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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 "t(wG{RxY  
    \.s`n2.w  
    应用示例简述 b*,3< 9  
     ,7d|O}B  
    1. 系统说明 l*7?Y7FK  
     W$?e<@  
    光源 #^mqQRpgq  
    — 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) CV.+P-  
     元件 v@u<Ww;=@  
    — 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 RB3 zHk%  
     探测器 (%< 'A  
    — 干涉条纹 Lu>H`B7Q"  
     建模/设计 %"Db?  
    — 光线追迹：初始系统概览 G5'_a$  
    — 几何场追迹加(GFT+)： yFpySvj }  
     计算干涉条纹。 i</J@0}y  
     分析对齐误差的影响。 8V5a%2eV  
     +2T! z=  
    2. 系统说明 S_8r\B[>P  
     t;#Gmo  
    参考光路 h{]#ag5`  
    W8aU "_  
    3. 建模/设计结果 M$&>5n7  
    ehOs9b  
    6f] rQ9  
    4. 总结 y @apJ;_R-  
     [!?wyv3  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 @"1}16b#f  
     ]h~o],:  
    1. 仿真 8sw,k   
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 )mkS5j`5\  
    2. 计算 7U:=~7GH  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 e.X@] PQJQ  
    3. 研究 ?q%b*Ek  
    不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ^g!B.ll`  
    D@vMAW  
    利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 lfy7w|  
     Vm!i  
    应用示例详细内容  Tb#  
    系统参数 %D^bah f  
    1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 v.`+I-\.z)  
     pT=2e&  
     通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 yDtOpM8<{  
    jzrt7p*k}  
    这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 W/v|8-gcK  
     Fp:3#Bh  
    2. 说明：光源 97x%w]kV  
     R$xY8+}V  
    P^(.tr3t  
     使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 UB&2f>  
     因此，相干长度大于1m o>!JrH  
     此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 #Wx=v$"  
     在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 BE%Z\E[[m  
    &"AQ; %&N  
    Uh\]?G[G  
     yqBa_XPV8  
    3. 说明：光源 ji##$xC  
    X2P``YFV{  
    LR\zy8y]  
     采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 FF@`+T  
     扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ,TJ/3_lH  
     因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 X X&K=<,Ja  
     与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。
     DvJB59:_}  
    4. 说明：光学元件 LT(?#)D  
    Z^+a*^w~{  
    5m 3'Gt4  
     在参考光路中设置一个位相延迟平板。 CKN8z  
     位相延迟平板材料为N-BK7。 q]+)c2M  
     所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 fMzYFM'i  
     透镜材料为N-BK7。 O,]_ tp  
     其中心厚度与位相平板厚度相等。 i^/Di Wdyf  
     9;pzzZ  
    E- KK  
    5. 马赫泽德干涉仪光路视图 uOb2npPj  
     dh?S[|='  
    I1~G$)w#  
     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)。 EaCZx  
     由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 uegb;m  
    &]*|6cR$E  
    6. 分光器的设置 wmiafBA e  
    x57'Cg \  
    sM0c#YK?  
    QglYU  
     为实现光束分束，采用理想光束分束器。 :SQ LfOQ  
     出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 w. vY(s  
     随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 V-:`+&S{^  
    #B\B(y  
    7. 合束器的设置 w2@"PGR  
    Jtpa@!M  
    0tSA|->(  
    FQQ@kP$.  
     两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 T[m ~6  
     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。 7_1W:-A7W  
    L[1d&d!p  
    8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 G tG&yeB  
    ~X[S<Gi#  
    U* 4{"  
     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)。 q?1yE@th  
    应用示例详细内容 >|5XaaDa  
    仿真&结果 98jD"*W5  
    ( -xR7A  
    1. 结果：利用光线追迹分析 )< l\jfx e  
    P~o@9RV-  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 jjYM3LQcdP  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。
    hzW{_Q.|?  
    S\}?zlV  
    2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 .Dc28F~t  
    Th_Q owk  
    #`r(zI[  
     现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 OA!R5sOz"  
     由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 TS/Cp{  
     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。
    F [r|Y-c]  
    ;gdi=>S_  
    3. 对准误差的影响：元件倾斜 ?VUgwP_=  
    ip<15;Z  
     元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 Q%+ }  
     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°。 ZK%Kgk[\:~  
     结果可以以独立的文件或动画进行输出。 U8EJC .e&O  
    p1Y+  
    4. 对准误差的影响：元件平移 +}kO ;\  
    Wk7L:uK  
     元件移动影响的研究，如球面透镜。 Gg'<Q.H  
     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。 z7| s%&  
     结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 f<'n5}{RO0  
    ~6\& y  
    ?e"Wu+q~L  
    5. 总结 B{[f}h.n  
    马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 0Z@ARMCe|m  
    @X3 gBGY)  
    4. 仿真 ?s1u#'aO  
    以光线追迹对干涉仪的仿真。 pk;ffq@  
    f37ji  
    5. 计算 ,Le&I9*%  
    采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ,:Rft  
    <jpeu^7  
    6. 研究 t|go5DXz4  
    不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 Lhl$w'r  
    := ]sq}IN  
    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。 MF f05\aDu  
    'bZMh9|  
    扩展阅读 V"w`!  
     $&ex\_W  
    1. 扩展阅读 #;5[('&[  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 XRClBTKF  
    ZM dM_i?  
     开始视频 =Jsg{vI  
    - 光路图介绍 D?iy.Dg  
    - 参数运行介绍 Uuwq7oFub  
    - 参数优化介绍 PN1(j|  
     其他测量系统示例： NvQY7C  
    - 迈克尔逊干涉仪     CPc"  
     
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