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2020-11-23 09:20 |
使用相干光模拟马赫泽德干涉仪
测量系统(MSY.0001 v1.1) <r,5F: LM eI[Ji 应用示例简述 }K?b2 6` S`vt\g$ dN 1. 系统说明 XMS:F]HN -F?97&G$ 光源 Stwg[K0< — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) I\TSVJk^Xi 元件 *sldv — 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 cD]H~D}M 探测器 (nO2+@! — 干涉条纹 c@g(_%_|2 建模/设计 GZi`jp — 光线追迹:初始系统概览 +\ftSm> — 几何场追迹加(GFT+): s[8M$YBf 计算干涉条纹。 gIrbOMQ7 分析对齐误差的影响。 6/ 5c| [z"E"_r~%Y 2. 系统说明 &wlD`0v 07Yak<+~
参考光路 )Wle
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t'{g% 3. 建模/设计结果 >>$L
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g$NUu 4. 总结 Fm:Ys]( 6fw7\u 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Pm6U:RL WyOav6/*K^ 1. 仿真 gHc1_G] 以光线追迹对干涉仪的仿真。 5/Qu5/ 2. 计算 K6-)l
isf 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 \)5mO 8w 3. 研究 sSfP.R 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 _`p-^I LpY{<:y 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。 -ysNo4#e& ,vLQx\m{
应用示例详细内容 [R1|=kGU 系统参数 v {r %/* 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 ?{aC-3VAT ~]?sA{ 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。 8H-yT1
Ms +ekY) 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 QuEX|h,F ;%d<Uk? 2. 说明:光源 q)9n%- YgP 7[P-;8)tq
m#_Rv 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 LU;zpXg\ 因此,相干长度大于1m DN)o|p 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 =8#.=J[/ 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 k62s|VeU q#AIN`H
p*5_+u pYzop4 3. 说明:光源 N$Ad9W?T "P?O1 )#z{P[X^ 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 X+sKG5nS 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 "p3<-06 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 N@tKgx 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 _BA; H+M 4. 说明:光学元件 sgP{A}4 W ~}j+~ lCUYE"o 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 LDEc}XXb 位相延迟平板材料为N-BK7。 Bk3\NPa 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 y akRKiz\ 透镜材料为N-BK7。 riOaqV 其中心厚度与位相平板厚度相等。 `B"sy8}x a(6h`GHo {e|.AD 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 >U`G3(#7S C{m%]jKH 9s_^?q 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 zMA;1Na 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 &~+QPnI>Pm ^CLQs;zXE 6. 分光器的设置 b
MD| M1WD^?tKQ. M 5w/TN <-?C\c~G@ 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 ]i(/T$?~ 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 UA*VqK)Y 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 ws9IO ?|&G /;(ji?wN 7. 合束器的设置 JMt*GFd R+NiIoa L~t<
0\r sw}O g`U 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 TMMJ5\t2 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。 _rB,N#{2R= uU3A,-{- 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 9o5D3
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K -!_8>r;Q4 w -o#=R_ 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)。 ':;k<(<- 应用示例详细内容 B2j1GJEO 仿真&结果 \AroSy9 bD ,X. 1. 结果:利用光线追迹分析 u*Xp%vNe 2H4vK]]Nl 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Bz_'>6w 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 vb]kh_ ="YGR: 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 e1-tpD:J
iiQn/% :1UMA@HP 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 ~>(~2083*; 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 ISNL='% 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。 T#-;>@a} u|t l@_ 3. 对准误差的影响:元件倾斜 =XR6rR8 A811VL^ 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 o p9dYjG7 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°。 K2M=)B 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 *KvD$(ny uRko[W( 4. 对准误差的影响:元件平移 &;-zy%#l dW4jkjap 元件移动影响的研究,如球面透镜。 nte?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。 0uDDaFS 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 ZEI,9`t! Ll|_Wd.K, >E+g.5
,:W 5. 总结 JnsJ]_< 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 CfU|]< =lJ
?yuc 4. 仿真 ;Z{D@g+ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 p5#x7*xR6 DSz[,AaR] 5. 计算 @ye!? % 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 GV Xdyi {3`385 6. 研究 GHGyeqNM 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 f zo'9 Os"('@jd> 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。 ^-Od*DTL DRQx5fgL 扩展阅读 h`|04Q ~'_cBJ
'XD 1. 扩展阅读 S\TXx79PhC 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 en< $.aY 06pvI} 开始视频 bGWfMu=n - 光路图介绍 $"kPzo~B_ - 参数运行介绍 MoIh=rw - 参数优化介绍 OH\^j1x9I 其他测量系统示例: y+(\:;y$7 - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) =5+*TL` /\8Il+0 (wDE!H7 QQ:2987619807 (9'^T.J
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