
    p&7>G-.  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ,,?t>|3  
     3KGDS9I  
    o_cj-  
     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)。 E @7! :  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 oD.f/hi0|  
    J4<- C\=4  
    6. 分光器的设置 U7OW)tUf  
    )Aj~ xA  
    ZEB1()GB  
    7%X$6N-X  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 ]p~XTZgW  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 J &c}z4  
     随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 r8mE   
    Es?~Dd  
    7. 合束器的设置 s3q65%D  
    R\iU)QP  
    sYvO"|  
    h4V.$e<T&  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 D.RHvo~6  
     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。 *p VKMmU  
    A w83@U  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ^K3{6}]  
    vHWw*gg(/E  
    gbF.Q7?$u  
     增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 )=~1m85+5B  
    应用示例详细内容 |g@1qXO3  
    仿真&结果 F$)Ki(m q  
    Tmq:,.^}  
    1. 结果：利用光线追迹分析 TN&1C8xr  
    't wMvm  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Q+S>nL!*#1  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    )5hS;u&b  
    A\WgtM  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 C0'Tua'  
    Jyvc(~x  
    sURHj&:t|  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 V]IS(U(  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 [~ fJ/  
     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)'c$  
    8%Pjx7'<  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 \s [Uq  
    w+P bT6;  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 O GSJR`yT  
     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°。 g!4"3Dtdg  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 C5F}*]E[y  
    nsYS0  
    4. 对准误差的影响：元件平移 U1B5gjN  
    {4UlJ,Z.n  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 7|\[ipVX:3  
     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。  Q9{%  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 9;kWuP>k4u  
    6X)8vQH  
    #AE'arT<  
    5. 总结 l1a=r:WhH  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 aHS.U^2  
    om|M=/^  
    4. 仿真 taw #r  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 u.R:/H<>~  
    J=5G<  
    5. 计算 J %URg=r  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 $}N'm  
    @:X~^K.  
    6. 研究 gQh;4v  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 3%>"|Ye}A  
    76(&O  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 yin"+&<T  
    (yn!~El3  
    扩展阅读  ]Ocf %(  
    CZt)Q4  
    1. 扩展阅读 =]E;wWC  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 mbU[fHyV  
    DO(FG-R  
     开始视频 (WX,&`a<$  
    - 光路图介绍 eLM_?9AZ!R  
    - 参数运行介绍 =k'3rm*ld  
    - 参数优化介绍 0 ; M+8  
     其他测量系统示例： 3T%WfS+  
    - 迈克尔逊干涉仪     (F +if  
     
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