[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) >1qum'  
hcqg94R#_  
应用示例简述 U]]ON6Y&F  
=o)B1(v@.  
1. 系统说明 cGSG}m@B`  
jK]An;l{
Z  
 光源
xV0:K=  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) K0{ ,*>C  
 元件 3s0I<cL  
— 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 NI:3hfs  
 探测器 35H.ZXQp-  
— 干涉条纹 G+1i~&uV  
 建模/设计 K]'t>:G@  
— 光线追迹：初始系统概览 zEKVyZd*{  
— 几何场追迹加(GFT+)： U+Vb#U7;  
 计算干涉条纹。 }0C v J4  
 分析对齐误差的影响。 KJ7-Vl>  
Gn%"B6  
2. 系统说明 ja4zLf(<  
;LC?3.  
U;=1v:~d  
3. 建模/设计结果 _7;D0l  

'si{6t|  
4. 总结 z+K1[1SM  
!A:d9 k  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Nwg?(h#  
F@b=S0}K  
1. 仿真 Q0%s|8Jc  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 #]h&GX  
2. 计算 A!v:W6yiz  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 &a+=@Z)kf  
3. 研究 LvCX(yjZ*  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 MJA;P7g  
RB9ZaL\  
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。 K8W99:v  
}LY)FT4n  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 X.V4YmZ-;  
Js&.p9S2  
 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。 `PT'Lakf;3  
; Kh!OBZFo  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 WFTwFm6  
tC5>K9Ed  
2. 说明：光源 zJ_y"bt  
')TS'p,n  
s`|KT&r  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 hOYP~OR  
 因此，相干长度大于1m GHO6$iM)[  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 xKkXr-yb`f  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 F#~*j  
w3&L 6|,  
FzAzAl5  
=&)R2pLs*  
3. 说明：光源 yG^pND>_df  
x->+wJm@s  
X6j:TF  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 Cg8  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 x2f=o|]D'  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 J$d']%Dwb  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 qYQ vjp  
4. 说明：光学元件 ZcN#jnb0/  
72vp6/;)  
/I:&P Pff  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 [{: l?  
 位相延迟平板材料为N-BK7。
-@XOe&q  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 Lf`<4 P  
 透镜材料为N-BK7。 +$F,!rV-s  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 e>P>DmlW  
gfKv$~  
/iL*)  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 e@1A_q@.  
6`X}Z'4.Ox  
m;0ZV%c*j  
 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)。 O Q$C#:?  
 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] }qR6=J+Dx  
T:".{h-i  
p(fMM :  
OuKRaZ  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 9ji`.&#  
6. 分光器的设置  $Tal.  
{gxP_>  
 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 >I',%v\?@  
7. 合束器的设置 FV{XPr%   
]0g p.R  
;#^ o5ht  
 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。 7G
Cxd#DJ  
\Yn0|j
>  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 .@ZrmO o]]  
F3tIJz>3  
 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)。 <+<Nsza  
y.-Kqa~  
1. 结果：利用光线追迹分析 FNw]DJ]  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 "y5bODq3t  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 zFQm3!.  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 'rq@9$h1W  
P#V}l'j(<a  
`2]TPaWGh  
 现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。 SM1L^M3)  
 因为干涉长度大，干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 *!j!o%MB  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 ah,"c9YX  
@(0O9L F  
 元件倾斜影响的研究，如球面透镜。 因此，通过使用独立方向和参数运行，原件角度由0°变化至5°。 ~=I:go  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 [KCR@__  
4. 对准误差的影响：元件平移 Q3Y(K\  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 +~=j3U  
 现在，通过使用独立位置和参数运行，组件X位置有0mm修正为0.5mm。 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 R&$fWV;'  
3E0C$vKM  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 m4yWhUi(o  
t,Q"Pt?  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 5m;BL+>YE  
EB@rIvUi,  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 4?bvJJuf)  
> 6=3y4tP  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 ,gM:s}l!dJ  
利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 oKH+Q6S:  
Z$B%V t  
扩展阅读 PIdGis5G  
1. 扩展阅读 !Rgj'{  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。  Pa?{}A  
 开始视频- 光路图介绍 OJhMM-  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 e{3%-  
 其他测量系统示例： \(&&ed:  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)