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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) 1e*+k$-{ _PrK6M@"L 应用示例简述 Au$|@ ^c}Z$V 1. 系统说明 w} *;^n g]R }w@nJ 光源 >[=q9k — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m)
4G&E? 元件 5C/W_H+9iK — 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 Uu{I4ls6B 探测器 R:98'`X= — 干涉条纹 T9\wkb. 建模/设计 OS6 l*S(' — 光线追迹:初始系统概览 &'4id[$9 — 几何场追迹加(GFT+): aEVBU 计算干涉条纹。 ]S4kWq{ Y 分析对齐误差的影响。 q4<3 O"c1 L5E.`^? 2. 系统说明 0b9K/a%sQv mc;Z#"kf
参考光路 NyI0[]z  S1&mY'c 3. 建模/设计结果 ahA21W`k m(E-?VMHo
\5 IB/* 4. 总结 1q<BYc+z 2e zQX2q 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 =vMFCp;mv fn
)m$\2 1. 仿真 nVV>;e[ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 V*rAZ0 2. 计算 g4( B=G\j 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 i
~fkjn 3. 研究 eD/O)X 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 T>s~bIzL*e NARW3\ 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。 ULqnr@/FbK
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应用示例详细内容 08{0i,Fs 系统参数 W"+*%x 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 X[:Hp`_$ tM]~^U 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。 qc\]~]H]r 2`I"
QU 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 MZ
o\1tU-i n=l>d#}$%T 2. 说明:光源 "l
vPge {A]"/AC 4%1sOnl 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 v{
Md4p 因此,相干长度大于1m ^{nf0 )56c 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 #z_lBg. K 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 B}8xA}< yjlX@YXnw
R!b<Sg |oPCmsO3R{ 3. 说明:光源 wl H6 =#dW^?p Ecp]fUQK 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 M_*"g>Z 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 iTF`sjL 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 #qY`xH'> 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 ?U.+SQ 4. 说明:光学元件 e/JbRbZX J7q^4M+o: ;`',M6g 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 kx0(v1y3gT 位相延迟平板材料为N-BK7。 U8qb2'a8 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 OjTb2[Q 透镜材料为N-BK7。 P*Va<'{:{ 其中心厚度与位相平板厚度相等。 $q,2VH :Ip fTd=}zY b{JcV 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 U8Z(=*Z3 N|-M|1w96 <5(P4cm9 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 |N, KA|Gdq 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 xR}^~14Bz ewHk
(ru 6. 分光器的设置 yXP+$oox9 UngDXD ) TtTp,If fNe9as 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 *P2_l
Q= 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 I^S
gWC 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 +.^BM/z^O c-1,((p 7. 合束器的设置 D*.U? __N<
B5E {2"8^; &iR3]FNI 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 -{[5P! 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。 }2c)UQD8 Z./$}tVUG 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 QS(aA*D
%f3qCN CqK&J
/8 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)。 D>tex/Of3 应用示例详细内容 }#%3y&7M7 仿真&结果 $>^DkrOd #o`y<1rN 1. 结果:利用光线追迹分析 b>g&Pf#N! |Z6M?n 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 pUbf]3 t 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 _v=S4A#tF n}0n!Pr^ 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 {3,_i66 aia`mO] 0xE37Ld, 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 4mHR+SZy 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 DpD19)ouy 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 Yf1&"WW4 E3..$x-/ 3. 对准误差的影响:元件倾斜 |w; hu] X=C*PWa7 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 l$[7pM[ 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 ;IV 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 jGm`Qg{< SXqWq 4. 对准误差的影响:元件平移 *Wbs{>&No
2fqg,_ 元件移动影响的研究,如球面透镜。 #BPJRNXd 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 T'i^yd}*v 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 8Dy5g Kd='l~rby 69q#Zw[,, 5. 总结 6=pE5UfT 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 J[|4`GT y~ 2C2'7 4. 仿真 rgo#mTQ_ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 Tumv0=q4wd bF2RP8?en 5. 计算 [|qV*3|? 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 *s JT\J$D[ 90"&KDh 6. 研究 }>93X0%r 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 Fal##6B wak:"B[ 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。 ^Uq%-a I3I1<}>]Z 扩展阅读 og[cwa_ Fok% 1. 扩展阅读 7y?aw`Sw: 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 d/&W[jJ N4HIQ\p 开始视频 Wg5<@=x!G - 光路图介绍 ']bw37_U, - 参数运行介绍 kuq&8f~! - 参数优化介绍 Q6 oM$qiM 其他测量系统示例: ohJo1}{ - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) zH5pe :~^_*: @k-C>h()C QQ:2987619807 +,Ud 3iS
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