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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 \hpD >'4Bq*5> 应用示例简述 lg_X|yhL tSK{Abw1B 1. 系统说明 l][{
#>V .l$'%AG:~ 光源 &D,gKT~ — 氦氖激光器(波长632.8nm;相干长度>1m) "V!y"yQ 元件 rWKc,A[ — 分束器和合束器,消色差准直透镜系统,位相延迟器,待测球面透镜 #wH<W5gSZ 探测器 {8Jr.&Y2 — 干涉条纹 &]gw[
` 建模/设计 CN6@g^)P — 光线追迹:初始系统概览 V_JM@VN}Kk — 几何场追迹加(GFT+): LyM" 计算干涉条纹。 qP<wf=wY 分析对齐误差的影响。 n5i#GvO^ OHixOI$O 2. 系统说明 f5jxF"oGNo H~1&hF"d
参考光路 J_A+)_  (Hqy^EOZ 3. 建模/设计结果 @RW=(&<1 Gj]*_"T
j_ dCy 4. 总结 6;g_}Zx SXn\k;F< 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 F;l*@y Tq 8KKI.i8` 1. 仿真 5/-{.g 以光线追迹对干涉仪的仿真。 4:Adn?" 2. 计算 "*O(3L.c- 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 :K{!@=o 3. 研究 4J3cQ;z 不同对齐误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 1Wzm51RU yD|He*$S 利用VirtualLab软件可对马赫泽德干涉仪生成的干涉图案进行研究分析。 %lsk>V W$=MuF7R
应用示例详细内容 #w3cImgp2 系统参数 )N!-g47o%# 1. 仿真任务:马赫泽德干涉仪 {?c`0C {VqcZhqy/l 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。 Yoy}Zdu}h HY[eo/nM1d 这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 g7G=ga P+r-t8 2. 说明:光源 i,jPULzyjk O?|st$g ~Ti 使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。 h^#K4/ 因此,相干长度大于1m |7XV!D!\g 此外,由于发散角很小,所以不需要额外的准直系统。 >,22@4 在入射干涉仪之前,高斯波以瑞利长度传播。 umV5Y` cl s-x@
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L7i^?40 ?0HPd5=<v 3. 说明:光源 _:|/4.]`_ o)<c1\q dQ+{Dv3A 采用一个放大因子为3的消色差扩束器。 {J-kcD!bz` 扩束器的设计是基于伽利略望远镜。 N-
E)b 因此,在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。 KCG-&p$v@s 与开普勒望远镜相比,在扩束系统中不会成实像。 ghq#-N/t 4. 说明:光学元件 VY }?Nb<& ^3*k6h[( 1RC(T{\x 在参考光路中设置一个位相延迟平板。 <=KtRE>$ 位相延迟平板材料为N-BK7。 Wx&gI4~ 所研究的元件为球面镜,其曲率半径为100mm。 gKK*`
L~ 透镜材料为N-BK7。 (vHB`@x 其中心厚度与位相平板厚度相等。 ZsjDe {TH *3_@#Uu7 >*v!2= 5. 马赫泽德干涉仪光路视图 ~x`BV+R kae&,'@JF CFqteY" 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)。 'yG9Rt 由于VirtualLab的相对位置系统,必须设置Z轴方向的距离。 u*/. M7rVH\:[- 6. 分光器的设置 '5j$wr zt 0&!,+ `4V_I%lJ& Z>GqLq\`ed 为实现光束分束,采用理想光束分束器。 pUV3n
1{2 出于该目的,在光路编辑器中建立两次光束分束器。 &HdzbKO= 随后的组件(如相位延迟板和理想的反射镜)连接到通道0和通道1,对应于两个光束分束器 0zR4Kj7EE I@x^`^+l 7. 合束器的设置 ]mEY/)~7 Vo*38c2 f=%k9Y*) V@6,\1#`| 两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。 Y0`=h"g 为此,必须选择两个输入通道的叠加,才能得到期望的干涉图。 R{zAs?j =<nx[J 8. 马赫泽德干涉仪的3D视图 ~4HS
2\ v`i9LD0( [wS~. 增加扩束器和分束器距离是为了使3D视图更加清晰(可在光路编辑器中实现)。 4N&4TUIM 应用示例详细内容 Dk$[b9b 仿真&结果 NbPv>/r FM\yf]' 1. 结果:利用光线追迹分析 @"[xX}xK; $ekJs/I& 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 7`,A]":; 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ":t'}Eg=6 4c"x&x| 2. 结果:使用GFT+的干涉条纹 ~@8r-[ 35/)S@ C^sHj5\( 现在,利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。 *$uj)*5, 由于采用高斯光束,图形边缘光强衰减迅速。 Er; @nOyD 因为干涉长度大,干涉条纹显示出较明显的极大值和极小值。 R7xKVS_MP l#!p?l 3. 对准误差的影响:元件倾斜 p-d2HXo L`>uO1O 元件倾斜影响的研究,如球面透镜。 [d+f#\ut 因此,通过使用独立方向和参数运行,原件角度由0°变化至5°。 )m .KV5K! 结果可以以独立的文件或动画进行输出。 q'u^v PO 0<3)K[m~H 4. 对准误差的影响:元件平移 7s#,.(s d51.Tbt#%7 元件移动影响的研究,如球面透镜。 :Osw4u]JXd 现在,通过使用独立位置和参数运行,组件X位置有0mm修正为0.5mm。 ` drds 结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。 <=fYz^|XT DIx!Sw7EC l;TWs_N 5. 总结 ILsw' 马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算 q/I':a[1 RRGo$ 4. 仿真 v6r,2Va/ 以光线追迹对干涉仪的仿真。 M<'AM4 {FV_APL9_ 5. 计算 ruMS5OqM 采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。 u=epnz:< !JZ)6mtlr 6. 研究 _ ^5w f 不同计算误差在干涉图上的影响,如倾斜和偏移 0Q\6GCzN\
Tk(ciwB 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。 udCum4 yXg #<H6V 扩展阅读 /%W&zd=%# Qx$CoY 1. 扩展阅读 4~;x(e@S 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 xl.iI$P ?!PpooYK 开始视频 <B,z)c - 光路图介绍 5v&mK 5zZ - 参数运行介绍 z)z_] c-X+ - 参数优化介绍 9
U6cM-p? 其他测量系统示例: Q};g~b3 - 迈克尔逊干涉仪 TF_~)f(`
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