[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) .,M;hu
Rg  
iP#=:HZu;  
应用示例简述 'MN1A;IJ  
63M=,0-Qt  
1. 系统说明 #tDW!Xv?  
$;`I,k$0>~  
 光源 g<a<*)&  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) 7$7n71o  
 元件 ?Ht=[l=  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 H^ BYd%-  
 探测器 ){ gAj  
— 干涉条纹 2h q>T&8  
 建模/设计 b\giJ1NJB  
— 光线追迹：初始系统概览 "SR5wr   
— 几何场追迹加(GFT+)： Qqq <e  
 计算干涉条纹。 V!&P(YO:  
 分析对齐误差的影响。 s
i(cOCj/  
g
5Td("&n  
2. 系统说明 3sbK7,4  
u7].}60.'  
!d8A  
3. 建模/设计结果 Js{=i>D  
)yj:PY]  
4. 总结 K9|7dvzC:  
BQ#L+9%  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 {Uq:Xw   
.~mCXz<x  
1. 仿真 2|{V,!/cvG  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 2d`c!  
2. 计算 3Aj*\e0t  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Wi$dZOcSJ  
3. 研究 %Q~CB7ILK  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 }ZzLs/v%X  
c-8!#~M(  
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。 @cv{rr  
> 0.W`j(s  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 f$F*3  
,.v7FM^gO  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 !w2gGy:I>  
_^\$"nw  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 98=la,^$  
>]?H`>4(  
2. 说明：光源 lddp^ #f  
&y\sL"YL!  
s|
-FH X  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 lZWX7FO'  
 因此，相干长度大于1m XG 0v  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 }}T,W.#%u  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 P8I*dvu _  
>/^#Drwb!i  
\40YGFO  
c/aup  
3. 说明：光源
0rE(p2  
)/|6'L-2  
SEd5)0X^  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 =6T 4>rP  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 2]WE({P  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 P Sx304  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 G>z,#Xt  
4. 说明：光学元件 (^n*Am;zlH  
]Pc^#=(R0  
k\7:{y@,  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 tIuoD+AW  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 Q0cRH"!:  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 A6"Hk0Hf  
 透镜材料为N-BK7。 $_X|,v9  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 ]}PV"|#K{c  

1HR~G9  
^g>1U5c  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 Of[;Qn  
+R.N%_  
Tg ?x3?kw  
 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)。 uTvv(f  
 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] ofdZ1F  
{nMAm/ky
j  
0l\y.   
Re=WfG  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] [aqu}Su  
6. 分光器的设置 ;<wS+4,  
#kmh:P  
 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 lU2c_4  
7. 合束器的设置 d- E4~)Qy  
L;6.
r3bL  
;LwqTlJ*[L  
 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。
Nt-<W+,  
A(d5G^  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 NPjv)TN}3  
bGXR7u&K  
 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)。 my.`k'  
qE7R4>5xjO  
1. 结果：利用光线追迹分析 q/&y*)&'O  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 %_M2N.n  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 Q<"[C 1Lj  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 ANMg  
k#JQxLy#  
0ZI(/r  
 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。 %y`7);.q  
 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。 nCxAQ|P?  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 ;N=G=X|}  
&%C4Ugo  
 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°。 <,1fkq>,  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 :+&AY2`  
4. 对准误差的影响：元件平移 mY&ud>,U:  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 {Gi h&N  
 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。 $#NQ<3  
RMXzU  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 @,H9zrjVFZ  
*OTS'W~t  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 JBX[bx52<r  
aP()|js  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 xi
'>mIT  
/2uQCw&x-  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移
1yqoA*  
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。 =hH.zrI6e  

)@g;j>  
扩展阅读 \E4B&!m  
1. 扩展阅读 9s$U%F6}  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 XSRdqU>Aun  
 开始视频- 光路图介绍 L2z2}U=<  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 t}p@:'  
 其他测量系统示例： +C{p%`<  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)