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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 <+${gu?^ !$^LTBOH3 应用示例简述 *mj3 T
'6W|, 1. 系统说明 j?cE0
hz uf&Ke
k, 光源 M?zwXmTVW0 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) ]2o? Gnn@ 元件 BjyGk+A — 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 BD ( 探测器 0]^ke:(# — 干涉条纹 *#2]`G) 建模/设计 g4
G?hv`R — 光线追迹:初始系统概览 ,"Nfo`7 — 几何场追迹加(GFT+): WTP~MJ#C 计算干涉条纹。 [N4#R 分析对齐误差的影响。 XrD@q XAf,k&f3 2. 系统说明 lYt|C^ vuE 1(CR
参考光路 r.T!R6v}  [ym
ynr3M 3. 建模/设计结果 .W)%*~ O!; ic_q<Y}
gnPu{-Ec* 4. 总结 `96PY!$u Z_qOQ%l 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 -*I Dzm 3HP o*~"] 1. 仿真 tEXY>= 以光线追迹对干涉仪的仿真。 `swf~ 2. 计算 L]C|&KP 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Y={_o!9 3. 研究 <+wbnnK 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 ^YLk&A)X z|:3,$~sN 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。 o2C{V1nB yRt>7'@X
应用示例详细内容 97%S{_2m/ 系统参数 wNX2* 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 ~ojH$=K>d dO{a!Ca 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 Jbrjt/OG#I gh{Z=_ 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 CPto?=*A 5A~lu4-q 2. 说明:光源 };z[x2l^ O"D0+BK79e +l "z 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 }?0At<(d 因此,相干长度大于1m sKvz<7pag 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 7vRFF@eq} 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 1+f>tv .D~ZE94@
w[bhm$SX]B 0pYCh$TL1 3. 说明:光源 &ZmHR^Flz U49#?^? HFr#Ql>g 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 @.PVUP 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 iL%Q@!ka 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 ?G48GxJ 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 ^WZcM#~TL 4. 说明:光学元件 J(%Jg nMniHB' wcdD i[E>i 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 I(cy<ey+e 位相延迟平板材料为N-BK7。 o
IUjd 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 zi-;7lT 透镜材料为N-BK7。 HH\6gs]u 其中心厚度与位相平板厚度相等。 B_^ ~5_0: Bbb_}y|CA w4S0aR:yL 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 xS4B"/ Jj~c&LxrO )<.BN
p 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 qB`-[A9HPe 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 {Q&@vbw' qMk"i@" 6. 分光器的设置 ,}("es\b 7lo`)3mB @+9x8*~S' /GzA89N( 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 IsaL+elq| 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 <`B4+:;w6 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 *bl*R'; Z/|oCwR 7. 合束器的设置 0X`sQNx f`8]4ms" 9^;)~ G 7 +RsZu 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 DE{tpN 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 muAI$IRR 36NENzK 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 rQ^X3J*` A,tmy',d" (BB&ZUdyv 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)。 ^!={=No] 应用示例详细内容 /EN3>25"# 仿真&结果 |C \%H R h)W?8XdM 1. 结果:利用光线追迹分析 -P+@n)?T6 <Ae1YHUY 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 sXD.*D 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 o3_dHbdI
z,6X{= 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 }b//oe7 1eg/<4]hA ` )9nBZ 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 W[5a'}OV 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 _I("k:E7 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。 i2a""zac #cN0ciCT' 3. 对准误差的影响:元件倾斜 5 A/[x$q
G_fP%ovh 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 \S[7-:Lu^ 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 Orb('Z,-3 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 c.-/e u^| 20 j9~+ 4. 对准误差的影响:元件平移 Q7 dXTS4H bN Ub 元件移动影响的研究,如球面透镜。 7^{M:kYC! 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 *rY@(| 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 aoLYw 9 DNARe!pK ?2Q9z-$ 5. 总结 e <Hbm 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 :8}iZ. *W'F6Hpu 4. 仿真 =hs
!t|(* 以光线追迹对干涉仪的仿真。 _\HMF z9@Tg=#i 5. 计算 \DP*?D_}? 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 SF$]{
X qIbp0`m 6. 研究 *z2G(Uac 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 kC=e>v ?tWcx;h:> 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 2v
^bd^]u: ubC(%Y_k 扩展阅读 ]9xuLJ) 41c]o<!=)j 1. 扩展阅读 gW{<:6}!* 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 X!} t`` L* k[Vc 开始视频 #~A (%a - 光路图介绍 g7($lt> - 参数运行介绍 V SJGp` - 参数优化介绍 %9,: 其他测量系统示例: Vy]y73~ - 迈克尔逊干涉仪 Fai_v{&?
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