[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) A:5P  
( geV(zT  
应用示例简述 D[{"]=-  
38%"#T3#  
1. 系统说明 0f9U:)1z  
)M@^Z(W/a  
 光源 15MKV=?oY  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) uxL3 8d]  
 元件 )))AxgM  
— 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 >2NsBS(  
 探测器 (Z8wMy&:  
— 干涉条纹 Sp]ov:]%f  
 建模/设计 ::@JL  
— 光线追迹：初始系统概览 qJR8fQ
  
— 几何场追迹加(GFT+)： kH=qJ3Z  
 计算干涉条纹。 ](`:<>c  
 分析对齐误差的影响。 1[\I9dv2  
845\u&  
2. 系统说明 LN9.Q'@r?  
TJuS)AZ C  
\U'*B}Sz  
3. 建模/设计结果 rw75(Lp{  
y8]vl;88yY  
4. 总结 R9UC0D:-x  
 nWUau:%  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 }MtORqK  
mFE7#OM  
1. 仿真 _,w*Rv5=  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 7r pTk&`  
2. 计算 =.,XJIw&  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 OOYdrv,  
3. 研究 (V"7H  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 1"T&B0G3l  
?XVox*6K&  
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。 eGo$F2C6E  
.[Ny(X/]/}  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 @"m+
9ZY  
5,R<9FjW  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 y/+y |.Xg  
8_3WCbe/  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ?l`|j*  
/}s#   
2. 说明：光源 5'EoB^`8N~  
CC]q\%y-_  
uFaT~ 4  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 q2M%AvR  
 因此，相干长度大于1m ;!EEzR.  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 .GFKy  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 =E&1e;_xlE  
bLUyZ3m!  
)7WLbj!M  
H+Q_%%[N  
3. 说明：光源 %gTY7LIe1z  
RMAbu*D0  
y <P1VES  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 Ua+Us"M3}  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 TaZlfe5z  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 I2?
g'tz  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 Dj w#{WR  
4. 说明：光学元件 DMT2~mh  
RI]x=  
Hlj3z3  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 RG-,<G`  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 C(}Kfi@6N  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 oSP^ .BJ$  
 透镜材料为N-BK7。 Qq\hD@Z|  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 Rz33_ qA  
~bfjP2 g  
kqLpt  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 9A}n
Z1Y  
5~"m$/yE  
dVBr-+  
 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)。 G)%r|meKGB  
 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] $oZ
V 54  
i.+#a2   
T7*p!0  
u6*mHkM  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 8HdjZ!  
6. 分光器的设置 7] 17?s]t,  
KPa&P:R3  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 T2 V(P>E  
7. 合束器的设置 1(4IcIR5T;  
6)9X+U@  
Y IVN;:B.  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 wQX%*GbL2  
1VG7[#Zy  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 o[nr)  
z4(Q.0x7  
 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 `R:HMO[ow  
k7bfgb{  
1. 结果：利用光线追迹分析 BEii:05  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 yzJTNLff  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 L%4Do*V&  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 PL
7_j  
vrXNa8,L  
lLuAgds`  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 C-V
kXk  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 `wLMJ,@f.  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 5~xv"S(E}  
E XQ3(:&  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 FdmoR;  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 S{)'1J_0  
4. 对准误差的影响：元件平移 8MCSU'uQ  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 W sDFui  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 9X87"  
.KE2sodq  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 |?<r  
hkR Jqta)  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 BxGz4  
i>AKXJ+  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 8f-B-e?k  
(J\Qo9Il  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 8,&QY%8pX  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 \ dZD2e4  
2]-xmS>|b  
扩展阅读
_iW-i  
1. 扩展阅读 GZNfx8zsY+  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ^+Stvj:N  
 开始视频- 光路图介绍 sqk$q pV6  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 y ;T=u(}  
 其他测量系统示例： k[;(@e@c  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)