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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 HuD~(CI. zn\$6'" 应用示例简述 2QIo|$ jSvo- 1. 系统说明 &=.7-iC|W 6b4]dvl_ 光源 r`:dUCFE — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) mi sPJO&QD 元件 M;@/697G — 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 \3j4=K'nE 探测器 42DB0+_wz — 干涉条纹 r9^~I 建模/设计 ~$4!C'0 — 光线追迹:初始系统概览 n(Ry~Xu_ — 几何场追迹加(GFT+): 7I {rhA 计算干涉条纹。 #j"N5e}U 分析对齐误差的影响。 v,c:cKj #w)D ml 2. 系统说明
:DBJ2n sRGIHT#
参考光路 z8w@pT  4({Wipd 3. 建模/设计结果 (_~Dyvo =Xb:.
N*>&XJ# 4. 总结 1f5;^T
I 8d\/ 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 ZL- ` 3x GG`;c?d@ 1. 仿真 L>2gx$f 以光线追迹对干涉仪的仿真。 d7L|yeb" 2. 计算 'ewVn1ME[ 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。
C6}`qD 3. 研究 d0 yZ9-t 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 Cv1CRmqq% KHt#mQy)9 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。 fmk(} DUu~s,A
应用示例详细内容 u]QG^1.qYe 系统参数 mF]8 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 u=!n9W~" VWE`wan< 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。 'tzN.p1O aboA9pwH 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 ;!/g`*? {DGnh1 2. 说明:光源 +K*_=gHF. 6SmawPPP V]A*' ke/ 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 $t42?Z=N&z 因此,相干长度大于1m CjlA"_!%E 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 $3 ~/H"K 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 tY$4k26 G[[<-[C]5
Z <vTr6? ,L7:3W 3. 说明:光源 W2j@Q=YDS nL-kBW Ed>
W&Gt^5 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 dRnO5
7+{ 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 \jThbCb 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 BvV!?DY4 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 RiM!LX 4. 说明:光学元件 3k?|-js d7Devs
k ^B7C8YP 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 pj9s=}1 ' 位相延迟平板材料为N-BK7。 y5lhmbl: e 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 :s'hXo 透镜材料为N-BK7。
.</.(7 其中心厚度与位相平板厚度相等。 kv'gs+,e Y!L<&
sl Wc-8j2M 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 Stxrgmu #R$[?fW `tZ`a 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)。 nvnJVkL9s 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 aXO|%qX 0] $5jW6] 6. 分光器的设置 Kf-rthO @Tg +Kt +zn207.` `h|>;u 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 P _3U4J 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 vAp?Zl?g 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 v&*}O JqmKD4p 7. 合束器的设置 i@XFnt t.E3Fh!o o|0QstSCl K~JXP5`( 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 N`%f+eT( 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 4\%XC
F! jIs2R3B 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 IB+)2 ` Ghpk0ia%d o{&UT VyGs 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 'U'#_mYG 应用示例详细内容 F"M$ "rC] 仿真&结果 nmrYB w> ,dIo\Lm 1. 结果:利用光线追迹分析 CD+2
w
cy 4C{3>BE 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ^9C9[$Q 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 X@n\~[.B $"&U%3 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 dECH/vJ^ XUyoZl? U\Hd?&`9gz 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 ^."HD( 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 p-t*?p
C 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 z.7'yJIP# `i)&nW)R 3. 对准误差的影响:元件倾斜 .5~W3v
< JrdH6Zg 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 ?~5J!|r# 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 g$f; 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 SLze) ?. Ag!#epi{0 4. 对准误差的影响:元件平移 8/y~3~A{D $iblLZhj 元件移动影响的研究,如球面透镜。 hsUP5_ 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 .{|AHW&0< 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 dIR6dI \#A=twp Ay Obaa5 5. 总结 ^{W#ut>IN 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 /j1p^=ARV [}OL@num 4. 仿真 }bs2Rxkh 以光线追迹对干涉仪的仿真。 6GD Uo}. 7BX%z$_)A 5. 计算 drQioH- 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 YTco;5/ M\s^>7es 6. 研究 0CD2o\`8 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 dIo|i,- afZPju"- 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。 p ?HODwZ N
-]m <z> 扩展阅读 Wsr #YNhx| 6L6 Lk 1. 扩展阅读 )pVxp]EI 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 CDcs~PR@B T'*.LpNP, 开始视频 sv^;nOAc - 光路图介绍 3\,TI`^C - 参数运行介绍 H\kqmPl& - 参数优化介绍 L#e|t0'# 其他测量系统示例: "*@iXJxv5 - 迈克尔逊干涉仪 *4zVK/FJ
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