共路干涉仪 Common-path interferometers

2022-12-21 09:49:59 浏览:196

定义

干涉仪,通过主要使用共同的光路来降低对机械噪声的敏感性干涉光束。

在许多类型的干涉仪中 - 例如迈克尔逊干涉仪 - 最终相互干扰的两个光束在实质上不同的几何路径上传播。 因此,干扰信号对任何错位都变得高度敏感,这也是由于机械噪声,例如振动或冲击的形式,因为这些很容易影响路径长度差。 这个问题在共路干涉仪中得到了很大程度的抑制,共路径干涉仪的制造使得干涉光束沿着基本相同的路径行进。

共路径干涉仪设置显然很有吸引力,因为它们通常不需要特殊措施来抑制机械噪声影响,并且对准也不那么重要。 它们通常使用相当简单和紧凑的光学设置。 它们可用于非常不同的应用领域,例如陀螺仪、傅里叶变换光谱、波前传感、飞秒时间分辨干涉测量和脉冲表征。

以下各节给出了共路干涉仪的一些示例。 但是,它们还有更多变体;有关更多示例,请参阅参考书目。

萨格纳克干涉仪

图1:Sagnac 干涉仪,采用大体光学元件实现。

在Sagnac干涉仪中,干涉光束沿着环传播,但方向相反。 图1显示了基于体光学器件的实现;基于光纤的版本实际上更常见。 在任何情况下,围绕垂直于环平面的轴旋转都会产生路径长度差异;因此,Sagnac干涉仪可用于陀螺仪。 另一方面,反射镜位置的变化会影响路径长度,但不会影响反向传播光束的路径长度差异。

点衍射干涉仪

有用于波前传感的点衍射干涉仪,其中将所研究的光束聚焦到具有一些小透明度(例如0.1%)的板上的针孔上。 当通过针孔的光与通过其他部分传输的光的光一起获得干涉时,但主要通过针孔之后的相同区域传播。

基于不同偏振的干涉仪

有共路干涉仪,其中两个干涉光束沿同一路径和同一方向传播,但具有不同的偏振状态。 然后,在偏振器上发生干涉。

光程长度差可以基于双折射产生,并且可以改变,例如,通过或多或少地将双折射材料制成的楔块插入光束中。 例如,这种工作原理可用于实现傅里叶变换光谱仪[7],即使是波长相对较短的光。

类似干涉仪的另一个应用是灵敏地检测双折射的变化。

参考文献

[1] J. Dyson, “Very stable common-path interferometers and applications”, J. Opt. Soc. Am. 53 (6), 690 (1963), doi:10.1364/JOSA.53.000690
[2] T. W. Liepmann and F. A. Hopf, “Common path interferometer based on second harmonic generation”, Appl. Opt. 24 (10), 1485 (1985), doi:10.1364/AO.24.001485
[3] C. S. Anderson, “Fringe visibility, irradiance, and accuracy in common path interferometers for visualization of phase disturbances”, Appl. Opt. 34 (32), 7474 (1995), doi:10.1364/AO.34.007474
[4] M. Nikoonahad, S. Lee and H. Wang, “Picosecond photoacoustics using common-path interferometry”, Appl. Phys. Lett. 76 (4), 514 (2000), doi:10.1063/1.125805
[5] V. Tsatourian et al., “Common-path self-referencing interferometer for carrier–envelope offset frequency stabilization with enhanced noise immunity”, Opt. Lett. 35 (8), 1209 (2010), doi:10.1364/OL.35.001209
[6] J. Chandezon et al., “In-line femtosecond common-path interferometer in reflection mode”, Opt. Express 23 (21), 27011 (2015), doi:10.1364/OE.23.027011
[7] A. Oriana et al., “Scanning Fourier transform spectrometer in the visible range based on birefringent wedges”, J. Opt. Soc. Am. A 33 (7), 1415 (2016), doi:10.1364/JOSAA.33.001415

光学器件

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