[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) %TzdpQp"  
z#+Sf.  
应用示例简述 &8hW~G>(m  
z<8WN[fB  
1. 系统说明 aa\?k\h'7X  
3+V.9TL'a  
 光源 sUpSXG-W/@  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) &&te(DC\  
 元件 a-9sc6@  
— 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 (_eM:H=e>  
 探测器 *r iWrG  
— 干涉条纹 >S:+&VN`M  
 建模/设计 __ G=xf  
— 光线追迹：初始系统概览 `&SBp }W}  
— 几何场追迹加(GFT+)： G[Jz(/yNH  
 计算干涉条纹。 -nnAe F  
 分析对齐误差的影响。 57:27d0y  
|7b@w;q,D  
2. 系统说明 C.+:FY.H  
i [6oqZ  
@0iXqM#jH  
3. 建模/设计结果 ]!cLFXa  
^fvx2<  
4. 总结 -m Sf`1l0  
]wV_xZ)l^A  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 u{|^5%)  
1K[y)q  
1. 仿真 S5wkBdr{  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 &5R-bYGW  
2. 计算 -
_BjzA|  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 '#CYw=S+  
3. 研究 Z+Ppd=||,  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 }*56DX  
"mAMfV0  
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。 [)nU?l  
=p#:v  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 7OLchf  
jQpG7H  
 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。
{D4N=#tl  
H:X(><J  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 q8R
ep  
_kQOax{c/  
2. 说明：光源 Px?0)^"2  
2G}@s.iE  
O\^D 6\ v  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 IdciGS6t  
 因此，相干长度大于1m Z4tc3e  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 K=!?gd!Vw  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 QykHB k  
~{!,ZnO*  
9,0}}3J  
Ms=11C  
3. 说明：光源 c_syJ<  
I9kBe}g3  
@wa<nYd  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 qF4DX$$<  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 <u2iXH5w  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 *+<H4.W H  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 ,pVq/1  
4. 说明：光学元件 *jo1?  
P:c'W?  
/5C>7BC  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 eHH9#Vrhc$  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 q%wF=<W  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 #5_pE1  
 透镜材料为N-BK7。 a,\GOy(q{  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 H^8t/h  
gBE1aw;  
rvBKJ!b0  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 `-<m#HF:)d  
M
pLn)  
hV"2L4/E  
 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)。 zjwo"6c>  
 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] "gq_^&  
l[{Ci|4  
j'&a)-Wx_  
RX\@fmK&  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] ;%xG bg!lg  
6. 分光器的设置 Aq{7WA
  
kF7`R4Sz  
 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 D}EH9d  
7. 合束器的设置
StM)lVeF  
?XO}6q<tM  
]=m0@JTbG  
 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。 }#9 |au`  
T!gq Z  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 > V%3w7  
PoRL3
5  
 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)。 @!s(Zkpev  
QNCG^ub  
1. 结果：利用光线追迹分析 7\JA8mm  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 X>VxE/  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 {$^Lb4O[V  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 wq`\p['Q,  
Op:7EdT#  
8:t1%O$  
 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。 >?0f>I%\  
 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。 dG'5: ,n/  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 ^W
<uc :L7  
y{1|@?ii  
 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°。 cLCzLNyKl  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 9A1w5|X  
4. 对准误差的影响：元件平移 "Kt[jV;6  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 ;gv9J[R  
 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。 WJ(E3bb  
Gz
u $  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 XP_V  
h5R5FzY0&  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 NuKx{y}P  
RBM4_L  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 OL)M`eVQ'  
b-,]21  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ^)|1T#Tz  
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。 -YP>mwSN?  
,c'a+NQ_t  
扩展阅读 zhFk84  
1. 扩展阅读 
)9JuQ_R  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 B~2\v%J  
 开始视频- 光路图介绍 } ~#^FFe  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 >VWH bo  
 其他测量系统示例： _"#ucM=B:-  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)