[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) # wG}T .*  
WUHijHo5(8  
应用示例简述 -JcfP+{wS  
<$UY{"?  
1. 系统说明 Ly^r8I  
{6n B83BB  
 光源 U?kJXM2  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m)
j
/9'L^]  
 元件 l{;vD=D  
— 分束器和合束器，消色差准直透镜系统，位相延迟器，待测球面透镜 xL mo?Y*  
 探测器 N!,@}s  
— 干涉条纹 _G`kj{J  
 建模/设计 ATwPfo8jx@  
— 光线追迹：初始系统概览 RhYf+?2  
— 几何场追迹加(GFT+)： 0"ZRJl<)[I  
 计算干涉条纹。 #wt#-U;  
 分析对齐误差的影响。 ,l~i|_  
ba ,2.|  
2. 系统说明 t,&1~_9  
Xbf
n@7m  
Zj$U_  
3. 建模/设计结果 8)T.[AP  
h_H$+!Nzb  
4. 总结 `|Ih"EZ  
aQcJjF5x  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 2jA-y!(e  
ZXp=QH+f  
1. 仿真 z`'{l{  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 INi(G-!g  
2. 计算 ?&"-y)FG  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 0*x  
3. 研究 RHeql*`  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ]x?`&f8i  
NKh8'=S  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 gL
U #\d]  
TTu<~GH  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 Ub0g{   
c?IFI  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 tKu'Q;J  
F~4oPB K<  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 !5&% P b  
h9$Ov`N(%  
2. 说明：光源 Q`'w)aV  
r+ k5Bk'  
SCZtHEl9  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 F^z&s]^~  
 因此，相干长度大于1m N"@aisi)  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 @LqLtr@A  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 "'~55bG  
hv2@}<r?  
-ich N/U]s  
CWHTDao  
3. 说明：光源 r< sx On  
)w=ehjV^m  
4:WN-[xX  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 z^'3f!:3   
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 \%g# __\  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 :VGvL"Kro  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 &3#19v7/  
4. 说明：光学元件 EA) K"C  
Q!9AxM2K  
{d|e@`"T  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 ,*!HN &  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 1<IF@__  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 ezS@LFaA
  
 透镜材料为N-BK7。 =^%#F~o:  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 -T$%MX  
/N>f#:}  
AU0pJB'  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 !,WO]Ov  
)\ow/XPE  
> yk2  
 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)。 mO%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] .W>LEz
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l3[2b Qx  
"&lQ5]N.%  
rY yB"|  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 41dB4Td5t  
6. 分光器的设置 }RvinF:5  
)i|0Ubn[|  
 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 aGSix}b1P  
7. 合束器的设置 X2\1OWR0  
m?*}yM  
kn9ul3c  
 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。 gn,D9d+  
^V,?n@c!  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图  'ONCz  
bYt[/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)。 #s%_ L  
}Y9= 3X  
1. 结果：利用光线追迹分析 ;xqN#mqq  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 (t[sSl  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 FglW|Hwy  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 Es]:-TR  
3&`LVhx  
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SK[+aqW  
 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。 oyC5M+shP9  
 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。 !DU4iq_.  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 skeH~-`M@  
n[+$a)$8  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 \P~h0zg?  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 UmEc")3  
4. 对准误差的影响：元件平移 [a201I0 -  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 F .hA.E  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 b';oFUU>Q  
t nvCtuaR  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 !a9`]c  
>a%C'H.A9  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 2UbTKN  
N1!O8"Q|*3  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Gv\39+9=  
Lqa|9|!  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 
U,Q  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 9u0<$UY%  
2p|ed=ly%  
扩展阅读 +Z7:(o<  
1. 扩展阅读 |X47&Y  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 e|1.-P@  
 开始视频- 光路图介绍 "rVf{
  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 2e?a"Vss  
 其他测量系统示例： M4}b lh#  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)