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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 Qsbyy>o)  
    y4kn2Mw;  
    应用示例简述 n*\o. :f  
    <Y`(J#  
    1. 系统说明 /dCsZA  
    <V^o.4mOg>  
    光源 E-WpsNJ)X  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) RvR.t"8  
     元件 -C2!`/U  
    — 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 jRsl/dmy  
     探测器 K@p9_K8  
    — 干涉条纹 02,t  
     建模/设计 ]!TE  
    光线追迹:初始系统概览 .rBU"Rbo  
    — 几何场追迹加(GFT+): [[[C`H@  
     计算干涉条纹。 ;Rv WF )  
     分析对齐误差的影响。 q7CLxv &QG  
    Z66Xj-o  
    2. 系统说明 |eRE'Wd0  
    T={!/y+  
    参考光路 vd%AV(]<LJ  
    ozY$}|sjDT  
    3. 建模/设计结果 X@kgc&`0  
    Z` kVyuQ  
    +(!/(2>~  
    4. 总结 9,8/DW.K  
    o}=*E  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 b}(c'W*z%  
    ICz:>4M-dn  
    1. 仿真 "EpH02{i  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 +s<6eHpm  
    2. 计算 e#hg,I  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 :?UcD_F  
    3. 研究 >)D=PvGlmp  
    不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 *-ys}sX  
    W$X/8K bn  
    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。 3D6&0xTq  
    &j~9{ C  
    应用示例详细内容 `Ij EwKra  
    系统参数 R?1Z[N  
    1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 8pEA3py  
    ;HCK iHC  
     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。 '`;=d<'  
    COsy.$|4  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 3rK\ f4'  
    nP[Z6h  
    2. 说明:光源 Hya.OW{  
    8d$|JN;)  
    kB?/_a`]  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器 gdCit-3  
     因此,相干长度大于1m jW7ffb `O  
     此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 }J?,?>Z  
     在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 7#wB  
    aA$\iFYA  
    9Tr ceL;  
    `}`Qqv  
    3. 说明:光源 PCwc=  
    \5tG>>c i  
    ?Sh"%x  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 ?#a&eW  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜 )^8[({r~  
     因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 G(?1 Urxi  
     与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。
    _8r'R  
    4. 说明:光学元件 ]i075bO/  
    xKUWj<+/  
    /&\ V6=jA1  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 9_==C"F  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 {Y/0BS2D  
     所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 r]-n,  
     透镜材料为N-BK7。 MtwlZg`c3  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 pq]z%\$u  
    NA$)qX_  
    3f$n8>mq  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 /$clk=  
    p*<I_QM!  
    5s\;7>  
     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)。 \^0>h`[  
     由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 [(a3ljbRX  
    $@kOMT  
    6. 分光器的设置 nCwA8AG  
    =RXeN+ &R  
    CAx$A[f<  
    ELV~ ayp5  
     为实现光束分束,采用理想光束分束器。 OYxYlUq  
     出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 [>>_%T\I  
     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 U]+IP;YS  
    E$z-|-{>  
    7. 合束器的设置 e}-fGtFx  
    l?IeZisX  
    I@z@s}x>  
    {/)i}V#RE  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 @f"[*7Q`/  
     为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 )2wf D  
    LmyaC2  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 uv-O`)  
    /Z]nV2$n)V  
    L_9uwua.B~  
     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)。 W4av?H  
    应用示例详细内容 wbOYtN Y@  
    仿真&结果 lvODhoT  
    AvZ5?rN$  
    1. 结果:利用光线追迹分析 Q=%W-  
    PA803R74  
     首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 &c "!Y)%G  
     对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    ?7)v:$(G}  
    A@_>9;   
    2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 DazoY&AWE  
    ?fP3R':s  
     wT19m  
     现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 KF(y`(8f  
     由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 ,]yS BAO  
     因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。
    Z5oDj|&l}  
    d0}(d Gl  
    3. 对准误差的影响:元件倾斜 {[:C_Up)f  
    t90M]EAV  
     元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 >`&2]Wc)  
     因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 :zo5`[P  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Nz3+yxv1  
    I+twI&GS  
    4. 对准误差的影响:元件平移 2<OU)rVE4  
    fsK=]~<g  
     元件移动影响的研究,如球面透镜。 Hmm0H6&u  
     现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 4x-,l1NMR  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 n6,YA2yZO  
    @,= pG  
    *7Y#G8 s  
    5. 总结 (y?F8]TfM  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 6&'kN 2  
    {R63n  
    4. 仿真 gCsN\z  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 2V% z=  
    %U}6(~  
    5. 计算 l=T;hk  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 t\QLj&h}E  
    "3]}V=L<5  
    6. 研究 B_[I/ ?  
    不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 \reVA$M [  
    u/|@iWK:  
    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。 urkuG4cY  
    G Wa6FX:/  
    扩展阅读 ;CS[Ja>e  
    ~vpF|4Zn5  
    1. 扩展阅读 6Hb a@Q1`  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 aqk$4IG  
    #m UQ@X@K  
     开始视频 b"#S92R+  
    - 光路图介绍 ;Q q_  
    - 参数运行介绍 W //+[  
    - 参数优化介绍 w[l#0ZZ  
     其他测量系统示例: !nJl.Y$  
    - 迈克尔逊干涉仪
    MUZ]*n&0  
     
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