[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) v@ifB I  
K;j0
cxl  
应用示例简述 b>]k=zd  
\zLKSJ]  
1. 系统说明 pPsT,i?  
~`X$bF  
 光源 buKSZ  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) _?v&\j  
 元件 W:8pmI  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 <N{Y*,^z  
 探测器 z9Nial`p  
— 干涉条纹 PvB{@82  
 建模/设计 -BcnJK0  
— 光线追迹：初始系统概览 )m_q2xV  
— 几何场追迹加(GFT+)： e?_uJh"  
 计算干涉条纹。 zmhL[1qj  
 分析对齐误差的影响。 YHzP/&0  
)|wC 1J!L  
2. 系统说明 oLIgj,k{*  
P:%r3F  
j:E3c\a  
3. 建模/设计结果 L@"&s#~=3  
7:e5l19 uI  
4. 总结 nxMZd=Y  
<f#pS[A  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 wC?>,LOl  
MO@XbPZB  
1. 仿真 ~,7Tj  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 G@P+M1c  
2. 计算 w8cbhc  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 GIhX2EvAS  
3. 研究 4*'ZabDD  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 '*D>/hn|:]  
N\anjG  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 <:4b4Nl  
a66Ns7Rb  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 fd$nAE  
$
8}'h  
 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。 OlP1Zd/l  
p z\8Bp}yo  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 HCT+.n6  
c#-*]6x  
2. 说明：光源 j'`-3<k  
UCj{ &  
Jl<pWjkZZ  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 P9W?sPnC5  
 因此，相干长度大于1m 5mX^{V&^  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 WO6R04+WV  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 Qb|@DMq%  
.}Eckqkp  
+ w'q5/`  
\5}*;O@  
3. 说明：光源 _nM 7SK  
=IKgi-l*  
/>wE[`  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 2f
g P  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 b=5ZfhIg[  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 +j %y#_~  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 dQ_h
lx!J  
4. 说明：光学元件 p3>Md?e  
!%[fi[p  

PS8^=  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 (3~^zwA  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 9h/Hy aN  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 |{JI=$  
 透镜材料为N-BK7。 7'#_uAQR  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 k136n#KN1  
qeb}~FL"o  
vR&b2G7o  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 :| !5d{8S8  
AiB]A}  
oJQ \?~  
 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)。 P
EMBh?)g  
 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] ZL:SJ,C  
?L0|$#Iw  
\}~71y}  
ym+Ezb#o  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] upZtVdd  
6. 分光器的设置 10)RLh|+  
ZtmaV27s/  
 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 Z;,G:@
,  
7. 合束器的设置 0wCQPvO  
e^,IZ{  
tfD7!N{  
 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。 zXU g(xu  
$N Mu  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 F`GXho[  
4j8$&~/  
 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)。 ANgt\8  
Y`(~eNX^%  
1. 结果：利用光线追迹分析 "0,FB4L[U5  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 R1/c@HQw?  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 /]U;7)  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 IRueq @4  
7XLqP  
gVe]?Jva`  
 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。 ! ,{zDMA  
 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。 3,K\ZUU.,  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 s;..a&C'  
I~^Xw7  
 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°。 xcn~KF8  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Zw _aeJ  
4. 对准误差的影响：元件平移 00{a}@n  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 H%etYpD  
 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。 X6T[+]Gc  
~Uey'Xz  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ,k=8|=aF  
4HR36=E6  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 :U *8S\$  
6yO5{._M  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 #p7gg61  
e!o\AB%d  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 >MSK.SNh  
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。 jvAjnh#  
e&*b{>1*  
扩展阅读 p*)I QM<B  
1. 扩展阅读 -FI)o`AE  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。
y:^o._  
 开始视频- 光路图介绍 r>7+&s*yk  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 %l14K_  
 其他测量系统示例： #oFyi @U  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)