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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 0%;y'd**Ck TA>28/U# 应用示例简述 m!^z{S J:G~9~V^ 1. 系统说明 iU "{8K, T )"Uq 光源 q*d@5 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) {O (@} 元件 @{o3NR_ — 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 f~v@;/HL 探测器 k8O%gO — 干涉条纹 Z=[?Tf 建模/设计 d
D;r35h= — 光线追迹:初始系统概览 a:}&v^v — 几何场追迹加(GFT+): d>}R3T 计算干涉条纹。 F8>J(7On 分析对齐误差的影响。 O`D,> =[ r>;6>ZMe 2. 系统说明 ,Ep41v;T%` Jpr`E&%I6
参考光路 YZQF*fj  >SaT?k1E 3. 建模/设计结果 z P=3B%$ } DQ KfS
3FE=?Q 4. 总结 }e4#Mx iw0|A 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Ncsk~=[ [FN4 _ 1. 仿真 )sG/H8 以光线追迹对干涉仪的仿真。 CZ}%\2>-v 2. 计算
a@niig 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 jR@J1IR< 3. 研究 y5$AAas 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 sq1v._^s t7qzAr 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 1^^9'/ ~pve;(e=
应用示例详细内容 MWn+e 系统参数 K %Qj<{) 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 .|x"'3# O
cJ(i#Q~< 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 L__J(6,V2 *8#]3M] 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 :+$/B N:iO #F25,:hY 2. 说明:光源 D<UX^hU
sB'Z9 Nx^r&pr 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 IPEJ7n49 因此,相干长度大于1m 04P!l 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 c/ s$*" 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 026|u|R -:NFF'
$zYo~5M?i- v*VId
l> 3. 说明:光源 |8s45g> _{ f7e^; Q=T/hb 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 *hZ{> 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 GjGt'
m* 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 -na oM 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 (Aw!K`0Y1 4. 说明:光学元件 z3Ro*yJU fkWTO"f-
0gOB$W 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 @>4=}z_e 位相延迟平板材料为N-BK7。 HI*j6H?\ 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 pG0Ca]( 透镜材料为N-BK7。 Gp5[H}8K 其中心厚度与位相平板厚度相等。 SXx;-Ws )EptyH 1 wB2:o< 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 0
$_0T sUTh}.[5 ~n)<L7 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 q>H f2R 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 |\iJ6m;a <$ oI 6. 分光器的设置 +Oa+G.;)o4 \CDzVO0^
[Adkj Wi3St`$ 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 O~=|6#c 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 ZXL 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 @ - _lw |uRZT3bGyj 7. 合束器的设置 * M,'F^E2 v#WD$9QWs &ytnoj1L( -|aNHZr 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 'vV|un(6 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 whdoG{/ 'X@>U6s 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 p@Ng.HE Y,;$RV@g U{%N.4: 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)。 )Fw{|7@N 应用示例详细内容 'hn=X7 仿真&结果 U~1jmxE rbD}fUg 1. 结果:利用光线追迹分析 '<eeCe- bL9EX$P 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ;S_\-
]m&g 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ~D$?.,=l Q@"mL
2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 u^NZsuak t3b64J[A{ XBF]|}% 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 nL]-]n; 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 '4J];Nj0 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。 m\O|BMHn 1deNrmp% 3. 对准误差的影响:元件倾斜 _J+p[=[L c6"hk_ 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 @+(TM5Ub 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°。 d5z?QI 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 3+`
<2TP ck"lX[d1 4. 对准误差的影响:元件平移 6;8Jy
S_EN,2'e 元件移动影响的研究,如球面透镜。 R]y[n;aGC 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。 _xVtB1@kLM 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 (ev(~Wc Z F&aV? ,&X7D] 5. 总结
4gRt^T-? 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Mc#w:UH[ eJv_`#R&Of 4. 仿真 5C^oqUZ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 E)h&<{% n,+/%IZ 5. 计算 /v^1/i 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 2G9sKg,kL F7r!zKXZ 6. 研究 >PD*)Uq& 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移
hb_J.Q lNw8eT~2 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。 ZI8*PX%2 .7"]/9oB 扩展阅读 }#3'72 S3oSc<&2 1. 扩展阅读 )`sEdVxbr 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 nM?mdb #ARQB2V 开始视频 $&!i3#FF - 光路图介绍 M-Tjp'=* - 参数运行介绍 8LMO2Wyq - 参数优化介绍 e{<r<]/j 其他测量系统示例: E>}(r%B - 迈克尔逊干涉仪 86BY032H
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