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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) }/20%fP MFv
Si 应用示例简述 P*0f~eu JfMJF[Mb
1. 系统说明 C5Xof|#p| Qh^R Ax 光源 zt?h^zf} — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) 2xDQ:=ec 元件 ei@3,{~5 — 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 'GkvUrD9D$ 探测器 f3!n$lj — 干涉条纹 {B3(HiC 建模/设计 {ih:FcI
— 光线追迹:初始系统概览 {gsW(T>) — 几何场追迹加(GFT+): qYiv 计算干涉条纹。 /9 pbnzn 分析对齐误差的影响。 ^uhxURF r&SO:#rOSM 2. 系统说明 QP:9%f>= |~eY%LB
参考光路 @l{I[pp  /jR8|sb 3. 建模/设计结果 F99A;M8( 8
}-7{
#7o0dE;Kg9 4. 总结 /l^y}o %? iX{H,-C 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 BhLZ7 * gGI8t@t: 1. 仿真 ,ijW(95{k 以光线追迹对干涉仪的仿真。
DwXU 2. 计算 !N1J@LT5h 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 (xL
:; 3. 研究 iT.|vr1HG 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 S6GMUaR RyuEHpN} 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 J?IC~5*2 VD/&%O8n
应用示例详细内容 =:gjz4}_8 系统参数 ?I[h~vr6. 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 _dr*`yXi !lhFKb;
通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 ra]:$XJ5=a ,Aj }]h\L 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 \!<"7=(J{4 aM$=|%9/ 2. 说明:光源 lUHtjr f*<ps
o &dRjqn^&X 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 A#35]V06 因此,相干长度大于1m 0wFh%/: 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 &2{]hRM 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 E~RV1) b
=b:
ufPCx|x~ >jMH#TZaX 3. 说明:光源 ]RD5Ex!K? 1~@|eWr| IY)5.E
_ 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 JT)k 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 q5p e~ 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ZoxS*Xk 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 U
Du~2% 4. 说明:光学元件 $)*xC!@6X gI{ =0 ;Iq5|rzDn 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 o?wt$j- 位相延迟平板材料为N-BK7。 B\[-fq 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 5
`=KyHi:b 透镜材料为N-BK7。 EkZjO Ci 其中心厚度与位相平板厚度相等。 ,QvYTJ{ Q]#Z9 H OQFi.8 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 l.oBcg[ V#J"c8n lw[<STpD; 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)。 =dGKF`tR 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 A(+:S"|@ }0;Sk(B> 6. 分光器的设置 S+ebO/$> :l"dYfl <hv7s,i bS rZ{l 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 ?Y3@" rdR 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 aZKXD! 4 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 z0Xa_w= "8HE^Po/pn 7. 合束器的设置 y|sma;D Yy
h=G M|r8KW~S) fsvYU0L 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 qq;b~ 3kW 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 j=ihbR^]Tl 31}W6l88c 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 /U*yw5 O]qPmEj 0H[L S 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 U$'y_}V 应用示例详细内容 "}zda*z8 仿真&结果 }bMWTT Df@/cT 1. 结果:利用光线追迹分析 .pvxh|V uV~e|X
"9s 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 c7qwNs*f 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 [5Y<7DS a)S7}0|R 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 JJ5C}`( (q~0XE/ a lIh[|] 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 io4aYB\ 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 0=;YnsY 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。 )N7n,_#T> <Tx C!{< 3. 对准误差的影响:元件倾斜 2U9&l1P= };sMU6e 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 &+r4 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°。
p5<2N 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 ]0/p 7N14 JD~a UB% 4. 对准误差的影响:元件平移 0 {R/<N B*,?C]0{ 元件移动影响的研究,如球面透镜。 6[?}6gQ 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。 (p |DcA]BX 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 %;O}FyP &1GUi{I .7Kk2Y 5. 总结 )#`H."Z 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 `|<+ ? Z@J.1SaB 4. 仿真 9$O@`P\ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 g:gB`8w? "l,UOv c 5. 计算 g-@h>$<
1 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 J_ J+cRwq k/lFRi-i 6. 研究 cwynd=^nC 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 R]QpMj%o nY^Nbh0 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。 ZnXejpj)D s[c^"@HT 扩展阅读 hz)9"B\S d^84jf.U 1. 扩展阅读 ]rW8y%yD 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 &KqVN]1+^ +t]Xj1Q 开始视频 0*7*RX - 光路图介绍 2k1aX~? - 参数运行介绍 .nZ3kT` - 参数优化介绍 vWY(% Q, 其他测量系统示例: Q$=*aUU%G - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 9*}gl3y ek)Xrp:2 97!5Q~I QQ:2987619807 40K2uT{cq
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