[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) Zu [?'  
C+Fh$  
应用示例简述 c(_oK ?  
q\z=z$VR  
1. 系统说明 Q(!}t"u  
&VZmP5Gv  
 光源 g0;&/;"  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) K~fDv
i  
 元件 cLN[o8ZU  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 Qw{\sCH>  
 探测器 f:JYG]E&  
— 干涉条纹 3;-@<9  
 建模/设计 Aoy1<8WP%  
— 光线追迹：初始系统概览 a?xq*|?  
— 几何场追迹加(GFT+)： -x3tx7%  
 计算干涉条纹。 mBD!:V'  
 分析对齐误差的影响。 EP*["fx  
8h@)9Q]d\  
2. 系统说明 Ztpm_P6  
]C!Y~  
X&FuqB  
3. 建模/设计结果 5qeS|]^`  
|=h)efo}  
4. 总结 @88
z{  
dWq/)%@t  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 kVG6\<c]  
3 DO$^JJ.  
1. 仿真 ixI5Xd<  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 M#8Ao4 T  
2. 计算 ,P; a/{U  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 w7*b}D@65\  
3. 研究 1X!f!0=g+  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 }TAGr 0  
Dry;$C}P  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 Ymk
4Cu.s  
>I8hFtAM  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 @qr3v>3X<  
PE6u8ZAb"  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 {p lmFV  
;P0Y6v3  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 }9+1<mT9a/  
 j5VRv$P  
2. 说明：光源 fE7a]REK  
)zc8bS  
MF`k~)bDV  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 Xw}Y!;<IEu  
 因此，相干长度大于1m X%R^)zKV  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 O^="T^J  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 y\f8Ird  
w2C!>fJ]1  
Z$m2rZ#  
PuoJw~^h  
3. 说明：光源
5P t}  
,%b1 ]zZQ  
XX5(/#  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 U=cWvr65  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 1r:fxZO\Vd  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ]v,y(yl  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 *,XJN_DKj  
4. 说明：光学元件 !
)*T  
'JKvy(n>  
&#b>AAx$2Y  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 eiSO7cGy  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 .=w`T #L  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 o-i.'L)X  
 透镜材料为N-BK7。 wb Tg  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 t T/*ZzMq#  
&7kSLat+9{  
VA r?teY  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 zB7dCw  
E|A_|FS&%  
&I'F-F;  
 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)。 #?d>S;)+  
 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] P9cI{RI  
4hr+GO@o(  
l0bT_?LhK  
$bC!T  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 2iINQK$  
6. 分光器的设置 ]8cX#N,M  
^@w1Z{:  
 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 V@xnz)^t  
7. 合束器的设置 uH;^>`DT  
vlKKP

S  
T-cVM>u\D  
 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。 8o5^H>  
}Mlz\'{  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 {1&,6kJF&9  
=,;3z/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)。 ,&l*AB!  
Rl!WH%;c[X  
1. 结果：利用光线追迹分析 j%<@uiu  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 MZF ;k$R  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 G8c}re   
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 T`DlOi]Z_  
VrL>0d&d  
_)H+..=  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 v%e"4:K}?  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 ,<WykeC  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 !7kOw65+0  
qO'5*d;!d  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 q&S.C9W  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 S|h  m  
4. 对准误差的影响：元件平移 TZ]Gl4@  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 qq{N; C  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 ]b$,.t5  
W8rn8Rh  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 P9!]<so  
*\+'tFT6  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 @Oay$gP{T  
JKbB,  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 5Rp2O4Z  
a2FIFWvW  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 74OM tLL$  
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。 ~"B[6^sW  
vwD(J.;  
扩展阅读 by[(9+/z$  
1. 扩展阅读 xfSvvCy  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 )ciHY6  
 开始视频- 光路图介绍 (R,n`x2^  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 'gH#\he[Dh  
 其他测量系统示例： 73`UTXvWU  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)