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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 Ydd>A\v\; x~Esu}x7 应用示例简述 X QoT},C N[D\@o 1. 系统说明 It:QXLi; Xcpm?aTo 光源 b.u8w2( — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) &JQ@(w 元件 ;w&yGm — 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 _=M'KCL*) 探测器 [LEh — 干涉条纹 uEO2,1+ 建模/设计 >^)5N<t? — 光线追迹:初始系统概览 \EfwS%
P — 几何场追迹加(GFT+): >Ti2E+}[M 计算干涉条纹。 9^h%}> 分析对齐误差的影响。 K@u."eaD |ssIUJ 2. 系统说明 (+v*u ]w4 [";5s&)q
参考光路 '|R@k_nx z7}zf@Y-qv 3. 建模/设计结果 8qLgB
u! FSXX<
?cxK~Y\ 4. 总结 ;Z~.54Pf{d 0mi[|~x= 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 zi&d ;GEu.PdxB 1. 仿真 s5
'nWMo 以光线追迹对干涉仪的仿真。 !>);}J!e] 2. 计算 ( #"s!!b 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 NKh{iSLm 3. 研究 wef^o"aP 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 r/<JY5 4'=N{.TtO 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。 n\p\*wb QYb?;Z
应用示例详细内容 Oydmq,sVe( 系统参数 +B|X
k[ 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 ">&:(< 1@dx(_ 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。 ~J{{n_G{ TRok4uc 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 XFe7qt;% )t=u(:u] 2. 说明:光源 L=FvLii. Y-{BY5E. "kg$s5o 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 F}DD;K 因此,相干长度大于1m Y--8v#t 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 bD-Em#> 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 A+DYIS eV%bJkt. cTTE]ix] p>O< "X@ 3. 说明:光源 *?"{T;4u~O iRtDZoiD' zL}hFmh 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 jdf@lb=5l 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 I,3!uogn 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 4TE ?mh} 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 9?c ^~77 4. 说明:光学元件 -;-"i J0 eF1%5;" W _q4m7C< 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 x@}Fn:c!5 位相延迟平板材料为N-BK7。 @v=q,A8_ 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 Dd O' 透镜材料为N-BK7。 L:Eb(z/D 其中心厚度与位相平板厚度相等。 lM"7 Z e_-/p`9 mK4|=Q 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 jtY~-@* ;)a9Y? "6QMa,)D 增加消色差系统和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 1z:N$O_v 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 N|S xAg Q>ytO'v1 6. 分光器的设置 TMsoQ82 dhkpkt<G8 V5r7eC = h( n+y< 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 gVkI=J 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 Uk6!Sb 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?\ Y,+ 0&@pX~h: 7. 合束器的设置 >6+K"J-@ &N0|tn =rF8[Q0K I|z#Aoc 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 W
F<V2o{k 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。 ZRfa!9vl 7bS[\5 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 hM w`e .?RjH6W Z+(V \ 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)。 7d)' y 应用示例详细内容 {[*_HAy7 仿真&结果 1+($"$ZC&B edx'p`%d5 1. 结果:利用光线追迹分析 Kf~+jYobO +~O{
UGB= 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 F\bI6gj 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 GR
`ncI$z ze)K-6SKH 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 \S@6@UGv 9zd/5|W O]eJQ4XN< 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 'qE 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 taaAwTtk?A 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 n^#LB*q %WR"85 3. 对准误差的影响:元件倾斜 !3# }ZC2 8ZfIh 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 ZQA
C&: 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 Dj"=kL0 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 [)n}!5fE oW6<7>1M7 4. 对准误差的影响:元件平移 _B FX5ifK l&xD3u^G 元件移动影响的研究,如球面透镜。 .
*xq = 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 WEAXqDjM 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 p5VSSvV\K %Oqe7Cx>+ s;$TX30 4 5. 总结 >+8I =S 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 IQ~7vk() l}c2l' 4. 仿真 a@ }r[0O 以光线追迹对干涉仪的仿真。 4[ 0?F!% 'fFdqsXr 5. 计算 |/s2AzDD 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 JZxF)]^ tuV?:g? 6. 研究 (`?
snMc 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 5zna?(#} Qp&ySU8 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。 SJ^?D8
7#qL9+G 扩展阅读 6*33k'=;F X.9MOdG70 1. 扩展阅读 '$-,;vnP0 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ~ O=| v/] T<k1?h^7 开始视频 fhx:EZ:~ - 光路图介绍 =c^=Yvc7U - 参数运行介绍 kA=~8N - 参数优化介绍 L b;vrh;A 其他测量系统示例: E9 q;>)} - 迈克尔逊干涉仪 }(EOQ2TI
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