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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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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-04-12
    测量系统 =$;i  
    k0~mK7k  
    应用示例简述 d%VG@./xq  
     ^vmT=f;TM  
    1. 系统说明 i lk\&J~I  
     awLN>KI]</  
    光源 rlTCVmE8[  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) ,4wVQ(,?cd  
     元件 -jy- KC  
    — 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 }mQ7N&cC  
     探测器 m"*j J.MX  
    — 干涉条纹 -02c I}e  
     建模/设计 yk OJhd3  
    — 光线追迹：初始系统概览 m`C c U`s  
    — 几何场追迹加(GFT+)： +InAK>NZ'  
     计算干涉条纹。 l6Wa~E  
     分析对齐误差的影响。 )\#w=P  
     +M-x*;.  
    2. 系统说明 |;3Ru vX?+  
     Q-o}Xnj*!L  
    参考光路 ; mnV)8:F  
    'X&sH/>r  
    3. 建模/设计结果 j]th6  
    rUvjc4O}  
    dx}) 1%  
    4. 总结 #T:#!MKa  
     >MD['=J[d  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 rmXxid  
     )jk X&7x  
    1. 仿真 1Q1NircJ  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 zvv<w@rX  
    2. 计算 \|9@*]6:  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 j}R!'m(P'  
    3. 研究 1vKc>+9  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ;mH O#  
    |@#37  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 6d/;GyG  
     _aa3;kT_  
    应用示例详细内容 ^UI{U1N~Bz  
    系统参数 B1dVHz#  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪  pleLdGq  
     OI0#@_L&  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 vf6_oX<Os  
    l_bvwo  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 V|GH4DT=  
     R~OameRR  
    2. 说明：光源 n,D~ whZx  
     faQ}J%a  
    j\l9|vpp  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 V5w00s5?%  
     因此，相干长度大于1m K%AbM#o<  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 YjaEKM8*  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 [>+R|;ln  
    VN!`@Ci/  
    /@Qg'Q#  
     4qMqA T  
    3. 说明：光源 umPd+5i  
    IvuKpX>*  
    egQB!%D  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 ~uy{6U{&I  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 <vxj*M;  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 Co[fq3iX#  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     *Ju$A  
    4. 说明：光学元件 2R9AYI  
    { No*Z'X  
    M- inlZNR  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 t^eWFX  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 hx|Cam"  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 \Tf[% Kt x  
     透镜材料为N-BK7。 G.v zz-yG  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 MmUtBT  
     1k-YeQNe  
    HJ4T! `'d  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 8!8 yA  
     nnr g^F  
     mZGAl1`8  
     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)。 U caLi&  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 9 0PF)U  
    p4l^b[p  
    6. 分光器的设置 CjtBQ5  
    ['9awgkr/  
    <dzfD;  
    <}e2\x  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 )qXl8HI  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 ;. jnRPo";  
     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{T". @b  
    PL+r*M%ll  
    7. 合束器的设置 >K]s)VuWR  
    b| e7mis@  
    TNwBnMe  
    M0Eq 7:Ba  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 ey'x3s_  
     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)_v.D3i  
    >`\f,yq l6  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ,-!h  
    %N((p[\H  
    )ro3yq4??  
     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)。 Fk&W*<}/;  
    应用示例详细内容 ZR|)+W;  
    仿真&结果 ,&+"|,m  
    .KzGb4U  
    1. 结果：利用光线追迹分析 j_=A)B?  
    ii0{$}eoh  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 pwj?  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    t9zPUR  
     m}t.E  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 a4'KiA2r  
    +|Tz<\.C  
    .I~#o$6  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 :.;p Rz  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 (_:k s  
     因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    &G#LQl  
    CcF$?07 i  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 XctSw  
    PKDzIA~T  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 PvmmyF  
     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°。 T{9pNf-  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 q?R)9E$h  
    cJ CKxj  
    4. 对准误差的影响：元件平移 w$ zX.;s  
    'brt?oZ%  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 608}-J=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。 , `4chD  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 oJ r&9.S  
    to}g4  
    r>!$eqX_  
    5. 总结 />wM#)o2  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 i5f8}`w  
    Y|'0bujr  
    4. 仿真 ll]MBq  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 0F"W~OQ6  
    (lNV\Za  
    5. 计算 C*+gQeK  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 <F>^ffwGH-  
    ;$`5L"I5$  
    6. 研究 = [N= mC  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ]4{ )VXod  
    dA)JR"r2  
    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。 R?%J   
    E_fH,YJ?9  
    扩展阅读 tl:V8sYTP  
    I:~KF/q  
    1. 扩展阅读 tHhau.!  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 S JseP_-  
    *En29N#a{  
     开始视频 O\3 L x  
    - 光路图介绍 \&{a/e2:S  
    - 参数运行介绍 xz$-_NWW  
    - 参数优化介绍 aw%iO|M_  
     其他测量系统示例： oFO)28Btv  
    - 迈克尔逊干涉仪     {Xw6]d  
     
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