[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) K@6$|.bc  
gFJd8#6t  
应用示例简述 `O-$qT,_  
d.sxB}_O  
1. 系统说明 Sky!ZN'I  
p^^
E(<2  
 光源 [Cvo^cC  
— 氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m) Vf,t=$.[Q  
 元件 qa2QS._m  
— 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 D>PB|rS@  
 探测器 c[f  
— 干涉条纹 %\2 ll=p1  
 建模/设计 }"E?#&^  
— 光线追迹：初始系统概览 Ub%5# <k|-  
— 几何场追迹加(GFT+)： =T!i
M2  
 计算干涉条纹。 V\Cu|m&HI  
 分析对齐误差的影响。 Syo1Dq6z.  
b1R%JY7/S  
2. 系统说明 z1*8 5?  
gM '_1zs U  
b~z1%?  
3. 建模/设计结果 n'K,*  
c\065#f!  
4. 总结 ,)[u<&  
Y7{IF X  
马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 W^Wr  
ML9ZS @  
1. 仿真 B~G?&"]  
以光线追迹对干涉仪的仿真。 :D""c*  
2. 计算 !X*+Ct^  
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 o+r?N5  
3. 研究 AQw1,tGV  
不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 eF823cH2x_  
f![?og)I%  
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。 g ]e^;  

.Ks%ar  
1. 仿真任务：马赫泽德干涉仪 iimTr_TEt  
GWsvN&nr  
 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。 kj{z;5-dl  
9w9[0BX#  
这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ph qx<N@  
'_N~PoV  
2. 说明：光源 JK))Cuh  
o$)pJ#";F  
9)9p<(b$  
 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 {OtD+%  
 因此，相干长度大于1m ;x^WPYEj  
 此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。 CoO..  
 在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。 A)/8j2  
XHKiz2Pc1  
K%h9'}pq>1  
FrT.<3  
3. 说明：光源 '#LbIv4  
ZfsM($|a  
#bc$[%_  
 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 T#KF@8'-  
 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 6Lj=%&  
 因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 {RcmjI7  
 与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。 "*UN\VV+s  
4. 说明：光学元件 s\O4D
*8  
gT8Q:8f:  
Gmi ^2?Z(  
 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 .,
[NJ:l  
 位相延迟平板材料为N-BK7。 ?&A)%6` ~  
 所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。 O=m_P}K  
 透镜材料为N-BK7。 7~&  
 其中心厚度与位相平板厚度相等。 }%2hBl/
  
PIOG|E  
{x_SnZz&  
5. 马赫泽德干涉仪光路视图 y.vYT{^  
6bPoC$<Z  
sT8(f=^)8F  
 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 t7#lRp&  
 由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 [/td][/tr][/table][/td][/tr][tr][td] bvn%E H  
jEU`ko_  
9lXjB_wG>  
>2vUFq`H  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] .Z?@;2<l  
6. 分光器的设置 8k~$_AT>u  
<KY \sb9  
 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 y950Q%B]  
7. 合束器的设置 Q+bZZMK5,U  
v\lhbpk  
={g.Fn(_  
 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。 _UP=zW  
;|yd}q=p  
8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 z3-A2#c  
?OjZb'+=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)。 J:D{5sE<|  
?`T0zpC  
1. 结果：利用光线追迹分析 IhR;YM[K  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 KYw~(+gHv2  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 a%nksuP3  
2. 结果：使用GFT+的干涉条纹 oz8z%*9(  
v;6O# ta'  
Q' b@5o  
 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。 /FJ.W<hw  
 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。 r<MW8  
3. 对准误差的影响：元件倾斜 yj$a0Rgkv  
~W/|RP7S  
 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°。 YzA6*2  
 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 S"=y>.#
 
4. 对准误差的影响：元件平移 =`st1K  
 元件移动影响的研究，如球面透镜。 mv,p*0  
 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。 6Dl]d%
.  
qX9x#92  
5. 总结马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 !&(^R<-id  
@"h@4q/W  
4. 仿真以光线追迹对干涉仪的仿真。 I@/s&$H`l  
gI T3A*x  
5. 计算采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 3*(w=;y  
C}'Tmi  
6. 研究不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移 l@W1bS  
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。 aw\0\'}  
WY& [%r  
扩展阅读 'G)UIjl  
1. 扩展阅读 F=g+R~F  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 C<B+!16  
 开始视频- 光路图介绍 N\{{:<Cp\  
- 参数运行介绍- 参数优化介绍 )lhPl  
 其他测量系统示例： "7z1V{ ;Y  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)