[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) <'~8mV1  
i?AZ|Ha[  
应用示例简述 ''BP4=r5n  
&F'v_9  
1. 系统说明 OqBw&zm  
:/%Vpdd@  
 光源 oAyk  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) q 8=u.T  
 元件 Uzb"$Ue4  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 [l#WS  
 探测器 E}@8sY L  
— 干涉条纹 yekIw  
 建模/设计 @gi Y  
— 光线追迹：初始系统概览 +H&_Z38n  
— 几何场追迹加(GFT+)： D?\K~U* >  
 计算干涉条纹。 <YeF?$S}  
 分析对齐误差的影响。 FYcMvY  
N@MeaO  
2. 系统说明 )1fQhdO}x  
2hJ{+E.m  
HnP;1Gi  
3. 建模/设计结果 b=|&0B$E  
7-o=E=  
4. 总结 }=;>T)QmMO  
&YT7>z,  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 gv[7h'}<  
a ^)Mx9  
1. 仿真 p fBO5Ys  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 3(5RUI-  
2. 计算 btOTDqG`a  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 @eTsS%f2  
3. 研究 K%pmE?%,8  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 oyr2lfz*  
HJJ^pk&  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 >|Jw,,uf  
m@O\Bi}=}  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 #`p>VXBj!  
bf74 "  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 <Y#R]gf1  
z'qV
EHc)  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 kQ#eWk J,  
__ mtZ{  
2. 说明：光源 sRZ:9de+  
N6J$z\ P  
4
]B3C\ v  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 CD&m4^X5D  
 因此，相干长度大于1m Vd?v"2S(9  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 /B!m|)h5~  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 tH'VV-!MZ  
6fV)8,F3  
@qC:% |>  
0wkLM-lN  
3. 说明：光源 N/%#GfXx  
z;/'OJ[.  
.u*].As=  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 zl:D|h77  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 x>J3tp$2  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ;yZ N "r  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 4jz]c"p-  
4. 说明：光学元件 tbPPI)lu  
$dnHUBB  
pMquu&Td  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 yhdG 93  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 >1~`tP  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 h]Oplp4\W  
 透镜材料为N-BK7。 5
qr!OEF2  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 j?,*fp8  
O0{  
!p&'so^-W  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ? g{,MP5  
=|!~0O  
O<h#|g1  
 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 ziycyf.d  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] DXz8C -  
7:L~n(QpP  
4sj%:  
X}-H=1T?  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] )/Xrhhx  
6. 分光器的设置 0w['jh|,  
Gx!RaZ1  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 I7PWOd  
7. 合束器的设置 ]R{"=H'  
GF!{SO4  
?03Zy3/  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 \z`d}\3(R  
)M N yOj  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 sOxdq"E  
-HsBV>C  
 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。  y:OywIi(  
sYA-FO3gh  
1. 结果：利用光线追迹分析 1:!rw,Jzl`  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 k6-n.Rl01  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 r65
NKiQD  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 _A|\.(t  
`7%eA9*.m  
,;P`Mf'YC  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 jN}7BbX  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 +@uC:3jM  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 HCIF9{o1j>  
/Z " 4[  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 (MoTG^MrBY  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 :J`!'{r  
4. 对准误差的影响：元件平移 I!7.fuO  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 A]?O&m|  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 _ 1{5~  
M y"!j,Up  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 z#J/*712  
f5b`gvCY,#  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 O4PdN?  
DVoV:pk  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 `/JR}g{O  
;9 &1JX  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 06@0r  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 T7,Gf({  
&#oZ>`Qu  
扩展阅读 4`-?r%$,:  
1. 扩展阅读 ms\/=96F  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 Bb[0\Hs7  
 开始视频- 光路图介绍 Fl+tbF  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 mYjiiql~  
 其他测量系统示例： WUWb5xA  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)