[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) 5'\detV_  
fn
#qcZv?  
应用示例简述 mqtX7rej  
D*&#}c,*  
1. 系统说明 n g%~mt  
UpaF>,kM  
 光源 ?wP/l  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) `=V p 0tPI  
 元件 "%}24t%  
— 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 )x+P9|  
 探测器 t!-\:8n  
— 干涉条纹 j"hNkCF  
 建模/设计
H-rxn  
— 光线追迹：初始系统概览 6(=B`Z}a  
— 几何场追迹加(GFT+)： 8Kw, 1O:  
 计算干涉条纹。 n:|a;/{I]9  
 分析对齐误差的影响。 vBzUuX  
!>\&*h-Cm#  
2. 系统说明 Q.?(h! )9  
i50E#+E8  
>?O?U=:<  
3. 建模/设计结果 +E^2]F7Zk  
:wq]
[0)  
4. 总结 S B~opN  
C$p012D1  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ~&?57Sw*m  
E{0e5.{  
1. 仿真 5dGfO:Dy_  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 NH;e|8  
2. 计算 0W0GSDx  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 )DmydyQ'  
3. 研究 |8pSMgN  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 "cyRzQ6EH  
=+
LIGHIt  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 Llkh kq_  
lz!(OO,g  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 kebk f,`p  
&
?@[bD'T  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 @0]w!q  
!E&l=*lM.  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 \=D+7'3  
-RJ~Sky[  
2. 说明：光源 [[HCP8Wk  
[;yKbw!C  
]
0&X[?  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 m.rV1#AI  
 因此，相干长度大于1m )!kt9lK  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 Mq#m
;v$E  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 mKjTJzS  
Z^]jy>dj  
5kGQf  
%%|pJ%}Q>  
3. 说明：光源 ]isq}Qv~  
9% C]s  
/Yb8= eM  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 vp2w^/])u  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 De>e`./56  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 X&HYWH'@,  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 8!0fT}  
4. 说明：光学元件 0r_~LN^|[  
i6P}MtC1  
c&1_lI,tH  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 BdMd\1eMw  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 yKuZJXGVo  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 qSlo)aP  
 透镜材料为N-BK7。 W**[:n+  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 i3mw.`7  
a_bZT4  
V,=5}qozQ  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图  pdm(7^  
Xq )7Im}?  
_h4]gZ  
 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)。 [<5/s$,i  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] w&f>VB~,1  
 ZB|s/  
A9N8Hav  
4i.&geXA.  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] .?rs5[th*  
6. 分光器的设置 )5n0P Zi  
M*bsA/Z  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 x${C[gxq9F  
7. 合束器的设置 R<gAx
O%8  
Y@:l!4DI  
jygUf|  
 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。 2q]ZI  
50dN~(;p  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 Q|P M6ta  
`q\F C[W  
 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)。 ob8}v*s  
q+4dHS)x  
1. 结果：利用光线追迹分析 7XT(n v  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 E.;Hm;  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 eaNfCXHDN  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 G /$+e  
@{{L1[~:0  
I$S*elveG  
 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。 f+ZOE?"  
 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。 6w? GeJ  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 
9{U@s  
-(e=S^36  
 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°。 GOGS"q  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 wLiPkW  
4. 对准误差的影响：元件平移 ~8UMw
pl-  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 Nt_sV7zzb  
 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。 KPDJ$,
:  
7[0
Mr,^  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 uH?4d!G  
J @~g>  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 a#+$.e5  
nu:l;+,VY  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 fQ"Vx!  
=jh^mD&'  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 su
IYfjh  
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。 : O@(Sv  
8+7*> FD)1  
扩展阅读 g$mMH  
1. 扩展阅读 'AWWdz  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 BMQ4i&kF|  
 开始视频- 光路图介绍 k<j]b^jbz  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 =bP<cC=3b  
 其他测量系统示例： 7O%^4D  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)