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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 s`r-v/3l  
    SF"#\{cjj  
    应用示例简述 7Zo&+  
     k*OvcYL1A  
    1. 系统说明 TZj[O1E  
     [u7 vY@  
    光源 @~s~/[  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) prwC>LE  
     元件 V0s,f .a  
    — 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 U>in2u 9  
     探测器 y&y/cML?  
    — 干涉条纹 \hrrPPD1z  
     建模/设计 5cgo)/3M@}  
    — 光线追迹：初始系统概览 qP&byEs"  
    — 几何场追迹加(GFT+)： bI#<Ee0nJ  
     计算干涉条纹。 ):^ '/e  
     分析对齐误差的影响。 Yg[ v/[]  
     0~qf-x  
    2. 系统说明 wZ$ tJQO  
     abL/Y23 "  
    参考光路 n}0za#G  
    |PI)A`  
    3. 建模/设计结果 uC- A43utv  
    [gpOu TW  
    sr;:Dvx~  
    4. 总结 ;*W=c   
     0r0c|*[+4z  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 hHCzj*5  
     KUF$h Er  
    1. 仿真 ~:T3|  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 w2 /* `YO  
    2. 计算 kJI3`gS+  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 sTt9'P`  
    3. 研究 P@2tR5<R  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 v#iFQVBq  
    $p jf#P8U  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 Cca6L9%  
     K2*1T+?X  
    应用示例详细内容 Y 5Qb4Sa  
    系统参数 D!X>O}  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 w~4 z@/^"p  
     K?9WY ]Ot  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 Z "-ntx#  
    O;UiYrXU  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 tp#Z@5=  
     RV( w%g  
    2. 说明：光源 ]Mn&76 fu  
     5LO4P>fq  
    ^CfM|L8>  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 qo6 1O\qm  
     因此，相干长度大于1m 5woIGO3X  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 -Uzc"Lx B  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 sP9^ IP  
    ~^^!"-  
    P)Z/JHB  
     v$[ @]`  
    3. 说明：光源 L& I` #  
    [&1iF1)4  
    V/`#B$6  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 |)28=Z|Z  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 mG>T`c|r3  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ,D:iQDG^  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     ARmu{cL  
    4. 说明：光学元件 v;K{|zUdB  
    6].yRNy"  
    #x, ]D  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 sXSj OUI  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 <dq,y>  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 WA<H  
     透镜材料为N-BK7。 +F1]M2p]  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 0\V\qAk  
     OI'uH$y  
    bq c;.4$  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 Bx\#`Y  
     :X3rd|;kc  
    {[l'S  
     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)。 X4Pm)N `  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 '}wG"0  
    $~ pr+Ei  
    6. 分光器的设置 ~+nS)4 (  
    :`{9x%o;  
    B=Xnv*e  
    RH<@c^ S  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 K~7'@\2 ?  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 1gF*Mf_7  
     随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 [37f#p  
    I'KR'1z 9  
    7. 合束器的设置 Xulh.: N}  
    1.hOE>A%  
    gg lNpzj  
    P Xyyyir{  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 `l HKQwu  
     为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 ~0VwF  
    /V#MLPA  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ^% ~Et>C  
    E&RoaY0  
    e1f^:C  
     增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 S#dyRTmI  
    应用示例详细内容 5O;/ lX!u  
    仿真&结果 rC=p;BC@dD  
    U p]VU9z  
    1. 结果：利用光线追迹分析 oN1!>S9m  
    "cnG/{($*  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 #J%h!#3g  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    *>}McvtTw  
    ]pM5?^<~  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 htdn$kqG   
    {GGO')p  
    sqq/b9 uL/  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 kMwIuy  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 ^L*VW gi9  
     因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    1A,4 Aw<  
    'W<a54T?z  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 pAPQi|CN  
    30gZ_ 8C>}  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 `4"y#Z  
     因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 D{&+7C:8.  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 0ER6cTo-t  
    2uI`$A:  
    4. 对准误差的影响：元件平移 Ep v3/ `I  
    T }8r;<P6  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 1*c0\:BQ;z  
     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。 b&|YQW} ~  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 %8z+R m,Ot  
    2WbZ>^:Nsk  
    he#Tr'j  
    5. 总结 P /f ~  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 @BB,i /  
    0X S' v,|  
    4. 仿真 I?:+~q}lZr  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 hj#+8=  
    cwDD(j  
    5. 计算 w oY)G7%  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 U4mh!  
    v J,xz*rc`  
    6. 研究 ZQ-z2s9U  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 #h5Hi9LKf  
    ZRVF{D??"%  
    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。 Qbe{/  
    Y GcY2p<  
    扩展阅读 @Tj  6!v  
    LeRh (a`=$  
    1. 扩展阅读 wTJMq`sY_  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 `P)64So-1  
    {F{[!.  
     开始视频 .Q6{$Y%l  
    - 光路图介绍 y(p:)Iv  
    - 参数运行介绍 ogh2kht  
    - 参数优化介绍 \gPNHL*  
     其他测量系统示例： { &JurZ  
    - 迈克尔逊干涉仪     A`r$fCt1Vi  
     
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