[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) ];+#i"l  
qpJ{2Q  
应用示例简述 qEUT90  
rg_Q
"g  
1. 系统说明 fWGOP~0  
mqfO4"lt  
 光源 QIB>rQCceo  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) JIO$=+p  
 元件 ~^)^q8  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 RQW6N??C  
 探测器 ZiFooA  
— 干涉条纹 Lh$dzHq  
 建模/设计 he+#Q6  
— 光线追迹：初始系统概览 =\, qP  
— 几何场追迹加(GFT+)： K:y^OAZfV  
 计算干涉条纹。 >yJ-4lgZ  
 分析对齐误差的影响。 5wC* ?>/  
s]27l3)B  
2. 系统说明  ,%
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VyG4(Xva  
^4v*W;Q  
3. 建模/设计结果 {}>n{_  
mV9A{h  
4. 总结 Wx)K*9  
(y4#.vZh:  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 -qV{WZHp  
'_+9y5  
1. 仿真 ts9pM~_~  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 S(eQ{rSs  
2. 计算 IF k  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 *j)M]  
3. 研究 ;eB ~H[S/  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 }b["Jk\2  
K%KZO`gO  
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。 V
U!w!GN]Y  
#$'"cfRxc  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 &$fbP5uAZ  
&;q<M_<  
 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。 S9Y[4*//  
,i`h x, Rg  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 `
QP ~  
&bC}3D  
2. 说明：光源 ]Nk!4"  
O
jnJV  
>X Qv?5  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 +`| *s3M  
 因此，相干长度大于1m p_terD:  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 1-;?0en&0
 
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 \ a-CN>  
a,Kky^B  
aSnp/g  
|DG@ht  
3. 说明：光源 )q?$
p9  
ML!
9:vz  
' lo.h""  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 qJs[i>P[W  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 I^0t2[M  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 6nw&$I  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 XdIah<F2  
4. 说明：光学元件 M23&<}Q8  
!QC<n/  
a>Re^GT+z  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 z&'f/w8  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 EnCU4CU`  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 B%b_/F]e  
 透镜材料为N-BK7。 #3.)H9  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 E3\ZJjG  
N=ifIVc  
m4**>!I  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 LcUlc)YH5  
?eWJa  
23E0~O  
 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 H@!#;w  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] ]tVl{" .{  
{rGYRn,  
#MM&BC  
,t~sV@ap  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] G,DOBA  
6. 分光器的设置 !kh{9I>M  
E%*AXkJ'dZ  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 3q~Fl=|.
o  
7. 合束器的设置 EzP#Mnz^  
@ M[Q$:  
ER<eX4oU  
 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。 ,C!n}+27  
'O "kt T  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 FGVb@=TO>  
M.k|bh8  
 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 +\B'"  
N !IzB]  
1. 结果：利用光线追迹分析 A}4t9|/K6  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 #<}kISV0  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 N9*UMVU  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 GN%<"I.  
u%aFb*  
*f*f&l%  
 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。 LhKY}R  
 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。 00qZw?%K  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 z[biK|YL  
0Q3YN(  
 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°。 (,TH~(
"{  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 lVT&+r~r  
4. 对准误差的影响：元件平移 ~h|m&XK+Q  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 R9E6uz.j  
 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。 {kG;."S+
K  
{9{J^
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5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 dqwWfn1lt  
KDaN-r^{%
 
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。
3se$,QmN  
]W|RtdF3.N  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ~._ko  
yI4DVu.  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 w[{*9  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 uf?b%:A  
NCxn^$/+>9  
扩展阅读 #}j]XWy  
1. 扩展阅读  I9Om#m  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 T8mY#^sW_  
 开始视频- 光路图介绍 G)4SWu0<t  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 'M lXnHxt  
 其他测量系统示例： 8iOO1I?+  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)