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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 #\z"k<{* I;P! 应用示例简述 vDc&m *iPBpEWC 1. 系统说明 x^pHP|<3` @Hp=xC9V 光源 3+M+5 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m)
)$2h:dw_ 元件 z KG]7 — 分束器和合束器,消色差准直透镜系统,位相延迟器,待测球面透镜 3);Wgh6 探测器 *vzj(HGO — 干涉条纹 f_QZql 建模/设计 cavzXz — 光线追迹:初始系统概览 sNC~S%[ — 几何场追迹加(GFT+): *NIhYg6 计算干涉条纹。 zn\$6'" 分析对齐误差的影响。 y#lg)nB cn_ *,\} 2. 系统说明 EixAmG h&bs`
参考光路 6~8dMy;w  :Ui'x8yt 3. 建模/设计结果 ;AarpUw' )VxC v
`{S4_' 4. 总结 piPV&ytI k@2@%02o9C 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 HR?a93 NbhQ- 1. 仿真 Yp9%u9tNq 以光线追迹对干涉仪的仿真。 [8`^_i=# 2. 计算 AiV1
vD` 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 UTuOean ]' 3. 研究 1swqs7rR| 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 =,W~^<\" Y2y =
P 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 mC`U"rlK~ l`AA<Rj*O-
应用示例详细内容 RsP^T:M}$ 系统参数 Q .cL1uHc 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 _,|N`BBqd "& q])3h = 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。 zLV k7u{e 6C*4' P9> 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 4:XVu C;rK16cn 2. 说明:光源 AaJnRtBS~ (0bXsfe ]4-t*Em 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 0Y ld!L 因此,相干长度大于1m dw< b}2 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 Tn\59 ( 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 DUu~s,A tumYZ)nW
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[?]DyOf I-|1eR+3 3. 说明:光源 v@]\
P<E iJ~e8l0CA (C8r^m|A 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 ln=:E$jX 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ~-2q3U Py 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ]A dL 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 F%e5j9X` 4. 说明:光学元件 V]A*' ke/ 1FmqNf:V7I U10:@Wzh 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 u-#J!Z<T8 位相延迟平板材料为N-BK7。 AG<TY<nqL 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 D,;6$Pvg^ 透镜材料为N-BK7。 ,zH\&D$>u 其中心厚度与位相平板厚度相等。 BZWGXzOFh ^Dw18gqr=@ 7W\aX*] 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 5Lm<3:7Q+ M/a5o|>8 7
`& NB] 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)。 8qQrJFm|3* 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 S.A|(?x %W]"JwRu 6. 分光器的设置 @c#M^:9Dc [i)G:8U 9q
f=P3 LuW^Ga"E 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 lC(g&(\{ 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 K
yFR;.F- 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 Y]Y]"y$1 ~'L`RJR 7. 合束器的设置 /"OJ~e_% 07tSXl5! W8{zV_TBm "jG-)k`a 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 04cNi~@m 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 1brKs-z dX:#KdK 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 [xsiSt?6 +zn207.` h9L/.>CX 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 P _3U4J 应用示例详细内容 vAp?Zl?g 仿真&结果 v&*}O JqmKD4p 1. 结果:利用光线追迹分析 j>t*k!db t.E3Fh!o 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 "sU ~| 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 K~JXP5`(
@s@67\ 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 @ag*zl {Lm%zdk*k v<U +&D{ 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 H0 .,h; 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 o{&UT VyGs 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 tug\X rCa2$#Z 3. 对准误差的影响:元件倾斜 2r|!:^'?W &,B91H*# 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 hPHrq{YZ 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°。 `2Oh0{x0*O 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 K'zG[[P jL[
hB 4. 对准误差的影响:元件平移 Yi+~}YP.E( !p~K;p, 元件移动影响的研究,如球面透镜。 8fwM)DKS 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。 #Qp.O@e 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 .wfN.Z IN%04~=H @j Y_^8#S 5. 总结 H^no&$2`1 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 b|HH9\ M%NapK 4. 仿真 X519}
l3 以光线追迹对干涉仪的仿真。 sR1
&2hB CxOBH89( 5. 计算 KVrK:W--p 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 !bHM:!6^ U@$=0* 6. 研究 PNbs7f 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 T?Dq2UW ~?c}=XL- 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。 <C'S#5,2 rGe^$!QB 扩展阅读 |e@Bi#M[ Nh[{B{k 1. 扩展阅读 ymsqJ 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 69v[*InSd plY`lqm 开始视频 2F[;Z*& - 光路图介绍 YTco;5/ - 参数运行介绍 M\s^>7es - 参数优化介绍 X; gN[ 其他测量系统示例: 0P_Y6w+ - 迈克尔逊干涉仪 ,Wp0,>!
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