[技术]使用相干光模拟马赫泽德干涉仪 [复制链接]

测量系统(MSY.0001 v1.1) G'\x9%  
^9zFAY.|  
应用示例简述 a|s64+  
oD=6D9c?  
1. 系统说明 zs_^m1t1s  
0k7kmDW  
 光源 6'^Gh B  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) JL7"}^  
 元件 5{@Hpj/B  
— 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 IUJRP  
 探测器 >dTJ  
— 干涉条纹 NxyrP**j  
 建模/设计 J% t[{  
— 光线追迹：初始系统概览 N+[ |"v  
— 几何场追迹加(GFT+)： o3oA
k10  
 计算干涉条纹。 R Wd#)3  
 分析对齐误差的影响。 )&$Zt(  
tHj |_t  
2. 系统说明 &d8z`amP  
S/XkxGZ2  
|4XR [eX  
3. 建模/设计结果 <g^!xX<r?  
M-B-  
4. 总结 >cEB,@~  
o.Jq1$)~y  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 q|[P[7z  
tl:+wp7P`  
1. 仿真 `i
iZ  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 LT5rLdn  
2. 计算 #O |Z\|n  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 V(Dn!Nz  
3. 研究 6}RRrYL7I  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 w<uK-]t  
9b0M'x'W5  
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。 kr_!AW<.tz  
eqL~h1^Co  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 77Fpb?0`  
\G}$+  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 l^F%fIRp)  
l u^fKQ  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 dX58nJ4u  
0V:DeX$bZ  
2. 说明：光源 Q
qC
4g]  
~[CtsCiQ  
E/MNz}+  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 Pw"
o[8  
 因此，相干长度大于1m iZVMDJ?(Z]  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 2nQrCdRC  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 H9["ZRL,Q  
H8ws6}C  
b83__i  
_PPW9US{  
3. 说明：光源 jQKlJi2xu  
fDn|o"  
+n ${6/  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 -,;Iob56
!  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ~9:ILCfX  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 @[qGoai  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 U[$KQEJYj  
4. 说明：光学元件 pLFJ"3IJB  
lD8&*5tDmP  
nC3U%*l  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 vu%:0p`K  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 PC_#kz  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 Y}bJN%M  
 透镜材料为N-BK7。 ;JcOm&d/hk  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 9q2 >_Mv  
+P7A`{Ae  
G36}4  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 H(^O{JC]y!  
JeR8Mb  
FT1h\K|a  
 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)。 1`tE Hu.  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] hSZ0 }/  
m[7i<'+S  
x9#>0 4s  
,t+5(qi  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] ) #/@Jo2F  
6. 分光器的设置 ?I`BbT}  
r@&d88U:  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 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 uA?_\z?  
7. 合束器的设置 rAdYBr=0  
\8uP
Hf_  
:<OInKE>Cx  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 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。 zX-6]j;  
"+REv_:  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 SWjOJjn  
!A"`jc~x:  
 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)。 :\@WY  
G4Zs(:a  
1. 结果：利用光线追迹分析 T/ CI?sn  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 fCSM#3|,]  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 Jy'ge4]3  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 q|,I\H5}  
v/]Bo[a  
_/"m0/,  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 *M_.>".P  
 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。 krTH<- P  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 _wWh7'u~G  
ui4H(A'}  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 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°。 0@rrY  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 fW Vd[zuD4  
4. 对准误差的影响：元件平移 A2z%zMlZc  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 R/ 7G  
 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。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 oy!W$ ?6  
,jyNV<dI  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ,TD@s$2x  
D"F5-s7  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 f/9]o  
Hw34wQX  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 s> JmLtT  
.J3
lo:  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 [3s,U4a  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 M:c^[9)y  
YJ]]6 K+  
扩展阅读 wobTT1!|  
1. 扩展阅读 "k\W2,q[  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 h"KN)xi$  
 开始视频- 光路图介绍 TL+a_]3@  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 ARW|wXhyf  
 其他测量系统示例： + )?1F  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)