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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 ]x8^s y*0bHzJ 应用示例简述 l ~kxt2& ijOUv 6=- 1. 系统说明 -/*-e
/+b d[;S n:B 光源 h[b;_>7 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) ^a#Vp 元件 y, @I6 — 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 PJA%aRP,: 探测器 ~mP#V — 干涉条纹 S
'S|k7Lp 建模/设计 1K.i>]}> — 光线追迹:初始系统概览 ~:~-AXaMT — 几何场追迹加(GFT+): @iWql*K;m 计算干涉条纹。 -$WU-7` 分析对齐误差的影响。 *^e06xc: 0l=g$G
\% 2. 系统说明
pbM~T(Y8 dY'/\dJ
参考光路 RwJ#G7S#  2{:bv~*I0F 3. 建模/设计结果 #!(OTe L Y -%g5
.\ K0+b; 4. 总结 [}Vne;V eT* )r~ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 kXK D>."E* b2]1Dfw 1. 仿真 Loo48 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ^t,sehpR:l 2. 计算 ?*lpu 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 y,e#e` 3. 研究 5xKo(XNp 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 |zhVl VL4ErOoZ 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。 >Z@^R7_W ,U':=8
应用示例详细内容 Q'xZ\t 系统参数 's#"~<L^e 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 l>p S23 qXC>DGy 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。 Plpt7Pa_ $*a'[Qot# 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 >Wvb!8N |]FJfMX 2. 说明:光源 y!JZWq%= KtH-QQDluj GR6BpV7 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 $]O;D~ 因此,相干长度大于1m :ZrE/3_S 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 AY3nQH
在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 hS(}<B{x! #J&45
Reci:T(_ mhTi{t_fHM 3. 说明:光源 HAa$pGb <*I%U] %^1@c f?. 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 =P>c1T1- 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 Wl!|+- 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 'Bul_D4B 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 )y8 u+5^ 4. 说明:光学元件 9&(d2 o\ss zl~`> 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 zg)-RCG 位相延迟平板材料为N-BK7。 L{XNOf3 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 gr]:u4} 透镜材料为N-BK7。 ^B)iBfZ 其中心厚度与位相平板厚度相等。 mWhQds6 rmVF88/; -1^dOG6* 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 YXeL7W ue?e}hF R`%C]uG 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)。 e}V3dC^pU 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 aE]/w1a GJ1ap^k 6. 分光器的设置 ~o"VZp !aylrJJ >\J({/ #O Pr|:nJs 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 /da5" 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 Q[5j5vry 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 }r%Si xV]eEOiLM 7. 合束器的设置 lt:xN?--A? k(<: ="yN4+0-p Ab|
tE5% 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。
RXo!K iQO 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。 <m") 2dJ 4$HU=]b6Tf 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 . \/jy]Y vUlGE v$H=~m 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)。
OHEl.p]| 应用示例详细内容 HLD8W8 仿真&结果 -eZ$wn![ |Z), OW 1. 结果:利用光线追迹分析 e7T}*Up `>.^/SGu>? 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 gd#j{yI/Xf 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ]VuB2L[D 2h_XfY'3pX 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 \w;d4r8x R&lJ& SgC aicvu(%EE 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 _zuaImJ0o 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 c/K:`XP~ 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。 ]g/:l S4 uItzFX* 3. 对准误差的影响:元件倾斜 A }(V2 &?(<6v7 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 %MA o<,ha 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°。 Z4&,KrV 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 *9XKkR<r [2WJ];FJ 4. 对准误差的影响:元件平移 CrvL[6i //x^[fkNq) 元件移动影响的研究,如球面透镜。 ]RBT9@-:U 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。 1KHFzx, 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 5mtsN# G}|!Jdr -[h2fqu1 5. 总结 C[4{\3\Va 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 }fS`jq; `f|Gw5R 4. 仿真 bi@z<Xm% 以光线追迹对干涉仪的仿真。 t\\oGH 3Ygt! 5. 计算 -@I+IKz 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Q+i u0o}rA 6. 研究 ls;!Og9 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 ;?q>F3n y Tb OBl 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。 3dl#:Si \H^A@f 扩展阅读 3QD+&9{D 6bE~m<B\` 1. 扩展阅读 kWSei3 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 P(Gv|Q@ cZb5h 9 开始视频 E"/r*C+T - 光路图介绍 }ldOxJSB? - 参数运行介绍
*v}3So - 参数优化介绍 4qYT 其他测量系统示例: z1AYXW6F - 迈克尔逊干涉仪 o/J2BZ<_<
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