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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 @{e}4s?7od  
    By,eETU]  
    应用示例简述 ,ng Cv;s  
     pF>i-i  
    1. 系统说明 gg/-k;@ Rf  
     QL/(72K  
    光源 Dpac^ST  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) L{\8!51L  
     元件 xH,a=8&9  
    — 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 E=Bf1/c\  
     探测器 y<3-?}.aZ  
    — 干涉条纹 !F-w3 ]  
     建模/设计 {fM'6;ak  
    — 光线追迹：初始系统概览 8W7J3{d  
    — 几何场追迹加(GFT+)： On?v|10r'  
     计算干涉条纹。 B-Hrex]  
     分析对齐误差的影响。 hfB%`x#akQ  
     ty!`T+3  
    2. 系统说明 (,2S XV  
     LOYk9m  
    参考光路 a-tmq]]E  
    2pCaX\t  
    3. 建模/设计结果 $HzBD.CF|x  
    W@IQ^ }E  
    ?j.,Nw4FC  
    4. 总结 -i|}m++  
     lVa%$F{Pq  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 1GRCV8 "Z^  
     !BF; >f`  
    1. 仿真 >'$Mp<  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 q i;1L Kc  
    2. 计算 ,p a {qne  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 /nsX]V6i  
    3. 研究 h#*dI`>l-  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 .{^5X)  
    e9tjw[+A  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 N"R]Yp;j  
     Z{d^-  
    应用示例详细内容 gQuw1  
    系统参数 (C L%>5V  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 5DZ#9m/  
     j (d~aqW  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 vr l-$ii  
    sP~<*U.7  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ^ytrK Q  
     +sA2WK]  
    2. 说明：光源 q`-N7 ,$T  
     U)gH}0n&  
    =nS3p6>rZ  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 q;CiV  
     因此，相干长度大于1m ]6` %  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 L*+@>3mu)  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 jr. "I+  
    F>l] 9!P|m  
    R n[cW5Y<  
     tk`v:t!6U  
    3. 说明：光源 59A}}.@?m  
    cT,sh~-x,  
    p2](_}PK  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 ki!0^t:9  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ~ 7s!VR  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 kevrsV]/$  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     W!(zT6#  
    4. 说明：光学元件 M }D}K\)  
    niyV8v  
    CTa57R  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 u6agoK|^9  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 Otuf] B^s  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 D@.6>:;il  
     透镜材料为N-BK7。 T5h H  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 R 9\*#c  
     +0Y&`{#Z  
    H{wl% G  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ?tbrbkx  
     QWYJ *  
    ~>|ziHx  
     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)。 SJ,v?=S!  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 tD)J*]G  
    e"<OELA  
    6. 分光器的设置 |{ip T SH  
    !|(NgzDP/  
    MTn{d  
    7. oM J  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 "to;\9lP  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 mzgfFNm^G)  
     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 ?@86P|19  
    U xGApK=X  
    7. 合束器的设置 W<g1<z\f  
    <5051U Eu  
    !Uo4,g6r+  
    WyiQoN'q  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 AwR =]W;j  
     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。 mfr|:i  
    <hyKu  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 t6c4+D'{].  
    z24q3 3O  
    > (<f 0  
     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)。  ob]w;"  
    应用示例详细内容 R|(a@sL  
    仿真&结果 /n&&Um\  
    ;xTpE2 -~  
    1. 结果：利用光线追迹分析 e0 ecD3  
    '&b+R`g'  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 p_4<6{KEt  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    0y\Z9+G:  
    * ;FdD{+  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 pb,d'z\S  
    tH4B:Bgj!  
    -9?]IIVb  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 %hP^%'G  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 2=}FBA,2  
     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。
    ;'1d1\wiDQ  
    ueNS='+m  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 i|kRK7[6B  
    UiNP3TJ'L  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 :`sUt1Fw.  
     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°。 -{vD: Il=6  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Y]a@j !  
    |.dRily+  
    4. 对准误差的影响：元件平移 4qa.1j(R/  
     M6TD"-  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 WIGi51yC.x  
     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。 zQ PQ  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 #dHa,HUk  
    ,esmV-  
    !,PWb3S  
    5. 总结 ~TtiO#,t  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算  !VpoZ  
    W,u:gzmhw  
    4. 仿真 7+*WH|Z@  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 "@n%Z  
    ,!9zrYi}  
    5. 计算 `D9$v(Ztr  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 j<$2hiI/?&  
    jEwIn1  
    6. 研究 <VE@DBWyl~  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 \)e'`29;  
    ,,r>,Xq 6  
    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。 )/P}?` I  
    KPki}'GO  
    扩展阅读 y{Q {'De  
    aq-~B~c`g  
    1. 扩展阅读 I^]nqK  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ^zr`;cJ+c  
    dr"1s-D4IQ  
     开始视频 7p[n  
    - 光路图介绍 + T+#q@  
    - 参数运行介绍 !IR6 ,A\  
    - 参数优化介绍 n"8Yv~v*2j  
     其他测量系统示例： iow"n$/  
    - 迈克尔逊干涉仪     9H~n _   
     
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