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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 -50|r;a #6JG#!W 应用示例简述 'i}Q R~pe 'INdZ8j_ 1. 系统说明 ur;8uv2o STO6cNi 光源 4]Krx
m`8 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) 86[TBX5' 元件 ;#AV~Y-
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 1g
*4e 探测器 %GJ,&b| — 干涉条纹 ZZ.GpB. 建模/设计 O `*}N1No[ — 光线追迹:初始系统概览 ^27r-0|l^ — 几何场追迹加(GFT+): nM@S`" 计算干涉条纹。 Uc.K6%iI 分析对齐误差的影响。 F;kNc:X`) QHK$2xtq| 2. 系统说明 =YR/|9( leiP/D6s
参考光路 fF;-d2mF  M5wj79'l" 3. 建模/设计结果 a(F%M O3Yv ->#
23zB@aE_?1 4. 总结 ^MuO;<<,. ~i(X{^,3 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 5MT$n4zKu (,[Oy6o 1. 仿真 M*|x,K= U 以光线追迹对干涉仪的仿真。 |*Hw6m 2. 计算 Ye T[KjX 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 7&E3d P 3. 研究 4&}LYSZl 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 Nw8lg*t" @jX[Ho0W' 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。 FgLV>#)- &0~E+
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应用示例详细内容 aH*)W'N? 系统参数 J&wrBVv1uk 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 y^?7de} >HXT:0 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。 TN4gGky! ,..&j+m 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 J;HkR9<C UO>ADRs} 2. 说明:光源 wUv
Zc ng"R[/)In >T=($:n 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 ,dP-sD;< 因此,相干长度大于1m P-.>vi^+ 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 Y:XE4v/)@L 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 1Jjay# q{ i9VJ]
S{&,I2aO To.CY^M 3. 说明:光源 W{<_gD9 _SY4Qs`d R5(<:] 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 yHsmX2s 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 9ePG-=5I 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 u1R_u9 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 $hXhq*5|c 4. 说明:光学元件 [@(M% ~bC{R&p g1UP/hNJ\8 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 Gm~jC < 位相延迟平板材料为N-BK7。 tNj-~r 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 qj/
pd
7\ 透镜材料为N-BK7。 YMb\v4 其中心厚度与位相平板厚度相等。 rl"$6{Z} MEf`&<t )RG@D\t , 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ;/l$&: ~gg(i"V ,T&=*q 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)。 GG<{n$h 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 TrD2:N}dI [$:M/5y9 6. 分光器的设置 M$iDaEu- CobMagPhr (xxNQ]
l-( 4LO4SYW7 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 u_ou,RF 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 sxc^n
aK0 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 <?yf<G'$ lOB*M!8 7. 合束器的设置 "x~VXU%xU _sLSl;/t Z1Y/2MVSb s[<a( 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 3h N?l
:/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。 [Ume^ %8C,9q 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 c$fi3O G4O
$gg CWKN0HB 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 yR}PC/> 应用示例详细内容 *WTmS2?'h 仿真&结果 J5Pi"U$FkY [&H$Su}$0 1. 结果:利用光线追迹分析 ;6+e !h'1 Em6P6D>S>, 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 uT1xvXfqP 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ,zXP,(x cl2+,!: 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 {p.D E j<,Ho4v}_ I'sq0^ 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 '?$N.lj$d 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 $+'bRUo 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 `wGP31Y. uO]^vP]fT 3. 对准误差的影响:元件倾斜 9c p jO \Dn47V{7- 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 KkD.n#A 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 Jeb"t1.$ 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Xgb ~ED] C6<*'5T 4. 对准误差的影响:元件平移 vH[G#A~4 Uw`YlUT\ 元件移动影响的研究,如球面透镜。 /kZ{+4M 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。 #k}x} rn<' 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 $nf5bo/; {:@MBA34 \}:RG^*m 5. 总结 &Hl*Eg
f 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 4k7
LM] -=;V*; 4. 仿真 85{2TXQ^%= 以光线追迹对干涉仪的仿真。 #saK8; tp heizO",8.& 5. 计算 WSi`KNX 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 U-]Rm}X\M aB$xQ|~ 6. 研究 J`I^F:y* 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 l^~E+F~ Sh@en\m=#S 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。 3)ZdT{MY Tr\6AN?o 扩展阅读 (7zdbJX !EwL"4pPw 1. 扩展阅读 {.HFB:<!} 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 3QZ~t#,7ij C<G`wXlP| 开始视频 {p90 - 光路图介绍 tJ qd - 参数运行介绍 :6T8\W - 参数优化介绍 kO)+%'L!8 其他测量系统示例: ~ZxFL$<'3 - 迈克尔逊干涉仪 <w1#3Mu'
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