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2023-04-12 08:26 |
使用相干光模拟马赫泽德干涉仪
测量系统 ]+DI.% G+*cpn 应用示例简述 9^F2$+T[: <uP^-bv;( 1. 系统说明 1on'^8]0 rAdacnZV 光源 W</n=D<,I — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) E{Pgf8 元件 S06Hs~>Y — 分束器和合束器,消色差准直透镜系统,位相延迟器,待测球面透镜 L3(^{W]| 探测器 pN[0YmY# — 干涉条纹 SKY*.IW/Z 建模/设计 -m 5}#P89 — 光线追迹:初始系统概览 ]r]k-GZ$ — 几何场追迹加(GFT+): [LM^),J? 计算干涉条纹。 smAC,-6]~ 分析对齐误差的影响。 o[6y+ <'o (3,.3)%` 2. 系统说明 +UWU|: |f2A89
参考光路 #6S75{rnW"  x;BbTBc> 3. 建模/设计结果 }ublR&zlp )E7 FA|
ZX`J8lZP 4. 总结 1ywU@].6J] +zOOdSFk. 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 BZ+-p5]- S9Y[4*// 1. 仿真 v$|mo;6 以光线追迹对干涉仪的仿真。 rE!1wc>L 2. 计算 *8g<R 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 0??Yr 3. 研究 @O3/3vi1 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 t)1phg4H) Nofu7xiDw[ 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 &y_? rH \x\.
应用示例详细内容 :pKG\A 系统参数 j=sBq.S 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 @6xGJ,s ')PVGV(D+ 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 '?/&n8J\ -]"T^wib 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 [F([ \gKdDS 2. 说明:光源 _3^y|_! 5h_5Z~ }N3`gCy9eN 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 0'ZYO.y 因此,相干长度大于1m 0g(6r-2)7 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 (ppoW 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 0o/B{|rv @5Qoi~o
{/UhUG N=ifIVc 3. 说明:光源 7!d$M{0" ^e9aD9 hLA;Bl 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 5Hle-FDn9 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 V<0$xV1b|= 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 P>htQ 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 G,DOBA 4. 说明:光学元件 cF.mb*$K zA{8C];~ BjD&>gO) 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 ~zMKVM1Q., 位相延迟平板材料为N-BK7。 Mvof%I 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 BMjfqX 透镜材料为N-BK7。 'Oy5e@G+? 其中心厚度与位相平板厚度相等。 *)%dXVf IA4+ad'\E DT? m/* 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 (v;A'BjN pN k8! k a/e\vwHLv 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)。 ?'+8[OHiF^ 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 ,kE=TR.| \dNhzd# 6. 分光器的设置 h6FgS9H ;Uk!jQh @W)/\AZ3 ]PVto\B= 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 TolrEcI 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 Ut;'Gk 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 ohTd'+Lm '?k' 6R$'\ 7. 合束器的设置 x vJ^@w' u9@b< J" wKR y th Q J(w 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 ^6&_|f 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。 y {;u@o?T $[w|oAwi 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 $P_x v LH.%\TMN$ pg5&= 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)。 f@*>P_t 应用示例详细内容 6'vi68 仿真&结果 f~v"zT ul$omKI$} 1. 结果:利用光线追迹分析 N.n1< tzmETRwG 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 1!s!wQgS 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 L,%Z9 2moIgJ 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 *sAOpf@M }_vM&.GFlL 6.UKB<sV 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 U>1b9G"_ 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 |87W* 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。 ;6zPiaDQ Ba<#1p7_ 3. 对准误差的影响:元件倾斜 `_0)kdu K~$ 35c3M 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 uYY=~o[
Tw 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°。 CCn/ udp@ 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 67fIIXk& oM2|]ew) 4. 对准误差的影响:元件平移 k|l5 "&K~. 9G+y.^/6 元件移动影响的研究,如球面透镜。 QWQ!Ak 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。 gDMAc/V`l 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 a/QIJ*0 "W3W:vl! 8Y7 @D$=w 5. 总结 >Rr!rtc'x 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 {dDq*sLf hO%Y{Gg 4. 仿真 3m3
EXz 以光线追迹对干涉仪的仿真。 QT7_x`#J~o Q^vGj</u 5. 计算 ` v>/
采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ]|t9B/()i W.z$a.<(rF 6. 研究 )4Bwt`VX 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 n}42'9p Rnz8 f} 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。 iY}QgB< M IC\E,m 扩展阅读 %;'~%\|dZM QXsfp 1. 扩展阅读 JXlTN[O 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ]X/O IfdWe 6|%^pjX5 开始视频 %C6|-?TAd - 光路图介绍 5s#R`o%Z - 参数运行介绍 bGhhh/n - 参数优化介绍 $ #TID= 其他测量系统示例: tP&{ J^G - 迈克尔逊干涉仪 bb*c+XN0
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