工程光學125典型雙光束干涉系統(tǒng)及其應用

典型雙光束干涉系統(tǒng)裴索干涉儀邁克爾遜干涉儀外差干涉原理馬赫－增德干涉儀裴索干涉儀定義：等厚干涉型的干涉系統(tǒng)統(tǒng)稱為裴索干涉儀等厚條紋待測工件平晶規(guī)范驗規(guī)待測透鏡暗紋

平面干涉儀球面干涉儀He邁克耳孫在任務邁克耳孫〔A.A.Michelson〕1852—1931美籍德國人因發(fā)明精細光學儀器，用以進展光譜學和度量學的研討,并準確測出光速,獲1907諾貝爾物理獎。Michelson干涉儀邁克耳孫干涉儀至今仍是許多光學儀器的中心。愛因斯坦：我總以為邁克耳孫是科學中的藝術家，他的最大樂趣似乎來自實驗本身的優(yōu)美和所運用方法的精深，他從來不以為本人在科學上是個嚴厲的〞專家〞，現(xiàn)實上確實不是，但一直是個藝術家。重要的物理思想＋巧妙的實驗構思＋精深的實驗技術科學中的藝術許多著名的實驗都堪稱科學中的藝術，如：全息照相實驗、吳健雄實驗、施—蓋實驗等等。1構造和光路振幅分割型雙光束干涉儀；許多現(xiàn)代干涉計量儀器的根底。不同方位看到的Michelson干涉儀安裝SM1M2G1G2EM2a1a1′a2a2′半透半反膜補償板反射鏡反射鏡光源觀測安裝虛薄膜B:beam-splitter(分束鏡);C:compensator(補償器);M1,M2:mirrors(反射鏡)激光器光源分光板補償板擴束鏡反射鏡M1反射鏡M2察看屏M2挪動導軌

二、任務原理光束a2′和a1′發(fā)生干涉▲M2、M1平行等傾條紋▲M2、M1有小夾角等厚條紋補償板作用：補償兩臂的附加光程差。十字叉絲等厚條紋SM1M2G1G2EM2a1a1′a2a2′半透半反膜補償板反射鏡反射鏡光源觀測安裝虛薄膜邁克耳孫等傾干涉邁克耳孫等厚干涉三、光程差計算∵M2′M1為虛薄膜，n1=n2=1∴光束a2′和a1′無半波損失且入射角i1等于反射角i2四、極值條件相長相消假設M1平移h光陰程差改動2h干涉條紋移過N條干涉條紋和虛空氣膜的對應關系等傾和等厚干涉邁克耳孫干涉儀三、運用：▲測折射率：▲丈量微小位移ln光路a2中插入待測介質，產生附加光程差由此可測折射率n。以波長為尺度，可準確到M1a2假設相應移過N個條紋那么應有留意光經過介質兩次用邁克耳孫干涉儀測氣流問題能否根據上述干涉花樣描畫氣流的分布情況？▲光學相關CT—斷層掃描成像新技術〔CT-ComputedTomography〕第二代：NMRCT－核磁共振成像第一代：X射線CT射線CT－工業(yè)CT計算機斷層成像利用邁克耳孫干涉儀原理丈量,空間分辨率可達微米的量級.第三代：光學相關CT－OCT〔OpticalCoherenceTomography，簡稱OCT〕1、原理要實現(xiàn)微米量級的空間分辨率〔即dm〕，就要求能丈量t10-14秒的時間延遲。激光器的脈沖寬度要很小—10－15秒〔飛秒〕樣品中不同位置處反射的光脈沖延遲時間也不同：數量級估計：樣品〔1〕樣品反射光脈沖的延遲時間td時間延遲短至10-14-10-15s，電子設備難以直接丈量，可利用邁克耳孫干涉儀原理丈量。當參考光脈沖和信號光脈沖序列〔眼睛的不同部位反射得到光脈沖序列〕中的某一個脈沖同時到達探測器外表時,就會產生光學干涉景象。這種情形,只需當參考光與信號光的這個脈沖經過相等光程時才會產生。由于10－15秒的光脈沖大約只需一個波長。光源探測器參考鏡眼睛丈量不同構造層面前往的光延遲，只須挪動參考鏡，使參考光分別與不同的信號光產生干涉。參考臂掃描可得到樣品深度方向的一維丈量數據。光束在平行于樣品外表的方向進展掃描丈量，可得到橫向的數據。將得到的信號經計算機處置，便可得到樣品的立體斷層圖像。分別記錄下相應的參考鏡的空間位置，這些位置便反映了眼球內不同構造的相對空間位置。光源探測器參考鏡眼睛▲圖像的斷層分辨率由光的脈寬決議?！鴪D像的橫向分辨率由光束的直徑決議?！鴮獬梯^長的多次散射光有極強的抑制造用。不同資料或構造的樣品反射光的強度不同。根據反射光信號的強弱，賦予其相應的顏色，這樣便得到樣品的假彩色圖?！?〕樣品反射光脈沖強度的處置〔3〕OCT成像的特點：即使透明度很差的樣品,仍可得到明晰的圖像。2.實驗安裝光源電子學系統(tǒng)計算機探測器光纖耦合器樣品光纖聚焦器反射鏡——光纖化的邁克耳孫干涉儀大蔥表皮的OCT圖像實踐樣品大小為10mm×4mm，圖中橫向分辨率約為20m，縱向分辨率約為25m。3.運用生物醫(yī)學資料科學·····兔子眼球前部的OCT圖像角膜前外表角膜后外表晶狀體上皮睫狀體外差干涉法heterodyneinterferometerSM1M2D頻率偏移器PL2L1AB外差干涉的原理其中ABT△t雙頻激光干涉儀 (1)光電探測器接納信號為交流信號，前置放大器為高倍數的交流放大器，不用直流放大，故沒有零點漂移等問題。(2)由于物體變化所產生的多普勒頻移信息是載于穩(wěn)定的差頻上，且其頻率較高〔幾兆至100兆赫〕,因此，光電探測時避過了激光器的低頻噪聲和半導體器件的高頻噪聲區(qū);又利用頻率跟蹤等外差解調技術大量濾除了寬帶噪聲，因此提高了光電信號的信噪比。 (3)利用多普勒效應，計數器計頻率差的變化，不受激光強度和磁場變化的影響。在光強度衰減90％時仍可得到稱心的信號，這對于遠間隔丈量是非常重要的，同時在近間隔丈量時又能簡化調整任