【VirtualLab运用】使用相干光模拟马赫泽德干涉仪

测量系统(MSY.0001 v1.1)

 

应用示例简述

 

1.系统说明

 

光源

—氦氖激光器(波长632.8nm；相干长度>1m)

元件

—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

探测器

—干涉条纹

建模/设计

—光线追迹：初始系统概览

—几何场追迹加(GFT+)：

计算干涉条纹。

分析对齐误差的影响。 

 

2.系统说明

 

参考光路

 

3.建模/设计结果

 

 

4.总结

 

马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算

 

1.仿真

以光线追迹对干涉仪的仿真。

2.计算

采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。

3.研究

不同对齐误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移

 

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。 

 

应用示例详细内容

 

系统参数

 

1.仿真任务：马赫泽德干涉仪

 

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。

 

这使得可以对一个样品元件引起的相移进行研究。 

 

2.说明：光源

 

使用一个频率稳定、单模氦氖激光器。

因此，相干长度大于1m

此外，由于发散角很小，所以不需要额外的准直系统。

在入射干涉仪之前，高斯波以瑞利长度传播。

 

3.说明：光源

 

采用一个放大因子为3的消色差扩束器。

扩束器的设计是基于伽利略望远镜。

因此，在光学表面序列(OIS)中结合了一个扩束和准直系统。

与开普勒望远镜相比，在扩束系统中不会成实像。

 

4.说明：光学元件

在参考光路中设置一个位相延迟平板。

位相延迟平板材料为N-BK7。

所研究的元件为球面镜，其曲率半径为100mm。

透镜材料为N-BK7。

其中心厚度与位相平板厚度相等。

 

 

5.马赫泽德干涉仪光路视图

 

 

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)。

由于VirtualLab的相对位置系统，必须设置Z轴方向的距离。 

6.分光器的设置

 

为实现光束分束，采用理想光束分束器。

出于该目的，在光路编辑器中建立两次光束分束器。

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

 

7.合束器的设置

 

两束光的直接通过虚拟屏幕探测器进行叠加(GFT +)。

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。

 

8.马赫泽德干涉仪的3D视图

 

 

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)。

 

应用示例详细内容

 

仿真&结果

 

1.结果：利用光线追迹分析

 

首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。

对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。

 

2.结果：使用GFT+的干涉条纹

现在，利用几何场追迹加引擎计算干涉图样。

由于采用高斯光束，图形边缘光强衰减迅速。

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。

 

3.对准误差的影响：元件倾斜

 

元件倾斜影响的研究，如球面透镜。

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°。

结果可以以独立的文件或动画进行输出。

 

4.对准误差的影响：元件平移

 

元件移动影响的研究，如球面透镜。

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。

结果同样可以以独立的文件或动画进行输出。

 

 

5.总结

马赫泽德干涉仪的干涉图样的计算

 

4.仿真

以光线追迹对干涉仪的仿真。

 

5.计算

采用几何场追迹+引擎以计算干涉图样。

 

6.研究

不同计算误差在干涉图上的影响，如倾斜和偏移

 

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。 

 

扩展阅读

 

1.扩展阅读

以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。

 

开始视频

-光路图介绍

-参数运行介绍

-参数优化介绍

其他测量系统示例：

-迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)