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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 s!ZW'`4!z "6N~2q,SW 应用示例简述
ml.;wB| ~r^5-\[hZ 1. 系统说明 $54=gRo^ 0<@KDlF 光源 6I>5~?# — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) U2V^T'Y[ 元件 %gu$_S — 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 :%#r.p"6x 探测器 rjL?eTU"s — 干涉条纹 +K;Y+
K&;2 建模/设计 /*AJr — 光线追迹:初始系统概览 Nxb\[ — 几何场追迹加(GFT+): +z|UpI 计算干涉条纹。 hA*Z'.[ 分析对齐误差的影响。 qsihQd >H}jR[H' 2. 系统说明 :YqQlr\ Er"R;l]xJ
参考光路 (@ fa~?v>@  VJN/#
3. 建模/设计结果 &^&$!Xmu9 7k[pvd|L
q*[!>\Z8 4. 总结 )d}H>Qx= v`S2M 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 rToaGQh SbS$(Gt#Bv 1. 仿真 & =73D1A 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ?aFr8i:)M 2. 计算 dUoWo3r= 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 4[TS4p 3. 研究 %1\v7Xw{9 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 X-kXg)!Bg ;Y'8:ncDn 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。 %/l-A
pu -uA 3Y
应用示例详细内容 .4Qb5I2# 系统参数 s,
n^ 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 1l/AKI(! }_{y|NW 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。 Nfv="t9e m$fQ `XzU 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ,
Aq9fyC% (9mbF%b 2. 说明:光源 6FL?4>MZ
R=-+YBw7/ #V.ZdLo( 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 |7 &|> 因此,相干长度大于1m `"a? a5]k 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 C=N!z 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 m`hGDp3 2E$^_YT
C
&Nc[$H7< }m6f^fs} 3. 说明:光源 NWEhAj<w 7\IL 3A-*vaySV 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 7MY)\aH 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 t]s94 R q 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 i=oTg 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 f:]u`ziM 4. 说明:光学元件 Z6
;Wd_ ;\N79)Gk (O$}(Tn 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 -Q6(+(7_| 位相延迟平板材料为N-BK7。 k+FMZ,D| 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 'gCJ[ ce 透镜材料为N-BK7。 =0,|/1~ 其中心厚度与位相平板厚度相等。 5XDgs|8 pvlDjj} yahAD.Xuo@ 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 o`idg[l. FJ{=2]x| Zr=ib 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)。 C
8N%X2R 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 |2O')3p"9 j(j#0dXLh 6. 分光器的设置
Nj+a2[ IXnb]q. yq?]V7~ G~"z_ ( 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 `M:DZNy, 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 6
Ew@L<v 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 cS4DN `?l3Ct* 7. 合束器的设置 GMl"{Oxo& }MP>]8Aq 1B 5:s,Oyj W RF.[R" 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 58: :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。 XIKvH-0& =~&VdPZ 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 {Ur7#h5 w8p8 ;@ `{[RjM` 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)。 SrF x_n 应用示例详细内容 e?b)p5g 仿真&结果 !scD|ti #AShbl jm+ 1. 结果:利用光线追迹分析 V C-d0E0 5MR,UgT 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 cMaOM}mS 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 <YH=3[ -jB3L: 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 "N 3)Qr QOH<]~3J A
(okv 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 8#w)X/ 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 ?F_)- 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。 3@_Elu {]^O:i" 3. 对准误差的影响:元件倾斜 ~Wei|,w'< 0mTr-`s 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 X%4Kj[I^ 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°。 I`T1Pll 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 Ab2Q
\+, 5wv fF.v 4. 对准误差的影响:元件平移 MLr-,
"gs -R
b{^/ 元件移动影响的研究,如球面透镜。 U\zD,<I9 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。 ]A^4}CK^< 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 F'FP0t!S VL\t>n lyv4fP 5. 总结 +.kfU)6@ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 d|lpec 3TS_-l 4. 仿真 g9~]s9 以光线追迹对干涉仪的仿真。 rS7)6h7(7 Dvc&RG 5. 计算 nL-K)G, 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 S\*`lJzPM x#*QfE/E(@ 6. 研究 !q'
4D!I 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 -1u9t4+` ~b)74M/ 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。 Mxl]"?z R[jEvyD>( 扩展阅读 b~w=v_[(I xfFg,9w8 1. 扩展阅读 yK%ebq] 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 lz<]5T| h@ ) 开始视频 \r{W - 光路图介绍 Qdf=XG5 - 参数运行介绍 t:)ERT") - 参数优化介绍 UbamB+QT 其他测量系统示例: S/tIwG
~e3 - 迈克尔逊干涉仪 wW>fVPr
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