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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 (]JJ?aAF )\e_I\- 应用示例简述 j EX([J1 z<ek?0?yS 1. 系统说明 P_;oSN|> nL$tXm-x 光源 0Ec -/
— 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) * PZ=$>r 元件 c}Qc2D3* — 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 yP@=x!$ 探测器 myYe~f4=HQ — 干涉条纹 a'|0e] 建模/设计 I%ez_VG — 光线追迹:初始系统概览 6l=n&YO — 几何场追迹加(GFT+): )z aMycW 计算干涉条纹。 \6N\6=t!A 分析对齐误差的影响。 =($qiL'h NT/}}vES 2. 系统说明 '?d[ ip {BJxRH"&6*
参考光路 \nLO.,  H=dj\Br` 3. 建模/设计结果 zIL.R#|D= v4&*iT
5=dg4"b] 4. 总结 d+bTRnL .{Xi&[jw 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 '
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| fF9vV. } 1. 仿真 0I.7I#'3O 以光线追迹对干涉仪的仿真。 .8,lhcpY 2. 计算 kqyY:J 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 CV` I. 3. 研究 XW19hG 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 ur'A ;B "e(Nh%t 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 ,e;(\t: Gf"/fpeQx
应用示例详细内容 ?e BN_a,r6 系统参数 ^v,^.>P 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 M]&9Kg3 OaEOk57%de 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 )'qZ6% k`N)-`O7 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 4Iz~3fqB7 rUj]6j=e 2. 说明:光源 rc$G0O {RzlmDStV b[/-lNrc 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 <AB]FBo( 因此,相干长度大于1m 5VISP4a 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 nTLdknh" 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 |=SaI%%Be _G`kj{J
-qs9a}iL c(@)V.o2 3. 说明:光源 rHP5;j<] 2?HLEiI1 or0f%wAF 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 {|
Tl3 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 R7vO,kZ6Q 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。
B[8 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 b,s T[!X[ 4. 说明:光学元件 S25&UwUw =n9|r.\&uJ MbF.KmV 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 TJ+yBMd*% 位相延迟平板材料为N-BK7。 o@"H3
gz 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 1{_;`V 透镜材料为N-BK7。 ZXp=QH+f 其中心厚度与位相平板厚度相等。 z`'{l{ ZMoN hbn2(e;FZ 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 dZ_Hj X7 ?oP<sGp `N$<]i]s5 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 S)p1[&" M 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 PY~cu@'k{ >/GVlXA' 6. 分光器的设置 GXf"a3 [$f Eqnc("m) }fdo
Aid~ 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 :IvKxOv 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 :Fu.S1j$ 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 dy`K5lC@ r,a V11{ 7. 合束器的设置 .r $d
8J SCZtHEl9 F^z&s]^~ =UT*1-yhR 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 n}}$-xl 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。 [O7:<co +<7`Gn(n3 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ;(5b5PA #[ipJ % Z2!O)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)。 cba~ 应用示例详细内容 IXc"gO 仿真&结果 =*_T;;E %i6i.TF 1. 结果:利用光线追迹分析 @FU9! cA
m>f[ 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 3]$qY_|7 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 vu Vcv
oF7o"NHaWa 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 Db3#; B}Qpqa=_c 76Ho\}-U"> 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 ^`?2g[AA 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 86y)+h` 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 [Wf% iwB sba+J:#w 3. 对准误差的影响:元件倾斜 @|BaZq,g `o4alK\ 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 C3>&O?7J*7 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 ;n`SF~CU 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 C+tB$yahO rlV:%
k 4. 对准误差的影响:元件平移 3g
ep_aC wA$ JDf)Vg 元件移动影响的研究,如球面透镜。 1g<jr. 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。 M ^S <G 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 S+9}W/ U|yXJ.Z3 a/p}
?!\ 5. 总结 qJN!L)) 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 - >_rSjnM{ kMd1)6%6A 4. 仿真 oU"!"t 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ^E-BB 6D 5\S
s`#g 5. 计算 l4:B( 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 CvkZ<i){ x6N)T4J( 6. 研究 A~0eJaq+ 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 Pnl+.? ]40@yrc 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。 Q^trKw~XNy ,#?iu?i/ 扩展阅读 x#)CH}J eICavp 1. 扩展阅读 WtS5i7:<Y 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 I.dS-)Y Q7#Yw"#G! 开始视频 XSOSy2: - 光路图介绍 1|bg;X9+ - 参数运行介绍 v=8sj{g3,3 - 参数优化介绍 ~$PY6s 其他测量系统示例: W!jg - 迈克尔逊干涉仪 {f1iys'Om
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