[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) B"h#C!E  
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应用示例简述 ^2Fei.?T.  
 gbF+WE  
1. 系统说明 Uwf+  
U'H$`$Ov  
 光源 PVe xa|aaX  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) gG0!C))8  
 元件 #.rdQ,)<  
— 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 U#lCj0iUt,  
 探测器 A)bWcB}U  
— 干涉条纹 nyQ&f'<  
 建模/设计 &dqLP95  
— 光线追迹：初始系统概览 uatm/o^~,  
— 几何场追迹加(GFT+)： (SpX w,:  
 计算干涉条纹。 %|auAq&w  
 分析对齐误差的影响。 z[b@V  
bo2H]PL*  
2. 系统说明 e>6y%v;  
kZR8a(4D  
O#ai)e_uQk  
3. 建模/设计结果 f.D?sHAn  
J%u=Ucdh  
4. 总结 o} J&E{Tk  
,]bhyp  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Sdp&jZY  
T1ut"
Zu  
1. 仿真 6eLR2  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 &v56#lG  
2. 计算 dMh:ulIY>  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 CyJEY-  
3. 研究 ;Y00TGU  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 sd*p/Q|4  
v\c>b:AofD  
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。 %'bM){  
V3&RJ k=b  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 PC~Y8,A|.t  
y&6FybIz  
 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。 WffQ:L?  
<fZyAa3}  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 9Vg?{v!yn  
S=MEG+Ad  
2. 说明：光源 I@T8Iv=  
=O&%c%~q  
G? ]
)o5  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 [A~y%bI"  
 因此，相干长度大于1m U_M$#i{_  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 )F}F_Y  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 N:S/SZI  
|t^E~HLm,  
!=pn77`g>  
%aHB"vi6  
3. 说明：光源 $:8x(&+/@  
\z>f
b%YW  
\.0^n3y  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 vUN22;Z\  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 @:j}Jmg  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 0pK=o"^?@  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 v|gw9  
4. 说明：光学元件 34`'M+3  
u8'Zl8g  
\MA+f~)9  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 %>yG+Od5Z  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 !02`t4Zc-  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 q_Q/3rh  
 透镜材料为N-BK7。 4;w;'3zq  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 LzG%Z1`  
sGi"rg#  
P60~V"/P  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ];VA!++  
[glLre^  
u7Y WnD  
 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 wVX[)E\J  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] 8LyD7P1\  
]q;Emy  
HU1h8E$-  
y0{u<"t%w  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] srr :!5  
6. 分光器的设置 ?5+.`L9H  
"fQ~uzg="  
 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 .!Qki@  
7. 合束器的设置 O_2pIbh  
`n.5f[wC  
|EIng0a  
 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。 TCN8a/@z  
61Bwb]\f/|  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 .S!mf  
?274uAO'  
 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)。 +dWDxguE{w  
HeK/7IAqp  
1. 结果：利用光线追迹分析 &D>G8  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 cW~}:;D4  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 )s)I2Z+  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 T]R|qlZ  
szb_*)k  
S(o#K
|)>  
 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。 Htay-PB }  
 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。 _A M*@|p,  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 r  [9x  
&X`C%h  
 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°。 z F_M*8=  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 @y e4q.m  
4. 对准误差的影响：元件平移 `uq8G  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 8/DS:uM  
 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。 y>R=`A1b  
HpR]q05d  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 )}''L{k-  
x
qXo0  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 *w$W2I>b7  
%&$Tz1"  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 !ds
"9w
 
n?oW< &  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 1da@3xaF  
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。 MV!{j;g1<  
-Q2, "  
扩展阅读 TvwZW!@jc  
1. 扩展阅读 X$%'  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 b>_o xK  
 开始视频- 光路图介绍 fz;iOjr>  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 :#2Bw]z&z  
 其他测量系统示例： -\+s#kE:  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)