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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 YpL{c* M uAK-%Uu? 应用示例简述 7EQ
|p ToDNBt.u{+ 1. 系统说明 Z&JW}''n|F Zhz.8W 光源 'n)M0e — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) *2=:(OK 元件 &R\
.^3 — 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 <`H:Am` 探测器 JgYaA*1X — 干涉条纹 aR*z5p2-w 建模/设计 ]*[S#Jk — 光线追迹:初始系统概览 Gob1V — 几何场追迹加(GFT+): DE."XSni 计算干涉条纹。 QmbD%kW`3 分析对齐误差的影响。 S[X bb=n QmT]~4PqS 2. 系统说明 *1Nz
VV }"Hf/{E$_"
参考光路 c<pr1g  *oZBv4Vh 3. 建模/设计结果 VAsaJ`vcb 224I%x.,
kX+y2v(2++ 4. 总结 ;u!>( QQ i7cMe8 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ;w}ZI<ou |1T2<ZT 1. 仿真 %I&Hx<Hj 以光线追迹对干涉仪的仿真。 7=Ew[MOmM 2. 计算 |v[{k>7f 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 h+t{z"Ic= 3. 研究 !yG{`#NZZ 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 3xp%o5K 8iqx*8} 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 My,ki:V?g6 7MOjZD4?
应用示例详细内容 >9uDY+70I3 系统参数 efl6U/'Ij 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 y9pQ1H<F; najd~%?Rs 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 ,DXNq`24 R`!x<J 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 aOyAP-m, @Zjy"u 2. 说明:光源 J0C,KU( O}Fp\" kNd[M =% 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 k
.KN9=o 因此,相干长度大于1m F?T3fINR 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 b@/z^k{% 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 ,*@m<{DX) RUlM""@b
mxGa\{D#y _F;(#D 3. 说明:光源 q,PB;TT do+HPnfDzU m%qah>11 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 CsQ}eW8uEf 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 9"I/jd0B 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 vz#rbBY*; 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 h<$V ry} 4. 说明:光学元件 z X2BJ [3]!*Cd Me`jh8(K\6 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 4%KNHeaN 位相延迟平板材料为N-BK7。 zY bSv~) 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 !FA^~ 透镜材料为N-BK7。 5A>W;Q\4 其中心厚度与位相平板厚度相等。 J2v=b?NE H9xxId?3u [6FCbzS_W 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 cPPE8}PVH q/ 6d^& /H: '(W_b; 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)。 QG4#E$c 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 kC!7<%( /=FQ{tLr 6. 分光器的设置 T]Vh]|_s 15)=>=1mR. +s
V$s]U Fm#4;'x5E 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 pV=X 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 s~6?p%
2] 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 \(cu<{=rU "e&S*8QhM 7. 合束器的设置 c}U&!R2p{ OU]!2[7c cZe,l1$ 51*o&:eim 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 3G~ T_J& 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。 r\F`xtR( N*|Mfpf 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 LrX7WI d?$FAy'o5 *S~gF/*kP 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 0vqXLFf 应用示例详细内容 B+ud-M0 仿真&结果 c]P`U(q9TV '&I.w p`^ 1. 结果:利用光线追迹分析 ^*C8BzcH xx)egy_ 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 |O%`-2p]p 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 _bHmcK 5)wz `OS 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 W~$YKBW x\]%TTps ~gNa<tg"1 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 [>A%% 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 ? DWF7{1 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。 4N[8LC;MH 7H:1c=U 3. 对准误差的影响:元件倾斜 |bk.gh
U!r2`2LY 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 ZZL.&Ho 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°。 zF[kb%o 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 _ n,Ye&m 02g}}{be8 4. 对准误差的影响:元件平移 c:.k2u G1K5J`"* 元件移动影响的研究,如球面透镜。 iq)4/3"6 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。 #eD@sEn 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 +!\$SOaR{ Cu3^de@h Bd*:y qi 5. 总结 ?B.>VnYZ/a 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 +Em+W#i%? )mT{w9u 4. 仿真 eGwrSF#a) 以光线追迹对干涉仪的仿真。 R=yn4>I L=nyloz,0 5. 计算 MDGD*Qn~ 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 9!6sf
GZ qn}4PVn4 6. 研究 S
'S|k7Lp 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 Tp2 `eY5 w~wpm7 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。 }SIUsh' ]|ew!N$ar= 扩展阅读 ;^za/h>r Hy`Ee7> 1. 扩展阅读 f'` QW@U 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。
pbM~T(Y8 o{5es 开始视频 &,/_"N"?D - 光路图介绍 zRSIJ!A~ - 参数运行介绍 x8YuX*/I - 参数优化介绍 MwMv[];I 其他测量系统示例: :Lu=t3#
- 迈克尔逊干涉仪 f-6-!
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