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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 -T 2~W! -E6J f$ 应用示例简述 sk~ za -Uzc"Lx B 1. 系统说明 Ok*VQKyDLH ?68$3; 光源 c =jcvDQ6W — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) ]#vWKNv:; 元件 chKF6n — 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 |VTWw<{LX 探测器 >BJ2v=RA — 干涉条纹 M_qP!+Y 建模/设计 +]A+!8%Z — 光线追迹:初始系统概览 5tN%a>D% — 几何场追迹加(GFT+): B1x'5S;Bq 计算干涉条纹。 $eK8GMxZ# 分析对齐误差的影响。 nsZDZ/jx ^:qpa5^" 2. 系统说明 :[A?A4l D_O 5k|-V
参考光路 7J0 ^N7"o  'wCS6_K 3. 建模/设计结果 )W[KD,0+j 5JQd)[Im
3Qqnw{* 4. 总结
HT{F$27W '
%bj9{(0 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 p3V9ikyy UeMnc 5y 1. 仿真
g|tNa/ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 !JT<(I2 2. 计算 "
7l jc 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 p6<E=5RRd1 3. 研究 &i4
(s%z# 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 zi?qK?m j)6@q@P/ 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 p+u{W"I` ph Wc8[Q
应用示例详细内容 =_#ye}E 系统参数 #]?,gwvTf 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 ,$hQ(yF $-C6pZN(X 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 (1j(*
?2 ;s}-X_O< 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 I>N-95 Iu=pk@*O 2. 说明:光源 y}(_SU [VfLv.8w B|$\/xO 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 V/QTYy1 因此,相干长度大于1m ,gAr|x7_ 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 yrxx+z|wR 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 ?TL2'U|M ]=$-B
x]yHBc iqU.a/~y 3. 说明:光源
y)N.LS &* V0( &%_y6}xIw 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 S*~Na]nS0 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 LM'*OtpDG 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 zJB+C=]D7H 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 :Olj 4. 说明:光学元件 ~Mg8C9B?%3 @B>%B EC Ymrpf 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 @O @|M' 位相延迟平板材料为N-BK7。 \K4CbZ,. 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 "K4X:|Om" 透镜材料为N-BK7。 t<KEx^gb 其中心厚度与位相平板厚度相等。 D7Rbho< ie$fMBIq <.y^ 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 p ] $ TkoCyD9 @=aq&gb 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)。 ;6\Ski0=l 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 tZJ
9}\r ~'PS| 6. 分光器的设置 tyGnG0GK 0X S' v,| #nMP(ShK *y[~kWI 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 =8VJ.{xy_e 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 ^<5^9]x 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 f|[5&,2< c'wU O3S 7. 合束器的设置 sDh6 Uk ' /@!"IXz ?tal/uC a#^4xy: 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 LcQ\?]w`] 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。 _UbR8 o^.s!C%j 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 TF([yZO' OU
Yb- 4*ty&s=5OJ 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)。 w~FO:/ 应用示例详细内容 A%sxMA!K, 仿真&结果 K\%"RgF@& ZPG8q
1. 结果:利用光线追迹分析 ="[+6X ]cO$ E=W 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 JY,l#?lM{ 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 []]LyWk (*^E7
[w 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 0UAr}H.: ^Qb!k/$3y Pq_ApUZa 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 1>O0Iu 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 h19.b:JT 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 HN&vk/[ fPuQ,J2= 3. 对准误差的影响:元件倾斜 V'|g tX2>a 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 y O9pEO|W 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 -<VF6k< 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 zj$Z%|@$ EXM/>PG 4. 对准误差的影响:元件平移 !nD[hI8P `S!uj <- 元件移动影响的研究,如球面透镜。 3T#3<gqM[ 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。 @5nkI$>3z 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 p44uozbK ~'YSVx& ) W9V=hQ2 5. 总结 K|' ]Hje\ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 98%a)s)(a ^O\1v 4. 仿真 l9Cy30O6 以光线追迹对干涉仪的仿真。 cF>;f(X XS~w_J#q 5. 计算 9%hB 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 f\%X7. :$@zX]?M 6. 研究 kO\&mL&
qD 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 x+j/v5 mjJlXA 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。 7!d<>_oH oGjYCVc 扩展阅读 |r*1.V( Lm2cW$s 1. 扩展阅读 N
pIlQaMo4 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 q\b9e&2Y ~#xs
`@{s 开始视频 ZCq\Zk1O& - 光路图介绍 K^p"Z$$ - 参数运行介绍 ^|axt VhMO - 参数优化介绍 m>m`aLrnb 其他测量系统示例: Sf8Xj|u - 迈克尔逊干涉仪 fwGz00C/U
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