[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) z_Em%
X  
F1m 1%
  
应用示例简述 :
@mBSE/  
;WydXQ}Q^  
1. 系统说明 L5(7;  

Z>0a?=1[  
 光源 :c4iXK0_^?  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) Un[olp  
 元件 >3{#S:  
— 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 =ttvC"4?  
 探测器 _ELuQ>zM]+  
— 干涉条纹 iLQFce7d|&  
 建模/设计 :%_*C09  
— 光线追迹：初始系统概览 vJybhdvP  
— 几何场追迹加(GFT+)： &hTe-Es  
 计算干涉条纹。 c[p>*FnP  
 分析对齐误差的影响。 fN)A`>iP  
vBP 5n  
2. 系统说明 qDG{hvl[1r  
T0
:%,o  
}>q%##<n  
3. 建模/设计结果 U*P&O+(1'  
A_h|f5  
4. 总结 ;kW+  
rM?O2n  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 `S`,H  
Ijg//=  
1. 仿真 mP!=&u fcU  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 8i epG  
2. 计算 ^{<!pvT  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 eo#2n8I>=1  
3. 研究 XZh1/b^DMN  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 )$EmKOTt:  
FfeX;pi  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 Ch] `@(l  
o\TXWqt  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 p`+=) n  
2F}D?]A  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 Rcn6puZt  
n]%T>\gw  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 )9pRT dT  
^ gy"$F3{`  
2. 说明：光源 TnuaP'xZ  
1{fu  
g-C)y 06  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 Oax6_kmOj  
 因此，相干长度大于1m `@_jDo  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 ES4[@RX  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 j7
(S
=  
MH0xD  
%%-?~rjI  
k<Y}BvAYB  
3. 说明：光源 {)CN.z:O  
dmB _`R  
a<E
\9DL  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 qUSy0SQ/l  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。
Zra P\?  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 De<kkR{4  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 oCxh[U@*D  
4. 说明：光学元件 p2=+cS"HC  
>s%&t[r6  
7hzd.  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 J4) ?hS  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 E"'4=_  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 {Mv$~T|e7  
 透镜材料为N-BK7。 WC7ltw2  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 dzbFUDJ  
-d*zgP  
5/E7@h ,  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 {W' 9k  
n:8<Ijrh  
*SmR|Qy  
 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)。 ,hVDGif  
 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] (i.7\$4  
w(N$$  
]aZ3_<b  
|?gO@?KD
Z  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] k .#I
;7  
6. 分光器的设置 m\.(-  
,]LsX"u  
 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 1$S`>M%a  
7. 合束器的设置 /cX%XZg  
xt z
jFfq  
X(npgkVP\  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 x4N*P  
K})w  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 Zsto8wuf#  
}Y&|v q  
 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 Q3'L\_1L  
>mW*K _~  
1. 结果：利用光线追迹分析
..fbRt  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 hQ80R B  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ,Zva^5  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 v\G+t2{  
2DXV~>  
TMG|"|  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 v/GZByco>  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 z5g4+y,  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 DmiZ"A  
6R|^IPOGp  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 gkFw=Cd  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 J,D^fVIw  
4. 对准误差的影响：元件平移 % pQi}x  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 W690
N&
Wz  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 ~[Z,:=z  
a^7HI,  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 oqa8v6yG'  
q^eLbivVE  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 h1+y.4   
HXb_k1n  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 6=p!`DOd  
Jy P$'v~  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 (2(y9r*1  
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"kN(  
%cl{J_}{&  
扩展阅读 vEc<|t  
1. 扩展阅读 <"@5. f1"Y  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 +QA|]Y~!  
 开始视频- 光路图介绍
Ov@v
Nj&  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 sf Zb$T J  
 其他测量系统示例： 34I;DUdcE  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)