[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"{frh  
noBGP/Av=:  
应用示例简述 =A,6KY=E  
jH
xg(]  
1. 系统说明 q! +?  
+h$)l/>:  
 光源 IwHYuOED]  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) 3UBg"1IC  
 元件 ~fE6g
3  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 tC=`J%Ik  
 探测器 9cu0$P`}5  
— 干涉条纹 xCOC5f5*@  
 建模/设计 %y/8i%@6  
— 光线追迹：初始系统概览 wY`yP!xO  
— 几何场追迹加(GFT+)： tp,e:4\8Q  
 计算干涉条纹。 xJ|3}o:,  
 分析对齐误差的影响。 W7a 
aL  
Ifm|_  
2. 系统说明 :Z@!*F  
:Qg3B ';  
1R1DK$^c  
3. 建模/设计结果 h] (BTb#-  
?2b*FQe  
4. 总结 d5zF9;[  
|d* K'+  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 94umk*ib  
j7vp@l6`L  
1. 仿真 tkFGGc}w\  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 k:Iz>3O3]  
2. 计算 wj fk >  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 2[W1EQI  
3. 研究 $ePBw~yu  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 3%<Uq%pJ  

X
i]WDH \  
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。 cC_L4  
asDq(J`sQ  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 K +oFu%  
*uAsKU  
 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。 BTXS+mvl  
m]y
t6b4  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 JCu3,O!q  
I<q=lK  
2. 说明：光源 x<'(b7{U0  
*TpzX y  
R6ynL([xh  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 D{&0r.2F  
 因此，相干长度大于1m fI2/v<[  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 5} 9}4e  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 '2u(fLq3h  
bqwQi>^Cw  
J`T1 88  
c5K@<=?,E  
3. 说明：光源 } PD]e*z{Z  
WKf->W  
7q&//*%yF  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 nR7 usL  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ffuV158a&  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 #"^F:: b-  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 Ex'6 WN~kD  
4. 说明：光学元件 \bze-|C  
Lw 7,[?,Z  
i<N[sO  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 pKf]&?FX
 
 位相延迟平板材料为N-BK7。 -jc8ku3*  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 SbNs#  
 透镜材料为N-BK7。 tn-_3C  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 T~%}(0=m  
M{U{iS  
wD}ojA&DU  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 <$#b3F"I  
@add'>)  
;P9P2&c8c  
 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)。 )J?Nfi%  
 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] V[<]BOM\v  
cqzd9L6=  
6#S}EaWf  
bi:m;R  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] gA)!1V+:  
6. 分光器的设置 Y6T1_XG  
$sDvE~f0n  
 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 ?@U7tNI  
7. 合束器的设置 xjHOrr OQ  
Byf5~OC  
u<x2"0f  
 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。 k}-@N;zq  
S/}6AX#F4  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 wYtL1D(  
t:tT Zh  
 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)。 t?NB#/#%x  
!r:X`~\a  
1. 结果：利用光线追迹分析 x!klnpGp  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 __p\`3(,'  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ]C|Zs=5  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 14TA( v]T  
N zY}-:{  
c}iVBN6~.<  
 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。 2Yd0:
$a  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 PI>PEge!&  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 Ue:'55  
+NGjDa  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 Nz`4q%+  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 O>)<w Ms`  
4. 对准误差的影响：元件平移 1O bxQ_x  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 Txkmt$h  
 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。 & 2MI(9v  
v,Lv4)  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 _3UH"9g{  
v?zA86d_  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 6X(Yv2X&4%  
-%]O-'  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 <rUH\z5cP  
lWS@<j  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 1:<=zqh0  
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。 2j_YHv$I  
3w
9j~s  
扩展阅读 &fJ92v?%^S  
1. 扩展阅读 S p
xkB!  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 5mB%Xh;bg  
 开始视频- 光路图介绍 YUo{e=m|  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 ]]lgCac_U9  
 其他测量系统示例： ugexkdgM  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)