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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 @`
Pn<_L : 8>zo 应用示例简述 _4)
t Uv[a
~' 1. 系统说明 oQh;lb >
"rM\ Q 光源 1@{ov!YB] — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) kSEA 元件 VRY(@# q — 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 |sr\SCx 探测器 K_Y{50# — 干涉条纹 *JX$5bZsI 建模/设计 }iDRlE, — 光线追迹:初始系统概览 ,=C ipL9] — 几何场追迹加(GFT+): ){P`-ZF 计算干涉条纹。 |-vyhr0 分析对齐误差的影响。 MF.!D;s 9~j"6wS 2. 系统说明 V0m1>{ R5QW4i9
参考光路 xib}E[-l#  6!0NFP~b 3. 建模/设计结果 En7+fQ 5!9y nIC+>
!-T#dU 4. 总结 32+N?[9
* H#GR*4x 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 h(nE)j p&Nav,9x 1. 仿真 f5bX,e)! 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ApSseBhh 2. 计算 %LC)sSq{H 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 W:n\,P 3. 研究 )x[=}0C 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 l2W+VBn6 bS:$VyH6 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。 jo"+_)] <hy!B4
应用示例详细内容 &/uakkS 系统参数 =3hJti9[ 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 M6cybEk`
PC@HNto{ 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。 =>Ae]mi7 Us "G X_ 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 R-n%3oh 1G`5FU 2. 说明:光源 sR PQr? moVf(7 :W&klUU" 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 :.H@tBi*E 因此,相干长度大于1m r{yIF~k@ 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 8z=o.\@ 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 D.AiqO<z P
>0S ZP
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.8x@ hHw1<! M 3. 说明:光源 )I<VH+6 A+Je?3/. X+emJ&Z$@ 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 K'e!BZm6Q 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 zXGI{P0O 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 &C,]c#-+ 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 rf$[8d 4. 说明:光学元件 %E,-dw !Y^$rF-+ {XhpxJ__ 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 VasQ/ 位相延迟平板材料为N-BK7。 .q]K:}9!\ 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 Jz;`L3m 透镜材料为N-BK7。 <0`"vPU 其中心厚度与位相平板厚度相等。 &U.y): >>J!| ,,9vk \ 5. 马赫泽德干涉仪光路视图
~|KMxY(: QBoX3w= `n|k+tsC 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)。 5hCfi 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 d9
8pv% &:+_{nc, 6. 分光器的设置 T?__ =g@hh)3wP Pt;\]?LVrD +xmZK<{< 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 wAb_fU&* 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 C$c.(5/O 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 p|*b] 36 [iSLn3XXRX 7. 合束器的设置 t^9q>[/d` 10/3 -)+ 0j/i):@ FUPJ&7+B 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 -gS/ 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 VxAR,a1+n {24Pv#ZG#^ 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图
D3 E!jQ1 ;#"`]khd 0$nJd_gW_ 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)。 KQqQ@D&n 应用示例详细内容 @1[LD[< 仿真&结果 b}q,cm Fn%:0j 1. 结果:利用光线追迹分析 ==j39 PsD]gN5" 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 :Ws3+OI'm3 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 V'?nS&,i /L[:C=u 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 g(;ejKSR IPE( CUw
9aH 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 I`KN8ll 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 e S
Fmx 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。 Bp6Evi vqxTf)ys 3. 对准误差的影响:元件倾斜 \J\1i=a-= QnOa?0HL/ 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 ~E`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°。 86} rz 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 \S2'3SDd/ d ly 0874 4. 对准误差的影响:元件平移 )I}G:bBa n:!J3pR 元件移动影响的研究,如球面透镜。 Y2D)$ 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。 C,z]q$4 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 W]*wxzf!5z FRF}V@~ rC*n Z* 5. 总结 /iQ>he~fy 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 i\eykYc, Rx<pV_|H, 4. 仿真 U&a]gkr 以光线追迹对干涉仪的仿真。 nMbV{h , Cw2+@7?| 5. 计算 G0&w#j 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 q
B2#EsZ ) D`_V.,W 6. 研究 ?3, * 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 LOYv%9$0*p (6+0U1[Iz 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 J)[(4R> 扩展阅读 tr} $82Po *ZEs5`x 1. 扩展阅读 5m3sjcp_ 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 Te13Af~ d16PY_ 开始视频 Te/)[I'Tn - 光路图介绍 s`2o\] - 参数运行介绍 Zn!SHj - 参数优化介绍 / L8=8 其他测量系统示例: \dMsv1\ - 迈克尔逊干涉仪 =w5w=qB
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