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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 'vbc#_; @YH+cG| 应用示例简述 XZ/[v8 IB`>'~s&A 1. 系统说明 xwH?0/ ~Wp Gf, 光源 thqS*I'#g — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) @Fpb-Qd" 元件 cf7v[ZZ} — 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 DS-fjH\ 探测器 \i[BP — 干涉条纹 0iZGPe~ 建模/设计 n6(.{M; — 光线追迹:初始系统概览 ?~QIALA — 几何场追迹加(GFT+): _NcYI 计算干涉条纹。 ]O:N-Y 分析对齐误差的影响。 4TwQO$C AC.A'|"]i 2. 系统说明 tyDY'W\] D5an\gE
参考光路 =5sF"L;b  /V?H4z[G 3. 建模/设计结果 G3G6IP |Cdvfk
P=5NKg 4. 总结 Ce'pis %ObD2)s6:^ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 !tHt,eJy #2:a[
~Lf 1. 仿真 v[lnw} =m9 以光线追迹对干涉仪的仿真。 Q8MS,7y/ 2. 计算 XTDE53Js& 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 xc?}TPpt 3. 研究 {FI\~q 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 8)VgS&B~ dP>w/$C} 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 = zl=SLe K"2|[ 5
应用示例详细内容 G5tday~3 系统参数 jvVi%k 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 Y1dVM]l |8)Xc=Hz 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 f'6|OsVQ o/,NG U 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 * \HRw +cL &&L"&Rc 2. 说明:光源 _B,_4} E-1"+p -s$<Op{s 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 #ycL'T`X% 因此,相干长度大于1m 9zgNjjCl] 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 :o"8MZp 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 <3hA!$o~ 1'G8o=~
J`#`fX !6w{(Rc(C 3. 说明:光源 Icp0A\L@ y7<&vIEC Pj7gGf6v 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 *(cU]NUH_ 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 eFTX6XB:i 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 WP-jtZ?!" 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 &B!%fd.' 4. 说明:光学元件
P
,K\ tiLu75vj KIL18$3J 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 v\ZBv zd 位相延迟平板材料为N-BK7。 ?kt=z4h9( 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 he)ulB 透镜材料为N-BK7。 9e<Zgr?N 其中心厚度与位相平板厚度相等。 Xz;b,C&*t #1$}S=8*f d^39t4 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 fo\\o4Qyh yZSvn[f Z{{t^+XG 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)。 ${U6= 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 [V@yRWI dDKqq(9(` 6. 分光器的设置 gZ(O)uzv rbk<z\pc R9.HD?H@ ZHy><=2 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 ^i<}]c_|f 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 > zL|8f 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 {e]NU<G , Sb^
b)q" 7. 合束器的设置 F(CRq`
7o{*Z 7;HUE!5,^l w)S; J,Hv 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 wL<j:>Ke[3 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 R'EW7}& sT<{SmBF 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 =|y|P80w -
8syjKTg 3kLOoL? 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 Riql,g/ 应用示例详细内容 X}apxSd" 仿真&结果 >rwYDT#m] ,L-C(j 1. 结果:利用光线追迹分析 ez0 \bym ",Wf uz 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 U5rxt^ 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 v+tO$QZ` 8Nvr93T, 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 a!.!2a&t vug-n 8 < EXWWrm 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 Am7| / 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 fH!=Zb_{8 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。 -]&<Sr- DN|vz}s 3. 对准误差的影响:元件倾斜 SY6r 8RK r"]Oe$[# 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 \|!gPc%s 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 luF#OP C 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 s<{GpWT8 gY\mXM*^ 4. 对准误差的影响:元件平移 >H?uuzi Ao!=um5D J 元件移动影响的研究,如球面透镜。 ~}%&p&
p 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 ork|yj/A 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 x=3I)}J(kn N K"%DU< gCwt0) 5. 总结 SbJh(V-pr 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Qy%xL9 vUfO4yfdg 4. 仿真 oF&IC
j0 以光线追迹对干涉仪的仿真。 t!savp q5gP~*? 5. 计算 `g8tq 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 cV(H<"I >;.* 6. 研究 mE_iS?1 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 /p[y1
jrdtd6b} 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 i\Q":4 ,|QU] E
@ 扩展阅读 [R$liN99z; .)nCOwR6p 1. 扩展阅读 a5I%RY 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 *hl<Y,W( ^B6`e^< 开始视频 .n=xbx:= - 光路图介绍 ^X(_zinN" - 参数运行介绍 rX)o3>q^? - 参数优化介绍 (aBP|rxg 其他测量系统示例: }(rzH}X@ - 迈克尔逊干涉仪 h?3f5G*&H
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