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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 (;h]'I@ XT_BiZ%l5O 应用示例简述 4%j&]PASa1 _.06^5o 1. 系统说明 _?_Svx2 7\U1K^q 光源 I.e' — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) z(orA} [ 元件 .^.UJo;4G — 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[q-$8U 探测器 @4B2O"z` — 干涉条纹 Pjb9FCA' 建模/设计 7RD` *s — 光线追迹:初始系统概览 Q84KU8?d — 几何场追迹加(GFT+): A1ebXXD) 计算干涉条纹。 v|,H d 分析对齐误差的影响。 3Yj}ra} BK d( 2. 系统说明 v,i:vT\~ nLfnikw&
参考光路 S s`0;D1  M*S5&xpX 3. 建模/设计结果 u\.sS|$ \]OD pi
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8:xQPd?3 4. 总结 |b3/63Ri-0 VD#^Xy4% r 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ,m b3H -% fDfjP 1. 仿真 49zp@a 以光线追迹对干涉仪的仿真。 +li^0+3-' 2. 计算 -5ec8m8 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 "&+0jfLY+ 3. 研究 -<O:isB 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 `(a^=e5 ^ KjqS\< 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。
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应用示例详细内容 XbOL/6V ^[ 系统参数 j5)qF1W, 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 r#}Sy\ HYH!; 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。 5UM[Iz N+V-V-PVk 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 d?P
aZz{4 j&mL]'Zy 2. 说明:光源 =%
JDo E>1USKxn ]1[;A$7 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 W[m_IY 因此,相干长度大于1m E{ ,O} 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 }Tef;8d 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 F3'X ~EM];i
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.a ,'673PR 3. 说明:光源 .0|J+D o%5bg( L' pZ 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 6J*`<k/S 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 mC7Y * 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 HW G~m:km 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 }a1UOScO0 4. 说明:光学元件 W Q&<QVK O?WaMfS[1 !tdfTf$ 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 xVyUUzXs 位相延迟平板材料为N-BK7。 $OD5t5eTsM 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 &B4U) 透镜材料为N-BK7。 z Y|g#V- 其中心厚度与位相平板厚度相等。 <X |h* >cNXB7]E> u3:Q t2^S 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ka3Z5 S8RB0^Q7 1#<E]<='t 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 h;KK6*Z*$E 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 pQ Y> #U}U>4' 6. 分光器的设置 uLM_KZ @;}H<&" &^_(xgJL 03o3[g? 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 m4wTg
8LJ 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 Ol9fwd 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 )''wu\7A)'
,<^HB+{Wo 7. 合束器的设置 BfT, |q2lTbJ i)i)3K2 )X;cS}
yp 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 J\'5CG 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。 l%(`<a]VIB Xh"iP % 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 })lT fy F^z8+W NCFV 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:%s 应用示例详细内容 b,R'T+4[ 仿真&结果 Sp,Q,Q4 E$Pjp oQTf 1. 结果:利用光线追迹分析 vCSB8R -0da"AB 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 [?@wCY4= 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 XFTMT'9 x,gE$dNzy 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 az;jMnPpR5 \%Rta$O?S =awO63j> 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 wrYQ=u#Z 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 $3.vVnc 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。 m2CWQ[u cC^C7AAq^ 3. 对准误差的影响:元件倾斜 G5#}Ed4 .00=U;H%` 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 #6sC&w3 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°。 1`]IU_) 1B 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 pptM&Y LDEW00zL 4. 对准误差的影响:元件平移 ` ]P5, /cC6qhkp% 元件移动影响的研究,如球面透镜。 ^Lmc%y 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。 ,/`E|eG1G 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 Q!Ow{(| !LIfeL.4h 2HGD{;6>v{ 5. 总结 rk,1am:cg 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 R:OU>HsdX $l,Zd6<1q 4. 仿真 Ogke*qM 以光线追迹对干涉仪的仿真。 )6:]o&bZ #C1A5JE& 5. 计算 B UQn+;be 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 3zTE4pHzu+ Yuo1'gE+ 6. 研究 CQjZAv
不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 4^[}]'w afF+*\xXN 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 vdT+,x` "bR'Bt 扩展阅读 Sm$j:xw< 3P#+)
F~ 1. 扩展阅读 vDW&pF_eI> 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ]\RSHz AX!>l; 开始视频
r=DHt&x= - 光路图介绍 <L/M`(:=k - 参数运行介绍 ";_K x={ - 参数优化介绍 J7ktfyQ0W 其他测量系统示例: ,.oa,sku - 迈克尔逊干涉仪 S*CLt
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