[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) Q/u2Q;j>  
+m
gm39  
应用示例简述 84X/=l-c=  
e-@.+f2CC  
1. 系统说明 vJ&g3ky  
:"ta#g'  
 光源 -g5o+RT@  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) `l%)0)T  
 元件 @N(*1,s2  
— 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 c] '-:=  
 探测器 :gwM$2vv  
— 干涉条纹 ^9jrI  
 建模/设计 p-qt?A  
— 光线追迹：初始系统概览 9/yE\p.  
— 几何场追迹加(GFT+)： yJ0q)x sS  
 计算干涉条纹。 ^8z~`he=_J  
 分析对齐误差的影响。 U8||)+  
y;$ !J  
2. 系统说明 be->ofUYgs  
9 SBVp6'  
;A\SbLM  
3. 建模/设计结果 Yg~$1b@  
0]~'}  
4. 总结 }Dc7'GZ  
SJ%h.u@&@F  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 P {0iEA|k  
o`{@':%D`  
1. 仿真 ab!Cu8~v  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 eX0due  
2. 计算 DwNEqHi  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 X+$IaLfCxD  
3. 研究 l5/!0]/  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 dEvjB"x  
)8_x  
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。 |Nf90.dL  
->u}b?aF  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 @
5,Xr`]  
02F\1fXS  
 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。 9sId2py]W  
vMHJgpd&j  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ],l}J'.8<V  
6!|/(~  
2. 说明：光源 i^Ip+J+[  
6");NHE  
>OotgJnhC  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 2zlBrjk;  
 因此，相干长度大于1m sWGc1jC?.F  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 A?;KfVq  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 !zR1CM  
`iQ9
9  
<fm<UO,%  
9l&4mt;+&<  
3. 说明：光源 "
T~ce@  
ui!MQk+D9  
gY/p\kwsj  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 ?]/"AWUX  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 :H8`z8=0f{  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ;%YAiW8{Xk  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 a j13cC$  
4. 说明：光学元件 WW[G
ne  
$
8;`6o`
  
i[N=.  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 '>U&B}  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 {~0r3N4Zl  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 QG8X{'  
 透镜材料为N-BK7。 Pq<]`9/w^w  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 F&6Xo]?  
H"vy[/UcR  
abw7{%2  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 Gi7p`F.  
tGVC"a  
=*'K'e>P3  
 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)。 b!gvvg<  
 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] +m]Kj3-z@  
qP4vH]  

+)U>mm,  
VPI;{0kh  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] w\`u|f;Aq  
6. 分光器的设置 4cQ|"sOzD  
6JUjT]S%  
 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 n/vKxtW  
7. 合束器的设置 Cj3C%W  
rL3 f%L  
]`H8r y2  
 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。 \ QE?.Fx  
t{g7 :A  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 SMIr@*R  
k=``Avp?  
 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)。 L>>Cx`ASi  
U{|WN7Q:A  
1. 结果：利用光线追迹分析 9LK<u
$C  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 |x/00XhS  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 "inXHxqu/J  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 I
zr_]%  
)zYm]\@  
k*$[V17  
 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。 E@N& Y1t  
 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。 8TV "9{ n  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 k*"FMJG_  
5* 3T+OK  
 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°。 ['#3GJz-  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 rc()Eo50  
4. 对准误差的影响：元件平移 x2@W,?oPm  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 F?*ko,  
 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。 hY[Vs5v  
`p\@b~GM  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 w\(;>e@  
S*9qpes-m|  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 Kjfpq!NYE  
[)KLmL%  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 H=1Jq  
y~-dQ7r  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 % >
}{SS  
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。 *r|)@K|  
2GW.'\D  
扩展阅读 ML-?#jNa<  
1. 扩展阅读 CF0i72ul5  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 l?J|Ip2W  
 开始视频- 光路图介绍 wD|I^y;  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 vzPuk|q3  
 其他测量系统示例： ON q=bI*  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)