[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) P:, x?T?J^  
QT= ,En  
应用示例简述 dGD^op,6g  
jM1%6  
1. 系统说明 i|]Va44  
b'oGt,  
 光源 oYh<k  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) 3AQ>>)T~  
 元件 oTD-+MZn  
— 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 _X2EBpZp  
 探测器 %::deV7  
— 干涉条纹 d O46~  
 建模/设计 Z'*Z@u3  
— 光线追迹：初始系统概览 hN_f h J  
— 几何场追迹加(GFT+)： mh#FYSp  
 计算干涉条纹。 ;y~{+{{Ow  
 分析对齐误差的影响。 )x8;.@U  
%w8GGm8^/  
2. 系统说明 |!?WQ[  
H&=n:'k^  
:IR9=nhS]  
3. 建模/设计结果 6%\Q*r*N  
?cs]#6^  
4. 总结 ,c%K)KuPK.  
8
hKP  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 BF@5&>E  
\SiHrr5  
1. 仿真 Q1
nDl  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 '-PMF~~S  
2. 计算 :K^gu%,&$  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 "7yNKO;W  
3. 研究 t`Y!"l  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ![@T iM  
R{) Q1~H=q  
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。 /j' B\,  
J}(6>iuQY?  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 {+"g':><  
hr[B^?6  
 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。 a4T~\\,dZ>  
V@v1a@=W  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 UK6xkra?#  
?jri!]ux#  
2. 说明：光源 ;n} >C' :  
>sQ2@"y)s2  
@GG(7r\/B  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 -Aa]aDAz68  
 因此，相干长度大于1m ;NH~9# t:  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 h@~:(:zU$  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 \9]I#Ih}M  
MCk^Tp!  
]^:hyOK  
Xb]=:x(  
3. 说明：光源 `
l>93A  
SPkKiEdM  
L6:W'u^  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 dh^+l;!L  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 K4!P'  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 }pMP!%|  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 PMgQxM*h  
4. 说明：光学元件 =n-z;/NL  
l#D-q/k?  
JFM"ii{8  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 "v(G7*2  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 @iU%`=ziz  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 _+twqi  
 透镜材料为N-BK7。 ~->Hlxze'K  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 PSTu/^  
d/XlV]#2x\  
~ww?Emrw  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ^ <qrM  
! FNf>z+  
GS\%mPZ  
 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)。 1GtOA3,~;-  
 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] `gBD_0<T7  
of9q"h  
,>;!%Ui/p  
2B7h9P.NB  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 3p=vz'  
6. 分光器的设置 "JkZ
J#  
u]HS(B,ht  
 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 7zD- ?%  
7. 合束器的设置 Zta$R,[9h  
z!fdx|PUX  
coD
jL.u  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 ||uZ bP@  
o2DtCU-A  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 xE%O:a?S  
!#q{Z>H`  
 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 ~}BJ0P(VMc  
eY T8$  
1. 结果：利用光线追迹分析 mA&=q_gS  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 1h2H1gy5I3  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 *|mz_cKu  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 Y2<dM/b/  
yI8 SQ$w0y  
K<FKu $

=  
 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。  }mKwFVZ  
 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。 -Q#o)o  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 rJu[N(2k  
C1d 04
Q  
 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°。 jZRhKT  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 \/!ZA[D|E\  
4. 对准误差的影响：元件平移 8Jr1_a  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 ~;[&K%n  
 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。 G*B$%?n  
eK'wVg#  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 I~)cYl:|G  
\^LWCp,C"  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 ]u+MTW;  
W<v_2iVu  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 [B,'=,Hbs  
tRteyNA  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 i2*d+?Er  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 BEWro|]cM  
[ByQ;s5tY  
扩展阅读 QQFf5^  
1. 扩展阅读 b$Ln}<  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 [Eu];  
 开始视频- 光路图介绍 vIVr@1S  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 FPF6H puV  
 其他测量系统示例： O}C)~GU  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)