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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 jFE1k(2e .k_>
BD]; 应用示例简述 S5%I+G3 )\xDo<@ 1. 系统说明 1]DPy+ 9YMD[H\}V 光源 rzl0*CR — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) *F4"mr|\ 元件 E2hy%y9Tp — 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 !Eqp,"ts7 探测器 htgtgW9
^P — 干涉条纹 F=T};b 建模/设计 H!H&<71- — 光线追迹:初始系统概览 7,^.h<@K — 几何场追迹加(GFT+): [unK5l4_! 计算干涉条纹。 \ytF@"7 分析对齐误差的影响。 S)n+E\c 6ct'O**k*& 2. 系统说明 ?.*^#>- Xyz w.%4c
参考光路 t9C.|6X  c3L)!]kB 3. 建模/设计结果 L
lNd97Z ?QbxC,& i
per$%;5E" 4. 总结 X npn{ WVa-0; 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 zyHHz\{ 3RbPc8($Y 1. 仿真 mFGiysM 以光线追迹对干涉仪的仿真。 6g6BE^o\ 2. 计算 &/\Q 6$a 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 U8||)+ 3. 研究 $2><4~T;|A 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 I1Jhvyd?$ +N3f{-{"Yo 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。 u`ezQvrcy D_)i%k\
应用示例详细内容 ]YF_c,Q 系统参数 bE6:pGr 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 5`3Wua '0jjoZ: 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。 3$~oQC 'xG:v)( 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 o<\uHr3 ~LG<Uu 2. 说明:光源 g><*qd?t @OB7TI_/
^U8^P]{R| 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 -Uj3?W 因此,相干长度大于1m NB.s2I7 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 qhQeQ 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 \46
'j. <rbzsn"a
"<=HmE-; tDj/!L` 3. 说明:光源 gK#G8V-, 8-_\Q2vG sI OT6L^7 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 =[D
'3JB 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 oNFvRb2Rd 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 U=vh_NHj 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 _@/nc:)H 4. 说明:光学元件 K1oSoD8c 1Y6DzWI vFx0B? 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 R[bI4|t 位相延迟平板材料为N-BK7。 -"}mmTa*< 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 MRb6O!$`C 透镜材料为N-BK7。 C?h}n4\B^? 其中心厚度与位相平板厚度相等。 huTWoMU gY/p\kwsj \-Ipa59U 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 tXg>R _\C
?}Y;/Lwx {+N7o7 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)。 %-Oo92tP 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 n%&+yg @ r G=>??k 6. 分光器的设置 '>U&B} XnNU-UCX ^)i1b:4 [6}>? 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 277Am*2 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 6b7SA, 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 U:+wt}-T" ZmKxs^5S 7. 合束器的设置 ,5Nf9z!hk( c-".VF T8US` MZ w\{oOlE 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 cP,bob] 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。 --BS/L- ^E}};CsT 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 2(s-8E:
V'm4DR#M n/vKxtW 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)。 ;%V)lP "o 应用示例详细内容 Dqg~g|(Q< 仿真&结果 K)_DaTmi) >oasA2S 1. 结果:利用光线追迹分析 P; DGs]PF
WgayH 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 "qxu9Hg! 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 N799@:. i&',g 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 E5`KUMZkq J<27w3bs~p [W,} & 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 TZ>_N;jTZ 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 Fo$'*(i 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 )|Xi:Zd5> T$vDw|KSVP 3. 对准误差的影响:元件倾斜 ^R;rrn{^ x17K8De 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 /AhN$)(O 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°。 l
4e`-7 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 s:f%=4-7 rc ()Eo50 4. 对准误差的影响:元件平移 %5rC`9^ (n
{,R 元件移动影响的研究,如球面透镜。 ~Jlo> 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。 Unc_e 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 'A)r)z{X S*9qpes-m| aA3KJa 5. 总结 n"dYN3dE 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 SM1[)jZ- XPd@>2 4. 仿真 p*OpO&oodu 以光线追迹对干涉仪的仿真。 o5`LLVif5y f>kW\uC 5. 计算 ^!yJ;'H\ 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 dWDM{t\}\ +u|p<z 6. 研究 \
N;% 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 R\^XF8n6/ eR*y<K(d 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。 +#=l{_Z,ZJ '3eL^Aq 扩展阅读 4y|%Oj 9:1[4o)~ 1. 扩展阅读 Mlm dfO%Y 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 R}J}Qb }[c,/NH 开始视频 @?YO_</ - 光路图介绍 8P[aX3T7G - 参数运行介绍 A[6D40o - 参数优化介绍 AttS?TZr 其他测量系统示例: e3!0<A[X - 迈克尔逊干涉仪 hUO&rov3@
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