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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) GE`:bC3 >hcA:\UPk 应用示例简述 _qg)^M 6 vkdU6CZO 1. 系统说明 !r:X`~\a [AzQP!gi 光源 __p\`3(,' — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) tETT\y|' 元件 14TA( v]T — 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 2|vArRKt 探测器 [h
"*>J{ — 干涉条纹
5Xn+cw* 建模/设计 BJI}gm2y — 光线追迹:初始系统概览 t^HQ=*c — 几何场追迹加(GFT+): 7XKPC+)1ya 计算干涉条纹。 c\i`=>%b@ 分析对齐误差的影响。 +I$c+WfU b #U
nE 2. 系统说明 Ri]7=.QI` z?$F2+f&
参考光路 =M"H~;f]  0-H! \IB 3. 建模/设计结果 WVc3C-h, "(y",!U@
>C"f'!oM,j 4. 总结 3F' {JP TRwlUC3hQ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 M17oAVN7D %}
WSw~X 1. 仿真 O5HK2Xg,C 以光线追迹对干涉仪的仿真。 V eO$n*O 2. 计算 ]M
AB 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 <7HVkAa 3. 研究 >AsD6]
不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 qbjBN z rj qX| 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 rQ|^HNj uP<w rlW
应用示例详细内容 L(a&,cdh 系统参数
,lX5-1H 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 Rk2V[R.`S ji(W+tQ2Y' 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 /C(lQs*l QjH;'OVt 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 :TU;%@7 ,]?Xf> 2. 说明:光源 ,L#Qy>MOb sBP.P7u \u@4eBAV 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 CW*Kdt 因此,相干长度大于1m [:gPp)f, 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 2XhtK 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 yidUtSv=, Az4+([
`ER">@& ~=h M y`Ml 3. 说明:光源 =}N&c4I[j VU+` yQp Va^Y3/ 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 )%rGD
=2~ 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ,at"Q$)T 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 mdxa^#w 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 ySP1,xq 4. 说明:光学元件 Wyu$J 5/j7 C> 4|Z;EAFx 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 q)%F#g 位相延迟平板材料为N-BK7。 utIR\e#:B 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 lz>YjK: 透镜材料为N-BK7。 )cA#2mlS'1 其中心厚度与位相平板厚度相等。 i^j1i lSv?!2 f,:SI&c\ 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ~hi \*W6jg );T0n j)4:*R.Z] 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)。 ZH8O%>! 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 e~tgd8a2a -dXlGOD+C 6. 分光器的设置 [fF0Qa- 2NS(;tBB0 u6o:~=WwM r0ml|PX 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 , 'WhF- 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 VC%{qal;q 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 @Qw~z0PE<l 8:9m< ^4S( 7. 合束器的设置 [J0f:&7\ Ewjzm,2 f,Q oA !u@XEN>/ 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 ]dzBm!u 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。 H;('h#=cD USgZ%xk2 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 z~[:@mGl f681i(q" p=F!)TnJN 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)。 4DhGp 应用示例详细内容 EfxW^zm) 仿真&结果 Dep.Qfv{- f4A;v|5_ 1. 结果:利用光线追迹分析
4to)ff ;Du+C% 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ${(v
Er#}k 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 O@*7O~eO Cjh0 .{ 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 >*DR>U >uVo'S. q18IqY*Lo 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 j\W"P_ dpd 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 ?:@13wm 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 a]0B{ +Sz%2Q 3. 对准误差的影响:元件倾斜 X.~z:W+ p
mv6m 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 Ir%L%MuR] 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 O~3<P3W 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 ?HD(EGdx 6T-h("t 4. 对准误差的影响:元件平移 m\9R;$\ "*08?KA 元件移动影响的研究,如球面透镜。 _ ~q!<-Z 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。 gcS?r : 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 E?\&OeAkO p~(+4uA 0r<?Ve 5. 总结 w ;;yw3 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 WBb@\|V| ?vA)F)MS 4. 仿真 e}@VR<h 以光线追迹对干涉仪的仿真。 \!O3]k,r :/rl \woA> 5. 计算 zN3[W`q+m 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 }kJfTsFS _H{6{!=y 6. 研究 Q{+*F8%8V< 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 E6 g]EE Whoqs_Mm{ 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。 \[\4= !v E[$"~|7|$ 扩展阅读 @wvgMu |uUGvIsXn 1. 扩展阅读 %@L[=\
9 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 6XP>qI,AJ
Bf5Z 开始视频 `efC4#*!! - 光路图介绍 s<z`<^hRe - 参数运行介绍 ON(OYXj - 参数优化介绍 Q!9 其他测量系统示例: GG0H3MSc - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) bEQy5AX <bSG|VqnH `i!BXOOV{ QQ:2987619807 /Dd.C<F
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