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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_=WX_h $ P\<:.8@$S 应用示例简述 yz=X{p1 a!-J=\>9 1. 系统说明 FKu8R%9xn% {>9ED.t 光源 FKz5,PeL — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) rQ_@q_B. 元件 kltW
— 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 7pciB}$2 探测器 6hv.;n}; — 干涉条纹 g#^MO]pY 建模/设计 zBTW& — 光线追迹:初始系统概览 3\Q 9>> — 几何场追迹加(GFT+): ;H.V-~:P) 计算干涉条纹。 mfaU_Vo& 分析对齐误差的影响。 ^r(My} _8
|X820 2. 系统说明 9A} * r{9fm,
参考光路 ^bfZd  wW1\{<hgr 3. 建模/设计结果 xk%
62W e@anX^M;
oD9n5/ozo 4. 总结 htR.p7&Tn :op_J!; 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 3]*1%=~X/ ByJPSucD 1. 仿真 3N|z^6`# 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ZIc.MNq 2. 计算 2~?E' 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 ){"?@1vP 3. 研究 OQB7C0+ & 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 OM&GypP6& vQK/xg 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 ]lBCK !Kg']4
应用示例详细内容 qx[c0X! 系统参数 z<vh8dNl 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 aE9Y
|6 3dj|jw5 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 bNVeL$' !=,Y=5M, 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ">z3i`#C' jJNCNH*0 2. 说明:光源 D\-\U
E/ -LszaMR} 2*V[kmD/3 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 bC1G5`v_D 因此,相干长度大于1m UWvVYdy7 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 ,_RNZ
sa;& 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 ?V^7`3F Coe/ 4!$M
rFQWgWD uoI7'
:Nv 3. 说明:光源 @|vH5Pi {XmCG%%L ]>VG}e~b 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 ~s'tr&+ 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 znwKwc8, 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 % (y{Sca 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 ;x/eb g
4. 说明:光学元件 @nY]S\if 0>N6.itOz N8dxgh!, 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 !
I0xq" 位相延迟平板材料为N-BK7。 UE.kR+1 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 _o$jk8jOjW 透镜材料为N-BK7。 CC`_e^~y=F 其中心厚度与位相平板厚度相等。 bPU
i44P ,dCEy+ i#`q<+/q 5. 马赫泽德干涉仪光路视图
8'8`xu$ l\*9rs:! *c94'T cl 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)。 S-7&$n 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 .PUp3X- Ptv'.<- 6. 分光器的设置 W-n4wIj" Ec@n<KK# p2i?)+z 73D<wMgZF 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 Lz'VQO1U= 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 w31Ox1>s 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 1*TbgxS~W Z,.Hz\y1D 7. 合束器的设置 ^!&6=rb E=p+z"Ui GBbnR:hM a4__1N^Qj 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 67II9\/ 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 T`ibulp 05`"U#`: 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 64zOEjra -Lh7!d [8i)/5D4 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 g4[VgmhJ 应用示例详细内容 E[]5Od5# 仿真&结果 #hZ$;1. =1l6(pJ 1. 结果:利用光线追迹分析 E+]9!fDy< _F;v3|`D@< 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 0Ds3wNz 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ?BnU0R_r] Fz%;_%j 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 X g6ezlW y>P+"Z.K%} I+8n;I)]X 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 ^a4z*#IOr 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 Pb#M7=J/ 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。 z~
cW, t;e&[eg 3. 对准误差的影响:元件倾斜 t<!;shH,s kOYUxr.b 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 &0F' Ca 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°。 to'7o8Z 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 u5(8k_7 *VZ|Idp 4. 对准误差的影响:元件平移 ?l0eU@rwQ &]nx^C8V; 元件移动影响的研究,如球面透镜。 c{1;x)L 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。 HC%Hbc~S_Q 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 7zb^Z] e5|lz.o; ?h= n5}Y 5. 总结 :!%V Sem 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ?Y( k{}> *pCU 4. 仿真 oJ74Mra 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ->sxz/L 3e_tT8 5. 计算 `\kihNkJn3 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 s^wm2/Yw O$,Fga 6. 研究 \i%'M% 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 va6Fp2n<1* [FO4x` 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 pHV^Kv# /eF@a! 扩展阅读 -*C
WF|<G Kxr@!m" 1. 扩展阅读 aSzI5J]/= 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 v@_1V C= ~c`V5>r 开始视频 *]$B 9zVs! - 光路图介绍 36"n7 - 参数运行介绍 ar3L|MN - 参数优化介绍 e97G]XLR 其他测量系统示例: Fc~G*Gz~Z| - 迈克尔逊干涉仪 jm}CrqU
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