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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 9B=1Yr[ % O%xpSYr 应用示例简述 0x ~`5h ="'- & 1. 系统说明 vq>l>as9O /_*>d) 光源 <lj\#'G3 — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) !re1EL 元件 [/$N!2'5 — 分束器和合束器,消色差准直透镜系统,位相延迟器,待测球面透镜 +EkW>$ 探测器 7&+Ys — 干涉条纹
10O$'` 建模/设计 K9|7dvzC: — 光线追迹:初始系统概览 {Uq:Xw — 几何场追迹加(GFT+): Gx'TkU= 计算干涉条纹。 >qh?L#Fk 分析对齐误差的影响。 2f,2rW^i rMp9jG@3 2. 系统说明 x_!ZycEa PJ
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参考光路 o@k84+tn(  zOB=aG?/ 3. 建模/设计结果 dR+1aY; M_|> kp
ROdK8*jL 4. 总结 $$1qF"GF #/
"+ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 lddp^ #f
4["&O=:d 1. 仿真 J/ W{/E>; 以光线追迹对干涉仪的仿真。 jd:B \%#![ 2. 计算 H%}IuHhN) 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 IIz0m3';+ 3. 研究 0rE(p2 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 nE|@IGH yL1CZ_ 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。 _[K#O,D, i::\Z$L";i
应用示例详细内容 thW< 系统参数 lMifpK 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 9|WV~ I021p5h| 通过使用这种干涉仪设置,可测量两完全相同光束线间的相对相移。 %2l7Hmp4H x\@*60o 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 (@sp/:`6 w4:\N U 2. 说明:光源 "!UVs+)] !<n"6KA. P0GeZ02] 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 ,,<PVTd 因此,相干长度大于1m d- E4~)Qy 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 !Pj/7JC0 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 @aG&n(.!u* r':TMhzHq?
=VP=|g 8E^@yZo{ 3. 说明:光源 u{f*
M,k (lH,JX`$a ;%!m<S|%k 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 v3RcwySk 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 >_ \<E!j 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 Q(@IK&v 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 I9y.e++/ 4. 说明:光学元件 #Gf+=G GA3sRFZdQ Iw=Sq8 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 EeQ5vqU 位相延迟平板材料为N-BK7。 j|(Z#3J 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 &jQ?v@|1c 透镜材料为N-BK7。 #gbH^a' 其中心厚度与位相平板厚度相等。 ~6[*q~B a}nbo4jK mxG ]kqi 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 g:)DNy `sHuM* LLAa1Wq 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)。 3`V1XE.; 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 e 9$C#D>D
j2n,f7hl. 6. 分光器的设置 Sr.;GS5i rP=sG;d {bNXedZ\ Cpl;vQ 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 !dcwq;Ea 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 j6}R7$JR 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=1JhjVk" 3/6/G}s 7. 合束器的设置 TCVl8)j jx`QB')kX 3tS~:6-/ C*6S@4k 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 u' Qd, 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。 vwGeD|Fb5 E8}+k o 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 A7XnHPIw (&\aA 0-}H Uu p(6`7 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)。 &Vk; VM`5 应用示例详细内容 PH4%R]{8{ 仿真&结果 MQ/
A]EeL Q[ieaL6& 1. 结果:利用光线追迹分析 rw%l*xgX Z'v-F^ 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 "dh:-x6 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ><?BqRm+ [Gr*,nVvB 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 >um!Eo xl4=++pu) BNGe
exs@ 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 wwd'0P`/ 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 SpTdj^ ]4> 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。 L):U"M>]= *gsAn<
3. 对准误差的影响:元件倾斜 ZFh+x@ @$@mqHI} 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 $A\m>*@ 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 @]CF&: P A 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 < a rZbM QGnxQ{ko 4. 对准误差的影响:元件平移 "kW!{n -f(/B9} 元件移动影响的研究,如球面透镜。 wOgE|n 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 %kI}
[6J_ 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 ;-mdi/*g %Q|eiXD B33$ u3d 5. 总结 %oykcf,# 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 :Waox"#=g 9|r* pK[ 4. 仿真 i^Ut015q% 以光线追迹对干涉仪的仿真。 L-i>R:N4 3C>qh{z" 5. 计算 `i!wq&1g7 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 Sq]pQ8 j}HFs0<L 6. 研究 8pZ<9t' 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 1cN')" G&{HTYP 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。 PK6iY7Qp) *U7%|wd 扩展阅读 cL7g}$W$ <EX7WA 1. 扩展阅读 0OZ Mlt%z 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ReB7vpd x!TZ0fq0 开始视频 ,32xcj}j)r - 光路图介绍 )6oGF>o> - 参数运行介绍 hXL|22>w< - 参数优化介绍 ('k<XOi 其他测量系统示例: o=+Z.-q - 迈克尔逊干涉仪 lvSdY(8
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