[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) 1[p6v4qO{  
~8:q-m_h  
应用示例简述 yhm
6%  
%])U(  
1. 系统说明 _}+Aw{7!r  
gr
1NcHu  
 光源 AK$&'t+$}7  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) uaghB,i'n  
 元件 c||EXFS}O  
— 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 NW_i<#  
 探测器 >vQ8~*xd  
— 干涉条纹 u+EZ"p;o  
 建模/设计 _Ns/#Xe/  
— 光线追迹：初始系统概览 Fi)(~ji:  
— 几何场追迹加(GFT+)： Gk:tT1  
 计算干涉条纹。 *).u:>D4  
 分析对齐误差的影响。 T,@s.v  
gZq_BY_U  
2. 系统说明 t
E'^O< K  
jRiXN%  
Y%9$!  
3. 建模/设计结果 ~(*2:9*0  
y'L7o V?L9  
4. 总结 %\"<lyD
 
Mh"X9-Ot  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 U45kA\[bZ  
H46N!{<;@  
1. 仿真 6}l[%8  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 !,lk>j.V  
2. 计算 HTz5LAe~b7  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 hk+8s\%-  
3. 研究 H#Hhi<2  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 9$k0  
S5o,\wT  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 uM)#T*
(  
IJ]rVty  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 bog
3=Ig-  
^'\JI  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 5'\detV_  
R_W6}  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 /|0xOiib  
mqtX7rej  
2. 说明：光源 Vxz`  
P{,A%t  
\&_pI2X  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 .af+h<RG4$  
 因此，相干长度大于1m Um^4[rl:#g  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 7Q^p|;~a  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 A!cY!aQ  
av&~A+b.r  
6l'J!4*qY  
5Q;Q  
3. 说明：光源 OUq%d8W  
}W)b  
\sz*M B  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 %nRgHN>  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 cO$xT;kK  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 dbJ3E)rF  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 _h+7KK  
4. 说明：光学元件 8WE@ X)e  
en>n\;U  
!(Ymc_s  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 5S
<Rz)1r  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 [tT_ z<e`  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 Q6)?#7<jy  
 透镜材料为N-BK7。 N5c*#lHI  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。  5@DC
o  
i?ZVVE=r  
Xdi<V_!BC-  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 +BeA4d8b  
-T}r$A  
/qKA1-R}4  
 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)。 Wv|CJN
;4  
 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] mqHcD8X  
{#st>%i  
-AD@wn!wCJ  
 svx7  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] c2t`i  
6. 分光器的设置 ~s-bA#0S  
ht*N[Pi4;  
 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 ftvu69f  
7. 合束器的设置 oi m7=I0  
e^em^1H( %  
X-tw)  
 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。 Siq]Ii0F;>  
0cSm^a  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 XD?Lu _.  
fF(AvMsO  
 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)。 _CPj]m{  
L pq)TE#  
1. 结果：利用光线追迹分析 dG7d}0Ou'  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ,ss"
s3  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 5kGQf  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 %%|pJ%}Q>  
]isq}Qv~  
e]nP
7TIU  
 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。 +.&P$`;TZj  
 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。 vp2w^/])u  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 bfpeK>T  
kQe<a1 8  
 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°。  Cu5_OJ  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。
^\g.iuE  
4. 对准误差的影响：元件平移 ysZ(*K n(?  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 $K+|bb  
 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。 W**[:n+  
c]Gs{V]\  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 T*mR9 8i  
,}\LC;31,  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 jI'?7@32`  
q6N{N
>-D  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 yZ7)|j  
CVvl &on  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 B8eZ}9X  
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。 oexTz[  
u:']jw=f  
扩展阅读 oQrfrA&=M  
1. 扩展阅读 \9@}0}%`  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 Y[vP]7-  
 开始视频- 光路图介绍 x${C[gxq9F  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 R<gAx
O%8  
 其他测量系统示例： .wp[uLE  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)