[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) c}'Xoc  
ku-cn2M/  
应用示例简述 D:6N9POB  
C#T)@UxBZ  
1. 系统说明 }Fz!6F2w  
]3 j[3'  
 光源 F]0Jwm{  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) lXw;|dGF  
 元件 8nf4Jk8r  
— 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 6ku8`WyoF  
 探测器 xpz`))w  
— 干涉条纹 _rG-#BKW8L  
 建模/设计 P 4H*jy@?  
— 光线追迹：初始系统概览 fGG 9zB6  
— 几何场追迹加(GFT+)： sB8p( L  
 计算干涉条纹。 n }TTq6B  
 分析对齐误差的影响。
Bd QQ9$@5  
eA10xpM0
 
2. 系统说明 [e1\A&T  
JqQ3C}z  
[ns&Y0Y`t  
3. 建模/设计结果 '&/(oJ;O~  
v(a9#bMZU  
4. 总结  L2k;f]  
Dn: Yi8=  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 83B\+]{hD  
D8a)(
wm  
1. 仿真 U:J /\-  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 ]m RF[b$  
2. 计算 ]y$)%J^T  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 F61+n!%8  
3. 研究 ^sJ1 ^
LT  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 E8+8{ #f;  
Q-:Ah:/  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 X3<SP  
rffVfw  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 ER/\ +Z#Z  
T3 =)F%  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 W&Y4Dq^  
Ni&,g  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 bx1G CD  
>h|UCJ1 `  
2. 说明：光源 UnJi& ~O  
)x y9X0  
>>/nuWdpO  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 n(9F:N  
 因此，相干长度大于1m H3W_}f  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 6ch@Be5*  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 W=q?tD~V  
#d3[uF]OmW  
\XZU'JIO  
5L/Yi  
3. 说明：光源 |L*6x S[  
w;@`Yi.WQ  
4&#vU(-H  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 77)OW$G  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ^!N;F"  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 Z?v
Y3)  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 3 t~X:  
4. 说明：光学元件 Lx9hq7<  
tW'qO:y+  
'&rw=.cU  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 [RroHXdk+  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 3 ATN?V@  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 jJiCF,m  
 透镜材料为N-BK7。 <h)deB+}  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 D7 8)4>X  
(\5<GCW-  
cuJ/ Vc  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 Ut0qrkqF  
ZYpD8u6U  
r>n8`W  
 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)。 hg)!m\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] XyN`BDFi  
{FrHm  
mE)x7  
9 ayH:;  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 2b vYF;<r  
6. 分光器的设置 #oS  
aG8;,H=%,  
 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 eFeCS{LV+  
7. 合束器的设置 ]Y/pSwnV  
G
!fE'B  
oD|+X/FK  
 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。 m''iE  
*8(t y%5F0  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 
X]f#w  
rSzXa4m(  
 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)。 ~=aI2(b  
pNk,jeo
  
1. 结果：利用光线追迹分析 _16&K}<  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 q,19NZ  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 +=lcN~U2  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 o8yEUnqN  

3]5&&=#  
d%"@#bB  
 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。 s`7 _J9  
 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。 +P<w<GfQ  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 }G0.Lq+a  
X_Of k  
 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°。 jmwQc&  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 =iQ`F$M  
4. 对准误差的影响：元件平移 ?F_;~  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 /m|&nl8"qe  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 ;gw!;!T  
"Ezr-4  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 "=0lcbC  
9h{:!  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 +xu/RY_  
^#6%*(D  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 pOe`*2[  
E* DVQ3~  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 z jNjmC!W  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 Z[A|SyZp  
'V*M_o(\  
扩展阅读 Jb-QP'$@  
1. 扩展阅读 %2FCpre;  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 YnL?t-$Gg  
 开始视频- 光路图介绍 q2o$s9}B  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 uvc{RP  
 其他测量系统示例： dJ"xW;"  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)