[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) (,^*So/  
-jgysBw+Xb  
应用示例简述 lis/`B\x  
H&r,FmI@  
1. 系统说明 P%)gO  
 +`7KSwa  
 光源 yC 77c=  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) K{n{KB&_&  
 元件 -a*K$rnB  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 @ '@:sM_  
 探测器 ]yjl~3  
— 干涉条纹 syU9O&<  
 建模/设计 m}>F<;hQ  
— 光线追迹：初始系统概览 {`2R,Jb%S  
— 几何场追迹加(GFT+)： cvwhSdZu8  
 计算干涉条纹。 LIg{J%  
 分析对齐误差的影响。 ,-x!$VqS  
 h:lt<y  
2. 系统说明 3@5=+z~CW  
PoEqurH0  
I`z@2Z+pJ  
3. 建模/设计结果 .jy]8S8[|%  
.NtbL./=|  
4. 总结 ~Lc066bLeq  
{3N'D2N  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 %OgS^_tu  
@HZKc\1  
1. 仿真 E}%hz*Q)(  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 uEc<}pV  
2. 计算 $gBd <N9|c  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Y(.OF Q  
3. 研究 .z13 =yv  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 :e
o  
~=R SKyzt  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 =^ T\Xs;GK  
PRNoqi3sY  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 k6=nO?$  
EGl^!.'  
 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。 fDx9iHGv  
!n6wWl  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 5U_H>oD  
h*u`X>!!  
2. 说明：光源 pm{|?R  
\M'-O YH_[  
\.
mI  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 lI>SUsQFfm  
 因此，相干长度大于1m #07gd#j4  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 0ZQ'_g|%  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 *%KKNT'*  
+l=r#JF  
4Jx"A\5*G  
jD7NblX  
3. 说明：光源 A)ipFB 6K  
t43)F9!  
r,_?F7  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 %'0TXr$  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 Pz$R(TV  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 a1Qv@p^._b  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 6"dD2WV/  
4. 说明：光学元件 .jMq  
v9T_
&  
JI vo_7{  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 bTQNb!&  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 -GLMmZJt  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 ]~Y<o  
 透镜材料为N-BK7。 q\H[am  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 NY?;erX  
ws^4?O  
"fq{Y~F%`  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 #pcP!  
mS0udHod  
P'Q+GRpSw  
 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)。 GKcv<G208  
 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] E@Ad'_H  
A/`%/0e  
q{+_ <2U|  
&IlU|4`R%  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] qTQBt}  
6. 分光器的设置 *{+G=d
 
*-
xU2  
 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 CW<N: F.9  
7. 合束器的设置 ;qBu4'C)T  
LiKxq=K  
UT="2*3gz  
 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。 8zMu7,E  
|hr]>P1  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 r;m)nRu  
[k-+AA>:  
 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)。 b:w?PC~O  
cp o-.  
1. 结果：利用光线追迹分析 Qqlup  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 RVeEkv[qp  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 tr7<]Hm:  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 $HJwb-I  
: "1XPr  
gJM`[x`T  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 8n>9;D5n  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 ]7e =fM9V;  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 uIZWO.OdU  
q/n,,!  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 \_B[{e7z  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 PiA0]>  
4. 对准误差的影响：元件平移 jRL<JZ1N  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 R+CM`4CD  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 3$X'Y]5a  
w}=5ElB  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 \<g*8?yFs  
a1@Y3MQ;i  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 [p<w._b i  
8Ac:_Zg  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 db6mfxi  
@*sWu_-Y%  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 AnT3M.>ek  
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。 H*)NLp  
KVJ_E
!i  
扩展阅读 ? YG)I;(  
1. 扩展阅读 G.UI|r/Kz  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 & \f{E\A#  
 开始视频- 光路图介绍 Hhh0T>gi  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 e2A-;4?_  
 其他测量系统示例： ow]053:i  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)