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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 l5D)UO X.b8qbnq[ 应用示例简述 "<iH8MzZ 81Z;hO"~ 1. 系统说明 bv4umL / 1GYZ1iA 光源 6q^$}eOt — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) q%sZV> 元件 HPphTu}` — 分束器和合束器,消色差准直透镜系统,位相延迟器,待测球面透镜 JV~
Dly> 探测器 :9hGL — 干涉条纹 sT?{ 建模/设计 ~$y"Ldrp — 光线追迹:初始系统概览 Ja6 KO2}p — 几何场追迹加(GFT+): iwF_'I$#N 计算干涉条纹。 cO
J`^^P 分析对齐误差的影响。 DZqPCMz)^ FI^Wh7J 2. 系统说明 70qEqNoC mG1~rI
参考光路 M/ 64`lcb  0q5J)l: 3. 建模/设计结果 }#^Cj; ^5X?WA,Z99
KZ 5%q. 4. 总结 h`6 (Oo| ZVXPp-M 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 d27q,2f! V#Wy`
ce 1. 仿真 v6 5C
j2ec 以光线追迹对干涉仪的仿真。 s, Gl{ 2. 计算 e* [wF})) 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 s&$?m[w 3. 研究 PaKa bPY 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 JSB+g; :'T+`( 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。 p4P=T@: {.LJ(|(Mz
应用示例详细内容 5len}){ 系统参数 !Q>xVlPVu 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 Z1,rN#p9 >J;TtNE: 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。 ZS.=GjK |"}rdOV) 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 L -Q8iFW' Gsh9D 2. 说明:光源 `"=Hk@E :of([e|u6 <{W{
Y\_A> 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 q|ce7HnK 因此,相干长度大于1m Sn[xI9}O 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 |Z>-<]p9g 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 fizW\f8ai Y*BmBRN
E+Bc>xl@m 1i#y>fUj 3. 说明:光源 2q[pOT'k _WNbuk0 9JdJn> 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 syr0|K[ 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 sV#%U%un 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 qIJc\,' 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 i@9
qp?eb 4. 说明:光学元件 ir6aV|ea! $]LS!@ Rm R([zlw~B5 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 -L/%2 X 位相延迟平板材料为N-BK7。 H|aFs.S EQ 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 IFBt#]l0 透镜材料为N-BK7。 <Z.`X7]Uk 其中心厚度与位相平板厚度相等。 .'=S1|_( eZ:iW#YF )<HvIr(xr 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 `!cdxKLR d*|RFU fuj9x;8X0 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 5=V"tQ&d9U 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 %ap]\o$^4 ,<Cl^ ^a, 6. 分光器的设置 #[bosb!R -n7@r v/
Ge+o0K 3!9JXq%Hl 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 ovN3.0tAI 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 Ar\fA)UQ` 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 BPj?l '|gsmO 7. 合束器的设置 N/F_,>E fK:4jl-r b;
of9hY kL zjK]4 * 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 I'IFBVhaYn 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。 jUE:QOfRib <N<0 ?GQ 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 n=j)M Yp(0 XP5o hRXnig{;3 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)。 J t.<Z& 应用示例详细内容 7[=G;2< 仿真&结果 ,JI] Eij^ &PXT$x[i 1. 结果:利用光线追迹分析 *Z"cXg^ti \X\< +KU 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 D?y-Y
对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 dlvU=^G#G *
4J!@w 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 PI L)(%X U;3t{~Ym 9Avj\G 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 *-*V>ntvT$ 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 &L0Ii)Ns 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。 Up%XBA W\j'8^kI9 3. 对准误差的影响:元件倾斜 Q^<amM! q/:]+ 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 d(}?
\| 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°。 &(<>}
r 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 +h-% { t$qIJt$ 4. 对准误差的影响:元件平移 #O_%!7M{4 jhz*Y}MX 元件移动影响的研究,如球面透镜。 VS4Glx73 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。 =~D[M)UO| 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 N1Xg-u?ul# mKTF@DED 5vD\?,f E 5. 总结 m~;.kc 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 \6GNKeN 6{d?3Jk 4. 仿真 +uF}mZS^ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 5f_x.~ymA ~c&sr5E 5. 计算 r[):'ys,C 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 q/w5Dx|: 5G6 P p7[ 6. 研究 DMA7eZf'Hv 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 CC@U'9]bH 3W ]zLUn 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。 %gn@B2z vD2(M1Q 扩展阅读 }x$@j "<Di 1. 扩展阅读 C:&Sk\
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 vC&0UNe$ 8T.bT6 开始视频 C &@'oLr - 光路图介绍 '/D2d - 参数运行介绍 )M.g<[=^ - 参数优化介绍 ,c&t#mu*0 其他测量系统示例: U*N{H$ACuR - 迈克尔逊干涉仪 p4O[X\T
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