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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 4mN].X[,  
    <)O >MI' 4  
    应用示例简述 V uG?B{  
     )N" Ew0U  
    1. 系统说明 (*6 m^  
     8K0X[-hs8  
    光源 g@~!kh,TH  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) S \e& ?Y`  
     元件 4M}|/?<Br  
    — 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 7G5y)Qb  
     探测器 HDmx@E.@  
    — 干涉条纹 J7BFk ?=  
     建模/设计 BXg!zW%+  
    — 光线追迹：初始系统概览 G'f9N^w  
    — 几何场追迹加(GFT+)： "l@A[@R  
     计算干涉条纹。 7qe7F l3  
     分析对齐误差的影响。 -<qxO  
     7\A4vUI3  
    2. 系统说明 D~#Ei?aH  
     t;8\fIW5  
    参考光路 J I<3\=:+  
    Ia629gi5s  
    3. 建模/设计结果 UJz#QkAio  
    &<,SV^w ag  
    HH)"]E5  
    4. 总结 g(aZT#ii=  
     [X,A'Q  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 QyPg |#T2>  
     VeZey)Q  
    1. 仿真 R?cUy8?'S  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 kdp% !S%2  
    2. 计算 pDu{e>S|:  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 L#D9@V'z  
    3. 研究 d%0+i/p  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 Dv&>*0B  
    w |_GV}#_  
    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。 x# VyQ[ok  
     b~7Jh:%@;  
    应用示例详细内容 kt^yj"C>  
    系统参数 bpCNho$  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 E&*: jDg  
     ![ZmV  
     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。 nV}8M  
    #G_F`&  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 !tEe\K\e  
     WsR+Np@c  
    2. 说明：光源 ;7Y[c}V1^  
     6vto++  
    rH&G<o&,  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 V!4a*,Pz  
     因此，相干长度大于1m [*8Y'KX <  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 Wta]BX  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 ,CciTXf  
    mO P4z'  
    hq#kvvi{f  
     9R p2W  
    3. 说明：光源 62[8xn=(%  
    A\z`c e!  
    Yi(1^'Bi  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 G"T\=cQz  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 igDG}q3jG  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 fW?sYC'  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     M;+IZr Wkl  
    4. 说明：光学元件 !9;)N,  
    %,\=s.~1  
    [4*1}}gW%5  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 qI%&ay"/  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 R(k}y,eh.`  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 u%u&F^y  
     透镜材料为N-BK7。 Fj1NN  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 jk*tL8?i  
     ACg;CTB b  
    lCJ6Ur;  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 i?>tgmu.  
     3J~0O2  
    ,2L$G&?  
     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)。 xzsdG?P  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 .oqIZ\iik  
    \'Ssn(s  
    6. 分光器的设置 d"E^SBO&  
    v4rW2F:X  
    ]kD"&&HV  
    DkDoA;m  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 Z^yNLF*&V  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 \OQkZ.cU;  
     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 ${I*nh>=  
    , sjh^-;  
    7. 合束器的设置 N\NyXh$  
    z.36;yT/  
    }rq9I"/L  
    B(_WZa!  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 AiP!hw/V$  
     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。 tGjhHp8}c  
    VwyVEZt  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 29&bbfU  
    > Lft9e   
    s?2$ue&-f  
     增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 V`kMCE;?l  
    应用示例详细内容 (W[V? !1  
    仿真&结果 IgIYguQ   
    XJ1=m   
    1. 结果：利用光线追迹分析 CrC =A=e  
    W/fuKGZi_  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 -F@L}|  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    "ZrOrdlg+A  
    .iG&Lw\,  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 @WMA}\Cc  
    ?'s6Xmd  
    K/L;8a  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 oD9^ID+  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 %}-?bHB1c  
     因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    cPDQ1qre!  
    ]QVNn?PA8  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 rx0~`cVV:  
    ? *>]")[>  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 9QQyl\  
     因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 gNYqAUG5  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 ;G\8jP'   
    ,m_WR7!$E  
    4. 对准误差的影响：元件平移 99xEm  
    H+E$:)gN  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 !3X0FNGq  
     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。 c(#;_Ve2P  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 {vEOn-(7  
    t.p~\6Yi  
    I,yC D7l_  
    5. 总结 #Tw@wfaq)  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 M{g%cR0  
    +N`ua  
    4. 仿真 ziPR>iz-  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 $5x ,6[&  
    UT0){%2@  
    5. 计算 2i;7{7  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 PHOP%hI $  
    7x);x/#8Z  
    6. 研究 )R`xR,H  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 &>d:R_Q]  
     ]^'@ [<  
    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。 [S5\#=_4S  
    2c6g>?  
    扩展阅读 `F<jLU^3  
    g0R~&AN!g  
    1. 扩展阅读 1 zw*/dp  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 %\]* OZ7  
    o1 M$.*  
     开始视频 7 d LuX   
    - 光路图介绍 c\a_VRN>r  
    - 参数运行介绍 8YC_3Yi%  
    - 参数优化介绍 ^nbnbU4'  
     其他测量系统示例： kuyjnSo9i  
    - 迈克尔逊干涉仪     $9Hcdbdm  
     
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