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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 Qa?QbHc '#f?#( 应用示例简述 WguV{#=H {G.{ad 1. 系统说明 N7B}O*; m/N(%oMWB= 光源 ^K>pT}u — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) N[{]iQ 元件 2V< # Y — 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 :wCC^Y] 探测器 R7t
bxC — 干涉条纹 ]Hj`2\KD.d 建模/设计 0C7" 3l — 光线追迹:初始系统概览 9oD#t~+F4 — 几何场追迹加(GFT+): ;S=e%:zb 计算干涉条纹。 Y;PDZbK3 分析对齐误差的影响。 |Kn^w4mN EM~7#Y 2. 系统说明 k7[)g]u F~P/*FFK
参考光路 %w%zv2d  lMPbLF%_ 3. 建模/设计结果 qZc)Sa.S L%4tw5*N
'Sk6U]E~ 4. 总结 X)FQ%(H< LQ|<3] 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 .Px,=56$X otZ JY) 1. 仿真 {kv4g\a; 以光线追迹对干涉仪的仿真。 QD6Z=>?S 2. 计算 ~M(pCSJ[ 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 |O^V)bZmx 3. 研究 P:vX }V |[ 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 yO%VzjJhg 6q!7i%fK? 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 wf^cyCR0 ?##y`.+O
应用示例详细内容 OQ
0b$qw 系统参数 QTJrJD 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 p@`4 Qz DwQp$l'NfW 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 <`b|L9 O/'f$ Zj36 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 yA457'R1 )z|_*||WU^ 2. 说明:光源 7jD@Gp`" 3 eq7C]i
rH *GB$sXF 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 +# A|Zp< 因此,相干长度大于1m _qdWQFuM 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 HM;4=% 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 FkLQBpp(x :
,|=Q}
LjX&', ~6=Wq64 3. 说明:光源 bK6, saN> thR|h+B 1"N/ZKF-x 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 DB!uv[c 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 .kz(V5 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 h6K!|-Gq. 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 UEk|8yq 4. 说明:光学元件 |2tSUOZ &4a~6 }"!6Xm 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 Ji)%Y5F 位相延迟平板材料为N-BK7。
"`H=AX0 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 4"`=hu Q 透镜材料为N-BK7。 @|JPE%T 其中心厚度与位相平板厚度相等。 aA!@;rR<yU eU<]h>2 gogl[gHO 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 EVby 9! :cIu?7A 0EF,uRb 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)。 _&6juBb 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 O p! YLr%vnO*NS 6. 分光器的设置 hPNQGVv PkZf(=-X
50O7= pb $ An<P 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 c=uBT K* 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 _oYA;O 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 m7bn%j-{$f VhJyWH%( 7. 合束器的设置 hv_pb#1Ks l[ZQ7$kL 0D W'(#` T/X?ZK(T 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 1VPfa 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。 ^$T!@+: M,=@|U/B 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 2xz%'X% wjw<@A9 ]-+.lR%vd9 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 o>QFdx 应用示例详细内容 Es ZnGuY 仿真&结果 Gh chfI. +)''l 1. 结果:利用光线追迹分析
.jrR4@ @8x6#|D 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 %$!R] B) 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 T5X'D(\| HT1dvC$COo 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 HCn]# EzeDShN=J 7o 83|s.Bm 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 VAG+y/q 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 HnYFE@Nl:U 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 (,)vak&t _sCJ3ZJ 3. 对准误差的影响:元件倾斜 (qq$y
#$ Q'%5"&XFD 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 (tz_D7c$F 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 +h9l%Pz 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 ?AM8*w k(vEp] 4. 对准误差的影响:元件平移 Q,`2DHhK olQ8s* 元件移动影响的研究,如球面透镜。 `!>dbR&1 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 7T(OV<q;# 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 j@_) F^12 \w@_(4")Qb BafzQ' 5. 总结 cM7k) { 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 Y|qixpP M
b /X@51 4. 仿真 U!-+v:SF 以光线追迹对干涉仪的仿真。 2
vJ[vsrFv #Ot*jb1 5. 计算 IP4b[|ef 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 *Yk8Mj^_h %JA&O 6. 研究 <:yq~? 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 1p"EE~v 2ZzD^:V[} 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分。 Cx3m\
\c -aeo7C 扩展阅读 {-7yZ]OO$ q9]^+8UP 1. 扩展阅读 :Kc0ak)<n 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ]OCJ~Zw +]~w ?^h 开始视频 A(@gv8e[H^ - 光路图介绍 'rq#q)1MT - 参数运行介绍 *e"GQd? - 参数优化介绍 p31rhe 其他测量系统示例: g KmRjK - 迈克尔逊干涉仪 22|M{
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