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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 #hvLv dXR70/ 应用示例简述 P F5;2 ns`|G;1vv 1. 系统说明 Ln/6]CMl DtkY;Yl 光源 ;O` \rP5w — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) P9h]Bu 元件 *c'nPa$+|S — 分束器和合束器,消色差准直透镜系统,位相延迟器,待测球面透镜 Fr/3Qp@S 探测器 _hT-5)1r — 干涉条纹 8l,`~jvU!* 建模/设计 ivL}\~L — 光线追迹:初始系统概览 #Ezq}F8Y — 几何场追迹加(GFT+): _cra_(b 计算干涉条纹。 Z^? 1MJ:` 分析对齐误差的影响。 b=[gK|fu #>~<rcE(
2. 系统说明 ) wkh hm#S4/=#
参考光路 \\;i
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mxVE=l 3. 建模/设计结果 *=UxX ]0y V/w:^@5+p
Q|40
8EM 4. 总结 )X*?M?~\ g%()8QxE1 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 c 32IO&W4
!]]QbB 1. 仿真 4u}"ng
以光线追迹对干涉仪的仿真。 h%'4V<V 2. 计算 2uonT,W 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 x:'M\c7 3. 研究 cI}qMc 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 e1Kxqw7 "-aak )7w 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 v=!Ap ; 2L :|hFpLt
应用示例详细内容 9=,^^,q 系统参数 rGb7p`J 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 |Z%I3-z_DS Hg8n`a;R 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 D(3\m) a& >(*PQ 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 z{h#l!Edh 8`bQ,E+2 2. 说明:光源 /18Z4TA Hx;ij? LxqK@Q<B 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 5rG&Z5 因此,相干长度大于1m .Q'/e>0 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 ^X2U
A{ 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 3{e7j6u\ JTT"t@__
cSdkhRAn -rE_ pV; 3. 说明:光源 Z4S0{:XY s|3@\9\ YG2rJY+* 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 *2MM 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 cY/!z 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 -fF1vJ7L 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 f"XFf@! 4. 说明:光学元件 k~|nU 0,)Ao8 y/'^r? 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 ~50b$];y 位相延迟平板材料为N-BK7。 L||_Jsu 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 8?qEv,W 透镜材料为N-BK7。 .H1kl)~V 其中心厚度与位相平板厚度相等。 BoZG^ tT7< V{i4 gI^);JrTE 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 $V"NB`T StUiL>9T# W#cr9"'Ta 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 X1* 6qd+E 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 F",]*>r :SxOQ(n 6. 分光器的设置 W":is" mT
N6-V jF}zv wK8/`{B9 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 |_l\. 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 33d86H%; 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 x}TDb0V lD09(|` 7. 合束器的设置 v4L#^Jw(^p <}pwFl8C) \Cx)
~bq< V43pZ]YZ> 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 t+0&B" 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 w>I>9O}(` +Ux)m4}j 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 RL>Nl ow I`h9P2~ W5-p0,?[6 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 ]UnZc 应用示例详细内容 7BCCQsz< 仿真&结果 }~lF Rf hCO*gtA)M 1. 结果:利用光线追迹分析 ).eT~e
Gj *iF>}yh e 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ]I"oS? 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 /:>f$k4~h L>{E8qv>w 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 JJ56d)37. BQf}S
+ zMX7 #, 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 Oa~t&s 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 Ns9cx 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。 VL"ZC:n)- !mpRLBH 3. 对准误差的影响:元件倾斜 MoA2Cp;8X ro37H2^Ty 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 mLD0Lu_Ob3 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°。 D_O%[u} 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 oUZwZ_yKW kgK7 T 4. 对准误差的影响:元件平移 uc%75TJ@ 3a#637% 元件移动影响的研究,如球面透镜。 EA75
D&>I 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。 #e&j]Q$Eh 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 1oo'\ |LKhT4rE Z!6\KV] 5. 总结 7&NRE"?G 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 D>c%5h k(\HAIW 4. 仿真 1*?IDYB 以光线追迹对干涉仪的仿真。 T~ Jl{(s9) 'O]_A57 5. 计算 ,e>C)wq; 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Opmb ^/R@bp#< 6. 研究 ,{itnKJC 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 dT,X8 " X =S;8=N 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。 fJOU1% 9{ i6g+ 扩展阅读 \ ;Hj,z\ +Qu~UK\ 1. 扩展阅读 B/E1nBobC 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 wx(|$2{h /lttJJDU 开始视频 (0D0G-r: - 光路图介绍 Q(AOKp,F - 参数运行介绍 4,FkA_k - 参数优化介绍 e@k
ti@ZJ 其他测量系统示例: ' n4zFj+S - 迈克尔逊干涉仪 }?*:uf
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