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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 Xd5s8C/} )LIn1o_, 应用示例简述 `D
|/g; $/D?Vw:] 1. 系统说明 NWvIwt{ 7xv9v1[' 光源 YCh`V[0 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) k]5tU\;Yw 元件 NRJp8G Z%U — 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 ){w{# 探测器 #jrlNg4( — 干涉条纹 _^#eO`4" 建模/设计 *2->>"kh — 光线追迹:初始系统概览 oJr+RO — 几何场追迹加(GFT+): $ %MgIy 计算干涉条纹。 Z>bNU 分析对齐误差的影响。 A1-,b.Ni xZ P
SUEG 2. 系统说明 su%-b\8K 9!Q ZuZY
参考光路 h7q{i|5  g^(gT 3. 建模/设计结果 Cm)TFh6 bUm%#a
P>iZgv 4. 总结 O5-GrR^yt 5(J?C-Pk 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 452kE@=49 QrK%DN 1. 仿真 %p )"_q!ge 以光线追迹对干涉仪的仿真。 H
Eq{TUTr 2. 计算 pXO09L/nv 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 U|tacO5w` 3. 研究 [znN'Fg:" 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 'LPyh ;!f 6[k<&; 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。 ygIn6.p 3=sBe HL
应用示例详细内容 mz6]=]1w 系统参数 LxhS
9 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 5tpC$4m yP+<kv4 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 2}pZyS ~nU9j"$ 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 b.RU%Y#>\ rP7
QW)NF 2. 说明:光源 f;BY%$ 6_KvS ~k"b"+2 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 hQ<7k'V 因此,相干长度大于1m \XV8t|* 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 ~9FL]qo 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 "NLuAB.P EG t
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z~vcwiYAP "[?DS 3. 说明:光源 jOzXy Dq Yft [)id I*.nwV< 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 _|I8+(~) 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 4%~*} 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 TYGI
f4z 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 lL:!d.{ 4. 说明:光学元件 Itr4Pr ,Kj>F2{ JH]S'5X8K 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 GxD`M2 位相延迟平板材料为N-BK7。 (@XQ]S}L 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 @,.D]43 透镜材料为N-BK7。 GD.Ss9_h1 其中心厚度与位相平板厚度相等。 |;~=^a3?q qH4|k2Lm \;~Nj# 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 jdJTOT ;LP3 ) dk|S\ 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)。 i;9X_?QF 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 6?[P^{GpH G3^<l0?S 6. 分光器的设置 yZNG>1N D(']k? L$_%T ]>(pj9) 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 !hq*WtIk 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 |E?r+] 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 N!~]D[D SgxrU&:: 7. 合束器的设置 d"Zu10 I
m
I$~q' $?W2'Xm!V P#V!hfM 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 ^4$4x 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 hH5~T5?\ o+=wQ$"tP 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ;:
_K,FU r c[~S 7d%x 7!E 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)。 k/{WlLN 应用示例详细内容 wX}p6yyN 仿真&结果 Y}R$RDRL KHZ[drb6$ 1. 结果:利用光线追迹分析 [5L?#Y g=nb-A{# 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 lj}3TbM 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 7OmT^jV2 .kFO@: 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 G!$~'o%/ Z}!'fX." sPZwA0% 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 ,on]Fts 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 c|.te]!ds 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 ^,I2@OS d*s*AV 3. 对准误差的影响:元件倾斜 34!.5^T WcqR; Nm 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 QG?!XWz 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 -(?/95 Y 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 9pnOAM} bT 42G[x 4. 对准误差的影响:元件平移 5]I)qij
q }UsH#!9. 元件移动影响的研究,如球面透镜。 Q/?`); 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 gNP1UH4m 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 Ty&1R? <}[ !k< I[|Y
2i 5. 总结 BkB_?^Nv8 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 B,%6sa~I
p*lP9[7 4. 仿真 J@/4CSCR] 以光线追迹对干涉仪的仿真。 ^yB]_*WJ !Q|a R 5. 计算 ")MHP~ ? 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 t'eu>a1D [ K/l;Zd 6. 研究 T2Z$*;,>T 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移
:'Gn?dv| n~yHt/T 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。 -(TC' #3
E"Ame 扩展阅读
sG#O s .Xp,|T 1. 扩展阅读 TfZ M0Wz 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 L^t%p1R 3G4WKg.^ 开始视频 Hb*Z_s - 光路图介绍 uxL+oP0 - 参数运行介绍 D+uo gRS61 - 参数优化介绍 vaF1e:( 其他测量系统示例: " J9 - 迈克尔逊干涉仪 \wz^Z{U
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