[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) H,;9' *84  
*~^M_wej  
应用示例简述 H={5>;8G  
N3ccn  
1. 系统说明 &XB1=b5  
B6U4>ZN  
 光源 s[%@3bY!7  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) ZmS ]4WM<  
 元件 .e|\Bf0P  
— 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 yH(%*-S  
 探测器 ]Uul~T
 
— 干涉条纹 &"=<w  
 建模/设计 +@MG$*}Oz  
— 光线追迹：初始系统概览 /U=?D(>x  
— 几何场追迹加(GFT+)： .=@CF8ArG  
 计算干涉条纹。 |z`AIScT  
 分析对齐误差的影响。 %D>cY!  
h%] D[g  
2. 系统说明 'h>CgR^NM1  
K}tC8D  
 ?S'Wd=  
3. 建模/设计结果 !wIrI/
P7#  
KA elq
*  
4. 总结 H'jo3d~+  
j5m]zh5\J=  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 bl[2VM7P  
^`fqK4<  
1. 仿真 8:k-]+#o  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 uM2 .?>`X  
2. 计算 CzI/Z+\  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ]f*.C9Y  
3. 研究 ):nC&M\W~  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ~X,ZZ 9H  
zZiga 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。 afye$$X  
dyt.(2  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 Q6d>tqWhq  
B+[L/C}=;  
 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。 Cg]S`R-  
66HxwY3a  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 =/bC0bb{i  
V(F1i%9lg  
2. 说明：光源 %Ktlez:S  
[ip}f4K  
b#Vm;6BHD1  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 O
GPrjL+  
 因此，相干长度大于1m 9O-*iK  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 h`:B8+k  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 ] jycg@=B  
x%55:8{  
?A~a}bFZ  
dwVo"_Yr  
3. 说明：光源 "*N]Y^6/A  
43N=OFU  
^o Q^/v~  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 *[tLwl.  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 1V;,ZGI*  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 1_z~<d @?;  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 yS@xyW /  
4. 说明：光学元件 @WP%kX.?  
.p-T >  
fU'[lZ  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 [#/@v/`  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 DpQ:U5j  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 A<{&?_U  
 透镜材料为N-BK7。 W+#Zmvo  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 YH{FTVOt{C  
cT#R B7  
8v\^,'@  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 47^
7S=  
>0I\w$L  
)0{ZZ-beG  
 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)。 @vvGhJ1m`  
 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]  nw  
mxl"Y&l2<  
d?4-"9Y  
'Jl73#3  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] pt~b=+bBm  
6. 分光器的设置 UKf0cU  
3=IY0Q>/(  
 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 g  I4Rku  
7. 合束器的设置 `<* tp@  
M(<.f
}yZQ  
AP(%m';  
 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。 {@>6E8)H5  

B q7Qbj  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 K7]QgfpSZ  
1^y^b{  
 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)。 $J]o\~Z J  
>e QFY^d5  
1. 结果：利用光线追迹分析 "ac$S9@~  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 r$&WwH2^  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 B-[qS;PY%  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 cGS7s 8U  
i>z {QE  
;g_<i_*x#  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 GqD_6cdh  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 X5c)T}pyv  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 Yk yB  
7/6%92T/B  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 +%LR1+/%b  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 g)^g_4  
4. 对准误差的影响：元件平移 RV_+-m{]  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 D'oy% 1Q}  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 Y]H,rO  
@JpkG%eK  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 R9O1#s^  
Mt%=z9OLq9  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 {[[/*1r|  
&v<Am%!N  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 8U7X/L  
@;h$!w<  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 h"On9  
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。 #]lK!:  
XJZS}Z7h  
扩展阅读 n@y*~sG]  
1. 扩展阅读 7aJ:kumDZ  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 cUc:^wvLS  
 开始视频- 光路图介绍 4pZ=CB+j  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 i|QL6e*0  
 其他测量系统示例： ZMmf!cKY:'  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)