[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) $Cw> z^}u  

WV]%llj^  
应用示例简述 Ergh]"AD6-  
JX%B_eUlAs  
1. 系统说明 AsyJDt'i  
#flOaRl.  
 光源 /g}2QmvH  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) TxL;qZRY ^  
 元件 eYd6~T[9  
— 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 Enu/Nj 2  
 探测器 Uf#.b2]  
— 干涉条纹 R4+Gmx1  
 建模/设计 o";5@NH  
— 光线追迹：初始系统概览 0Q^ -d+!  
— 几何场追迹加(GFT+)： 69#D,ME?  
 计算干涉条纹。 n#,<-Rb-  
 分析对齐误差的影响。 3T)GUzt`  
AnK-\4  
2. 系统说明 ck-ab0n  
C{mL]ds<  
HAa
2q=  
3. 建模/设计结果 _&!%yW@  
5ve4u  
4. 总结 6(1xU\x  
f>$Ld1  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 bvZTB<rA  
> <cK
  
1. 仿真 3KFw0(S/  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 'BY{]{SL  
2. 计算 *~b3FLzq  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 5fpBzn$  
3. 研究
x2gnB@t  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ^6*LuXPv  
n{oRmw-
 
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。 '\yp}r'u  
r?Y+TtF\e  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 NPjh2 AJm  
&^WJ:BvA|^  
 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。 |)'gQvDM  
ZZ1s}TG  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 2w>lnJ-  
" jefB6k9h  
2. 说明：光源 xi5/Wc6  
6n9;t\'Gt  
P$4h_dw  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 B/#tR^R  
 因此，相干长度大于1m 5X^bvW26  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 H`!%"  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 sDV*k4  
A)I4 `3E  
~_vzss3-C  
qta^i819  
3. 说明：光源 wm@/>X  
z0ULB?*"  
HA}pr6Z  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 7/c[ f  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 $,+'|_0yM  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 /($!("b  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 o* qF"xG  
4. 说明：光学元件 IEb"tsel  
}Ip"j]h  
**I9Nw!IH  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 fneg[K  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 XxT7YCi  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 '8g/^Y@  
 透镜材料为N-BK7。 .;gK*`G2W)  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 ^Pc>/lY$Q%  
.f'iod-  
[.e Y xZ{=  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 2Z]<MiAxD  
@ucN|r}=R  
RZykwD(  
 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 ?H9F"B$a  
 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] ag6hhkjA  
ZB-+bY  
%SV"iXxY  
=m@5$  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] X8T7(w<0%f  
6. 分光器的设置 ,WF)GS|7V  
iR-MuDM  
 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 !x9j~D'C`  
7. 合束器的设置 %]9
<a  
Ed/@&52z0  
HLMEB0zh^  
 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。 J90q\_dY.  
],r?]>  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 xNt  
*b"(r|Ko  
 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)。 cK.T=7T  
5 Vm |/  
1. 结果：利用光线追迹分析 Vy = fm  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 [P*3ld,,G%  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。  U4#[>*  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 HF-Msu6  
rVkoj;[  
G+=6]0HT  
 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。 fM]McZ9)D  
 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。 FAu G`zu  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 2tvMa%1^  
.kM74X=S  
 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°。 fSp(}'m2L  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 . FT*K[+ih  
4. 对准误差的影响：元件平移 9E_C u2B  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 1QRE-ndc  
 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。 N}\Da:_  
`4s5yNUi=  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 x_Ki5~w5  
3OHP-oa.  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 x+5Q}ux'G  
*qg9~/  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 RVfRGc^lK  
Yfy6o6*:  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 &)Z8Qu  
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。 3m4?l ~  
S>7Zq5*  
扩展阅读 @1P1n8mH]  
1. 扩展阅读 ua:.97~Ym  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 |bDN~c:/  
 开始视频- 光路图介绍 w_^&X;0^  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 %dZD;Vhg  
 其他测量系统示例： w;Qo9=-  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)