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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 m^%|ZTrwN7 >>[/UFC)n 应用示例简述 p5=|Y^g ! B
(/U3}w- 1. 系统说明 PMs z` !2CL1j0( 光源 *x~xWg9^ — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) vqslirC 元件 5lKJll^2: — 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 ;T]d MfO 探测器 .o%^'m"=D[ — 干涉条纹 }y%`)lz~ ; 建模/设计 b/$km?R — 光线追迹:初始系统概览 X C86-b)E — 几何场追迹加(GFT+): $VG*q 计算干涉条纹。 ,iNv' 分析对齐误差的影响。 {C`GW}s{4 |9xI_(+{kP 2. 系统说明 TG48%L D8{D[fJ;
参考光路 U8#xgz@  5 /",<1 3. 建模/设计结果 9DQ)cy Op.8a`XLt&
w"m+~).U 4. 总结 c97{Pu Rx07trfN 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 )'4P.>!!aQ %OR|^M 1. 仿真 Mvj;ic6iK 以光线追迹对干涉仪的仿真。 psh^MX)Q 2. 计算 \e=_
2^v!_ 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 9L0GLmLk1u 3. 研究 gC%G;-gm 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 A*h{Lsx; R9We/FhOY 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 #mR4fst dhg~$CVO
应用示例详细内容 -Ue$T{;RoH 系统参数 .D,p@4 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 h!@|RW&}qX mM.*b@d- 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 k;PAh>8 KAA-G2%M 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 j!~l,::$"X <>eOC9;VY 2. 说明:光源 ~\p]~qQ\K $\o{_?}1
@4d)R 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 zIC;7 5# 因此,相干长度大于1m UEs7''6RM 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 "@@I!RwA 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 ~9^)wCM+ ,&PE6hn
5S
Xn? c@[:V 3. 说明:光源 8*SDiZ {%)s.5Pfw
e:E0 "< 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 {_N,=DQ! 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 ~0$NJrUy 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 M}:=zcZ l 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 w&$d* E 4. 说明:光学元件 c$S{^IQ H~eRT1 mC&=X6Q] 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 (@X~VACT 位相延迟平板材料为N-BK7。 dF0,Y? 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 %98' @$:0 透镜材料为N-BK7。 &*G<a3Q 其中心厚度与位相平板厚度相等。 @J{m@ji{ "xcX'F^ \y6OUM2y 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 eAUcv`[#p H|ozDA f-6vLX\Vu 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 Rtb :nJ8 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 '[$)bPMHl GWsE; 6. 分光器的设置 M)*\a/6?{ ^Jb
H? c,so`I3rI 1}hIW":3Sr 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 UT~a&u 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 R(.}C)q3 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 -?]W*f A,i75kd 7. 合束器的设置 Vc^HVyAx@n Yw _+`,W ,Vd\m"K{ Nu8Sr]p 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 w6`9fX6{h 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。 ob+euCuJ %1pYEHn 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 #T`t79*N d]9U^iy %h1N3\y9i( 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)。 l4T7'U>` 应用示例详细内容 80A.<=(=. 仿真&结果 Y|8vO gTRF^knrY 1. 结果:利用光线追迹分析 aA7=q= L
lqM c 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Vcd.mE(t% 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 (}. @b|s 9nu3+.&P 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 Qf@I)4' q&C""!h^ **69rN 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 .q+0pj 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 </uOe.l>Q 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。 t|t#vcB aq7~QX_0G 3. 对准误差的影响:元件倾斜 >#ZUfm{k$ f#ri'&}c
: 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 04r$>#E 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 d[rv1s>i 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 O25lLNmO 3D?sL!W 4. 对准误差的影响:元件平移 UH7jP#W%= 54zlnM$ 元件移动影响的研究,如球面透镜。 !8`3GX:B_ 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。 5zON}"EC 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 \.M*lqI r$)w7Gk< n~VD uKn9 5. 总结 :[;hu}!& 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 fNGZ o E*i#?u 4. 仿真 iR"N13 以光线追迹对干涉仪的仿真。 r'gOVi4t1* qZ@s#UiB 5. 计算 C]Q8:6b 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 k4 F"'N !?Wp+e6 6. 研究 KZPEG!-5 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 SwZA6R& ~/j\Z 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 a22XDes= 3_A
*$ 扩展阅读 ! VjFW5'{ f 2l{^E#h 1. 扩展阅读 #m={yck * 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 tBpC: SG S6fb f>[ 开始视频 g}]t[}s1] - 光路图介绍 O$4yAaD
X - 参数运行介绍 QY= = GfHt - 参数优化介绍 #c2ymQm 其他测量系统示例: qWb+r - 迈克尔逊干涉仪 qx%}knB
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