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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 BPwn!ii| P\nz;}nv 应用示例简述 `Vf k.OP 5Xr<~xr 1. 系统说明 c?/R=/H +{5y,0R 光源 :,f~cdq= — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) _[:>!ekx 元件 ->rr4xaK C — 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 iL6Yk @ 探测器 "B34+fOur — 干涉条纹 ox&PFI0Gn 建模/设计 6`JY:~V" — 光线追迹:初始系统概览 ER'zjI>t@ — 几何场追迹加(GFT+): F3Y/Miw 计算干涉条纹。 h@H8oZ[ 分析对齐误差的影响。 j]X$7 <=g{E- 2. 系统说明 @L/p 6A;,Ph2
参考光路
{}A1[Y|  ;J&p17~T9 3. 建模/设计结果 `({Bi!%i A{IJ](5.kd
D00v"yp%% 4. 总结 %vZTD+i Jjr&+Q^3Tu 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 =mQdM]A)2 +k<0:Fi 1. 仿真 \}p!S$` 以光线追迹对干涉仪的仿真。 O`rKxP 2. 计算 t)__J\xF 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 JsA.jqkB 3. 研究 oz[Mt
i* 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 !*1Kjg3 u6lcl}' 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。 M. o}? d H ;
应用示例详细内容 pG-9H3[f# 系统参数 F39H@%R 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 lB<
kf1[ [~v1
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。 5 >c,#* AS-%I+ A 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 <uKd)l ->S# `"@$ 2. 说明:光源 (/;<K$u*h NSV;R~" 7mT
iO?/y< 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 ~\]lMsk+ 因此,相干长度大于1m Iss)7I 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 >2BWie?T 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 ygo4. 6>)oG6
Po*G/RKu4W A1p87o> 3. 说明:光源 ;QS(`SK l N/V~>UJ0{* 8ZN"-]* 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 g)`;m%DG6 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ^/M-*U8ab 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 WFm\ bZ. 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 u_ *DS- 4. 说明:光学元件 LLD#)Jl{? Pu0 <Clh \NF5)]: 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 Ej#pM. 位相延迟平板材料为N-BK7。 'jA>P\@8 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 *$ kpSph 透镜材料为N-BK7。 3k_bhK zI 其中心厚度与位相平板厚度相等。 SCq:jI /3KPK4!m (`)ZR%i 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 {^*K@c A9;!\Wo (CR]96n 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)。 N?j#=b+D 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 Y2d(HD@ 5i1E
5@~ 6. 分光器的设置 jzb%?8ZJ g/(3D ESyb34T` !4vepa}Y 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 \u$[ $R5 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 Wo2W/{ 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 G<W;HM j2 uFYcVvbT@ 7. 合束器的设置 zXZXp~7) }l<:^lX 9NC?J@&B r~YxtBZH+ 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 X0 ^~`g 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 oXFo Xx?~%o6 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 /*1p|c ^ |7)oX *b,4qMr 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 =Y
{<&:%( 应用示例详细内容 N!%[.3o\K 仿真&结果 Csf!I@}Z b<27XZ@ 1. 结果:利用光线追迹分析 SQ
la]% MRN=-|fV^ 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 6mmc{kw' 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 `DS7J\c$ ngOGo = 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 P^^WViVX F10TvJ
U fJD+GvV$x 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 i)q8p 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 \\P*w$c 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。 ksy]t| "_
H9]}Q 3. 对准误差的影响:元件倾斜 0BPUbp( srK9B0I 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 !:3X{)4 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°。 #pnB+h&tE 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Cg3 d c&'5r OY~ 4. 对准误差的影响:元件平移 j1O_Az|3 x4XCR,- 元件移动影响的研究,如球面透镜。 ']U<R=5T$ 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。 vLIaTr gz 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 PVaqKCj:6W DCKH^J )1gOO{T]h? 5. 总结 2= zw! 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 %[x
PyqX zALtG<_t 4. 仿真 Slv91c&md, 以光线追迹对干涉仪的仿真。 UsgrI>|l y' RQ_Gi 5. 计算 u;9a/RI 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 rGlnu.mK^ W
H%EC$ 6. 研究 s)G?5Gz 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 a=
(v S @_0tq { 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。 NH<~BC]I ?N=`}}Ky- 扩展阅读 Ff1!+P, <72q^w 1. 扩展阅读 ^$s&bH'8 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 &l0,q=T H'}6Mw%ra 开始视频 INY?@in - 光路图介绍 ^s\T<; - 参数运行介绍 {uurLEe? - 参数优化介绍 S]Ye` 其他测量系统示例: rV}&G!V_t - 迈克尔逊干涉仪 M9~6ry-_
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