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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 R>R8LIZZc F-PQ`@ZNW 应用示例简述 H1-eMDe 9;R'Xo=y 1. 系统说明 89\DS!\x9 wAF<_NG# 光源 N'~l,{ — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) ;-6 元件 5LzP0F
U — 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 k%%0"+y#a 探测器 # b94S?dq — 干涉条纹 tFu"h1 建模/设计 ^~7ouA — 光线追迹:初始系统概览 0YO/G1O& — 几何场追迹加(GFT+): P~M<OUg 计算干涉条纹。 Ft 6{g
JBG 分析对齐误差的影响。 5DmW5w'p AI#.G7'O 2. 系统说明 dzs(sM= {8T/;K@
参考光路 PgdHH:v)  36UUt!}p 3. 建模/设计结果 4KB>O)YNg' +{L=cWA"
RiiwsnjC 4. 总结 Qm>2,={h q#\4/Dt 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 <g1=jG:7k 0bl 8J5Ar5 1. 仿真 nR8r$2B+t 以光线追迹对干涉仪的仿真。 U5ME`lN*` 2. 计算 xl ,(=L] 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 1C+d&U 3. 研究 >>%E?'9A 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 |syvtS{ |vtj0,[ 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。 OE=.@Ry" sw+vyBV)r
应用示例详细内容 HpIWH* 系统参数 ~_a$5Y 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 MJ<jF(_=
::sk) 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 _B7+n"t\r 2:G/Oj h&] 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 11?d,6Jl `y$@zT?j 2. 说明:光源 47!k!cHa L\xR<m<, ZKt`>KZ 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 >E9 k5 因此,相干长度大于1m Igh=Z % 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 Xx1e SX 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 zKfY0A R +%R{j|8#
a/xnf<(H 5#~E[dr 3. 说明:光源 =0mn6b9-=
=@!s[ }#2I/dn 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 rA /T>ZM 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 !md1~g$rN 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 `]F#j ]" 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 RMlx[nsq 4. 说明:光学元件 s[#_sR`y DFp">1@`PR }aL&3[>> 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 LoW}!,| 位相延迟平板材料为N-BK7。 t8.^Y TI 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 ny1Dg$ui2 透镜材料为N-BK7。 `t>:i!s/ 其中心厚度与位相平板厚度相等。 <xUX&J=; ^00C"58A 10CRgrZ 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 2 }rYH;Mx \m#{{SGm jD?*sd 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)。 R%"'k<`# 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 AbIYdFX B A`*Sx"~jdx 6. 分光器的设置 4e?MthJ> .V@3zzv\ !d&SVS^mo *BKIA 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 nw0Tg= P 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 O@a7MzJ 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 C);I[H4Yfw fvRqt)Ks 7. 合束器的设置 |xrnLdng0R '#>(JN5\ D!mx &O9 kV4,45r 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 J7wIA3.O 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。 \S>GtlQbn <sG}[:v 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 yC7lR#N8j0 a}[rk*QmZ e6Kyu* 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)。 _Zus4&' 应用示例详细内容 8|tnhA]~ 仿真&结果 @zT2!C?^L aa}U87]k 1. 结果:利用光线追迹分析 a~Yq0 d?`D JtxitF2 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 @_
Tq>tOr& 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 |}Z2YDwO/ 3[<D"0#}, 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 6foiN W+ ;_m;:< m}'!W`< 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 uG(XbDZZ1W 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 o@ @| 4
F 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。 LeYI<a@n@$ Ehq
[4} 3. 对准误差的影响:元件倾斜 j+Q+.39s-~ ,%U\@*6= 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 _7
^:1i~:. 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°。 y<PQ$D) 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 lqvP
Dz IGo+O*dMw 4. 对准误差的影响:元件平移 1V-si bE s3=slWY= 元件移动影响的研究,如球面透镜。 S7b7zJ8A 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 f<>CSjQ4c 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 T1;>qgp4b XoGOY|2`6 ie7P^:T|+ 5. 总结 )1f.=QZN^; 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 R,8Tt!n @#yl_r% 4. 仿真 63kZ#5g(Dw 以光线追迹对干涉仪的仿真。 S7j U:CLJ 9[h8Dy 5. 计算 3|D .r-Q 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 NG:
f>R omI"xx 6. 研究 h$p}/A 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 ON"p^o>/_? _O&P!hI 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。 _ o== *!yA'z< 扩展阅读 Bnw^W_ e^v\K[ 1. 扩展阅读 kb!W|l"PN 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 7Ac.^rv5 bjq.nn<= 开始视频 3U*4E?g - 光路图介绍 umt(e:3f5 - 参数运行介绍 v!AfIcEV - 参数优化介绍 ;8w
CQ 其他测量系统示例: DPfN*a-P( - 迈克尔逊干涉仪 y:k7eE"
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