[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) fqD1Ej  
nCdxn#|  
应用示例简述 s)V<dm;T  
[UYE.$Y#(  
1. 系统说明 eGlPi|  
W4S! rU  
 光源 +{H
0$
4y  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) ]"-c?%L  
 元件 Wt9'-"c  
— 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 qBcwM=R3P  
 探测器 yq\p%z$:  
— 干涉条纹 K|sx"u|?  
 建模/设计 'mE!,KeS;  
— 光线追迹：初始系统概览 pcO0xrI  
— 几何场追迹加(GFT+)： o_on/{qz  
 计算干涉条纹。 "/$2oYNy+  
 分析对齐误差的影响。 (@;=[5+  
9*j$U$:'  
2. 系统说明 K_[B@( Xl  
E@92hB4D"  
H+F>#  
3. 建模/设计结果 Q*8=^[x
 
@0U={qX  
4. 总结 .{ r %C4q9  
h][$1b&B  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 B0"55g*c  
[W*Q~Wvp  
1. 仿真 ~SR9*<  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 hSF4-Vvb  
2. 计算 ?Y\hC0a60  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 %<[U\TL`  
3. 研究 <t"|wYAa_  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 QK@[b3-h1  
db0]D\  
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。 8AuOe7D9A  
o=y0=,:a?9  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 Ee 15Y$1  
We?cRb  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 ;FO( mL(  
k;xIo(:  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 K *xca(6  
XX[CTh?O%  
2. 说明：光源 U)iq  
xfADks2w  
!pAb+6~T  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 0mi$_Ld+  
 因此，相干长度大于1m n|AV7c  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 PiZU_~A  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 UTR`jXC
g  
+X|^ ~)tMJ  
IT=<p60"  
1?,1EYT"  
3. 说明：光源 m%)Cw)t 7  
mq6TwM  
gvu1  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 '4]_~?&x  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 <%GfF![v  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 zyPc<\HoK  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 EaU
O
>S  
4. 说明：光学元件 ds;c\x  
AOscewQ  
$BUm,  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 y`8bx94jB  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 nC(<eL  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 }(/\vTn*1  
 透镜材料为N-BK7。 bK#S
xV  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 ()o[(Hx+ph  
O =0j I  
=u 3YRqz  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 uN+]q qCf  
L5 Q^cY]p  
+ [~)a4#  
 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)。 ~Y3X*  
 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] ckdXla  
8Ai\T_l  
$~)YI/b  
WO!'("  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] B&>z&!}  
6. 分光器的设置 gi #dSd1\&  
 KGJ*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 "< })X.t  
7. 合束器的设置 ><i: P*ht  
/_qW?LKG/  
NE4 }!I  
 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。 ;DXg  
)18C(V-x  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 j06qr\Es  
=:BTv[lv  
 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)。 `lA_knS  
YF)k0bu&;  
1. 结果：利用光线追迹分析 t-Uo
  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 <S3s==Cg  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 %ty`Oa2  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 \![ p-mW{  

Gj^*  
s w
{e |  
 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。 i ?PgYk&}  
 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。 )kDB*(?  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 -G(#,rXk  
1YNw=  
 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°。 89Ir}bCr  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 U^8S@#1Q  
4. 对准误差的影响：元件平移 NG_7jZzXA9  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 hBi/l
Hu'  
 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。 eZBC@y  
D)tL}X$  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 {mUt|m7!  
q_cP<2`@V  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 CaC \\5wl  
[}!0PN?z~A  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 @FZbp  
+xd@un[r<  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ]>
B4  
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。 Eq|5PE^7  
BbiyyRa  
扩展阅读 |DYgc$2pN  
1. 扩展阅读 u+^KP>rM(  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 b]  
 开始视频- 光路图介绍 Fw:_O2  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 hn~btu9h  
 其他测量系统示例： Q5lt[2Zyzd  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)