[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) <$N"q  
`)qVF,Z}  
应用示例简述 JT9N!CGZ  
?=VOD#)  
1. 系统说明 EwS!]h?  
~+<olss_  
 光源 +525{Tj  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) y7S4d~&  
 元件 .XkMk|t8  
— 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 RUr=fEH  
 探测器 zE)~0v
4  
— 干涉条纹 0 a~HiIh  
 建模/设计 66#
"  
— 光线追迹：初始系统概览 'TTUN=y  
— 几何场追迹加(GFT+)： }<PxWZ`,\  
 计算干涉条纹。 ^1Xt]T`e  
 分析对齐误差的影响。 R.LL#u};  
s/:Fwr4q#a  
2. 系统说明 A:y.s;<L0  
AH4EtZC=W  
;.wX@  
3. 建模/设计结果 w#N?l!5  
(~)%Fo9X"  
4. 总结 QQe;1O  
`VQb-V  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 9'x)M?{8  
)2DQ>cm  
1. 仿真 \@}#Gez  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 Xnuzr"4u  
2. 计算 GHF_R,7  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ]APvp.Tw:  
3. 研究 - O"i3>C  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ES<{4<Kpx  
$|
$e%   
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 ^). )  
XJ!(F#zc  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪  q{die[J  
IMnP[WA!  
 通过使用这种干涉仪设置，可测量两完全相同光束线间的相对相移。 /D_+{dtE  
.$", *d  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 $KjTa#[RX7  
-ng=l;  
2. 说明：光源 XT,#g-oi  
fqs]<qi  
wFlvi=n/  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 @c'|Iqy`  
 因此，相干长度大于1m "Lh  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 ,}
xbAA#  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 zH=!*[d8  
Fv?=Z-wk  
(#q<\`  
/,5Z-Z*wq  
3. 说明：光源 Rq~t4sA:  
R7~Yw*#,  
rOD1_X-  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 E)ugLluL  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 kllQca|$4  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ^IgY d*5  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 Bn]K+h
\E  
4. 说明：光学元件 %HtuR2#ca  
tLm867`c7  
n,P5o_^:  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 *jzLFuWIG  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 ovf/;Q/}  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 LF*Q!  
 透镜材料为N-BK7。 e=/&(
Y  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 L6 6-LMkH  
}tST)=M`  
=QV::/  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 0"xPX#Cvj  
+rNkN:/L  
OySy6IN]q  
 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 S"snB/  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] cJn HW  
Mo|wME#M  
TUp%FJXA|  
Cd#E"dY6  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] qH%")7>  
6. 分光器的设置 7N2\8kP  
-ewQp9)G  
 为实现光束分束，采用理想光束分束器。 出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1，对应于两个光束分束器 Aj"7q  
7. 合束器的设置 -E&e1u,Mi  
e[X
q  
Aq#/2t  
 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 为此，必须选择两个输入通道的叠加，才能得到期望的干涉图。 Sn3:x5H,l  
J/D|4fC  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 }GHxG9!z  
UWG+#,1J.\  
 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 00vBpsZj2;  
y@vj;3:  
1. 结果：利用光线追迹分析 ~waNPjPRG  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 #]KgUc5B  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 <"&'>?8j  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 #I\Y=XCY  
A{,n;;  
Z/ bB h  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 ?;7b*Z  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。  ;\b@)E}  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 *FgJ|y6gk  
XYbyOM VI  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 /Ic[N&  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 mv Ov<x;l  
4. 对准误差的影响：元件平移 9zKBO* p`  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 =fG:A(v%}  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 zjM/M  
[ x>  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 `6w#8}  
d!{7r7ob\  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 CJw$j`k  
Y_H/3?b%  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Up?=m^  
Dm{Ok#@r2  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 yqcM(,0]  
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。 rFd@mO  
.)PqN s:  
扩展阅读 Enj_tJs  
1. 扩展阅读 $-G`&oT  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 -zC]^Ho@  
 开始视频- 光路图介绍 6$e]i|e  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 W,NL*($^  
 其他测量系统示例： ;) pl{_  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)