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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 B(Er/\-@U 5aNvGI1 应用示例简述 kc<5wY_t k\IdKiOj!D 1. 系统说明 v1=N?8Hz1 8WC_CAP 光源 S84S/y — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) 2.'hr/. 元件 rA}mp] — 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 kt+h\^g 探测器 v7,- Q* — 干涉条纹 Ok<,_yh 建模/设计 e@iz`~[ — 光线追迹:初始系统概览 yw{r:fy — 几何场追迹加(GFT+): O+]'*~a 计算干涉条纹。 ay]l\d2!3 分析对齐误差的影响。 35 L\ tToP7q^ 2. 系统说明 @mb' !r w:x[kA
参考光路 N1"p ;czK  ^tIYr<I 3. 建模/设计结果 N:~4>p44[ JL>DRIR%NV
|(CgX6 l3 4. 总结 Q\N >W+d A(H2Gt
D 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 l gZ9*@d ct<XKqbI 1. 仿真 Ihv@2{*(b 以光线追迹对干涉仪的仿真。 _9q byhS7 2. 计算 Q$sC%P(y 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 c'mg=jH 3. 研究 `gyke2n 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 ;aD?BD__Z YMVi7D~;Q$ 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析。 &3 Ki ^Cvt^cI
应用示例详细内容 yr?X.Np 系统参数 hT `&Xb 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 ~z")';I| *`LrvE@t 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。 MWK)Bn 2
/*z5 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 Q)lD2 O+/{[9s 2. 说明:光源 Qvel#*-4 At
!:d3 #_UP}G$ 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 GG-b)64h` 因此,相干长度大于1m Zg0nsNA
此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 0AF,} &$ 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 BPm")DMo ynZEJKo
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>< P<k& 3. 说明:光源 /-t!)_zvw 2J%L%6z8~ Bj9FSKiH 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 9I$}=&" 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 b\zq,0% 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 )s4:&! 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 Xwjm T 4. 说明:光学元件 @ &rf?: a=x&sz\x zAvI f 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 o|c&$)m 位相延迟平板材料为N-BK7。 *uP;rUY 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 )8'v@8;- 透镜材料为N-BK7。 .F2"tt?' 其中心厚度与位相平板厚度相等。 \2#K { o4@d,uIw^ L; A#N9 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 lbw+!{Ch Z#[%JUYp' p_e x 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)。 1vCp<D9< 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 $G9E=wn )"|wWu 6. 分光器的设置 V$;`#J$\b N~or.i&a 9&<c)sS&B DYC2bs> 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 dS \n2Qb 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 0}'/p N> 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 :D>flZi x^Qij!mB% 7. 合束器的设置 hp}rCy|01 HM"(cB(n` A)d0Z6G` |Xd&aQ 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 gh"_,ZhZt 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。 ;i+(Q%LO FT}^Fi7 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图
=&qfmq U~c9PqjZ
YYkgm:[ 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)。 iU~d2R+ 应用示例详细内容 y] Cx[ 仿真&结果 zx"0^r} `$3P@SO" 1. 结果:利用光线追迹分析 cmaha%3d b
Hy<`p0 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 6+PP(>em 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 2Y=Q% : B1
"=ly 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 AJRiwP|H+ +yHzp U[#q"'P|l 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 *y>| 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 2fPMZ7Zd3 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。 )S_%Ip .=c@ps 3. 对准误差的影响:元件倾斜 g|!=@9[dv O9{A)b!HB 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 vha@YPC= 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°。 }yCgd 5+_ 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 $,T3vX]< Z \- 4. 对准误差的影响:元件平移 6|%HCxWO .+^o {b 元件移动影响的研究,如球面透镜。
"M]`>eixL 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 r1$x}I#Zv 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 mOYXd,xd uQW d1>
q0\$wI 5. 总结 $I/RN 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ,k/<Nv; @{8805Dp 4. 仿真 z7lbb*Xe 以光线追迹对干涉仪的仿真。 MK4CggoC 6[>Z y)P 5. 计算 83"C~xe?p4 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 t]pJt nL!nzA 6. 研究 N;e*eMFE 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 ,u>K##X\ kc:2ID& 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。 |n&EbOmgf rYr.mX 扩展阅读 rkWW)h(e cY*lsBo 1. 扩展阅读 <8/lHQ^\) 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 r.zJ/Tk Ehf{Kl 开始视频 jl4rEzVu - 光路图介绍 y<5xlN(+v - 参数运行介绍 Q /\Hc - 参数优化介绍 bpeWK& 其他测量系统示例: x;*KRO - 迈克尔逊干涉仪 tMy@'nj
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