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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 ?Bo?JMV 0cHfxy3 应用示例简述 9ky7r;? +7,8w 1. 系统说明 o^3FL||P#r ^>C11v 光源 ev9;Ld — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) %BUEX 元件 Z&_y0W=t — 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 "`pNH' 探测器 D^Te%qnW — 干涉条纹 !; IJ 建模/设计 {P-xCmZ~Wt — 光线追迹:初始系统概览 {m[s<A( — 几何场追迹加(GFT+): 93j{.0]X 计算干涉条纹。 8{dEpV* 分析对齐误差的影响。 6?N4l ]l v?L 2. 系统说明 ZWO)tVw9G U4BqO
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参考光路 \K;op2  yL6^\x 3. 建模/设计结果 dL-i)F
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cFK @3a 4. 总结 t8QRi!\= ;j{7!GeKa 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ]4`t\YaT yGxv?%%2 1. 仿真 # ly@;!M 以光线追迹对干涉仪的仿真。 @Br
{!#Wf 2. 计算 OsQkA2= 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 d+;gw*_Ei 3. 研究 l4rMk^>> 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 7Y1GUIRa3 =. *98 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。 `0{ S3v kbYeV_OwM
应用示例详细内容 &SH1q_&BQ 系统参数 5u r)uz]w8 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 !nd*W"_gQ/ 03k?:D+5 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。 "X04mQn15 .Pe9_ZH$W 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 sYqgXE. ]N^*tO 2. 说明:光源 }s_hD`' {hQ6K)s wG1l+^p 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 -Fxmsi 因此,相干长度大于1m 9@K.cdRjQ 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 bUZ_UW 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 1D F/6y H6K`\8/SeN
S|em[D[Y^ rv>^TR*,! 3. 说明:光源 $bvJTuw ['q&@_d7 maNW{"1 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 cK@jmGj+ 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 c>HK9z{ 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 M6rc!K 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 3GH(wSv9\ 4. 说明:光学元件 D)Q)NI + H_WlYg- UG;Y^?Ppe5 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 $s\UL}Gc 位相延迟平板材料为N-BK7。 g5Z#xszj+ 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。
X[](Kj^`< 透镜材料为N-BK7。 WGu%7e] 其中心厚度与位相平板厚度相等。 kW@,$_cK =JS;;PzX[ +GF#?X0^ 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 71fk.16 e`K)_>^n# {Qv>q$Q 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 h3*
x[W 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 T ?Fcohz( "O[j!fG8, 6. 分光器的设置 (u3s"I
d CZ<~3bEF 5O/i3m26 S6d`ioi- 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 w
Y 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 dXHB # 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 laKuOx} S=`+Ryc 7. 合束器的设置 :1ecx$ A3N]8?D +|iYg/2 )E#2J$TD 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 :O<bA&:d 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。 hU]HTX'R DQ#H,\^< 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 YevyN\,}V! }A=y=+4j I){\0vb@ 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)。 {6 6sB{P 应用示例详细内容 z4#(Ze@u~_ 仿真&结果 g>rp@M #1 1NPo9 1. 结果:利用光线追迹分析 J7D}% vbx6I>\Y 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 [D-Q'"'A 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ?3ig)J,e[ aI(7nJ=R 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 =<r8fXWZ ~\)qi= :A
%^^F% 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 RO;Bl:x4 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 =*qD4qYA 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。 \Ng\B.IQ *L6PLe 3. 对准误差的影响:元件倾斜 uwf
5!Z:> 9SlNq05G7 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 j*"3t^|- 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°。 Aa0b6?Jm 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 pLa[}= /-bF$)vN 4. 对准误差的影响:元件平移 4(}J.-B W?yd#j 元件移动影响的研究,如球面透镜。 Y2B&go 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 )VL96 did 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 dkgSvi :! g4`Kp;}&' iovfo2!hD 5. 总结 ~ ~uAc_ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 >Vy>O&r NK|? y 4. 仿真 ^ -FX 以光线追迹对干涉仪的仿真。 5D M"0 T=hh oGn 5. 计算 C%*k.$#r! 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 O#wpbrJ O }9KJU 6. 研究 (b?{xf'G 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 L
%ip> 8+]hpa,q 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。 3lV^B[$ +`7KSwa 扩展阅读 yC
77c= @(P=Eh 1. 扩展阅读 8WE{5#oi 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 zR!o{8 ?JL7=o
X 开始视频 y/e2l - 光路图介绍 ^F?&|clM/ - 参数运行介绍 =@TQ>Qw%b - 参数优化介绍 GgaTn!mJt 其他测量系统示例: D\<y)kh - 迈克尔逊干涉仪 | mu+9
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