Air-wedge skjuvningsinterferometer
Air -wedge shearing interferometer är förmodligen den enklaste typen av interferometer som är utformad för att visualisera störningen av vågfronten efter utbredning genom ett testobjekt. Denna interferometer är baserad på att använda ett tunt kilat luftgap mellan två optiska glasytor och kan användas med praktiskt taget alla ljuskällor även med icke-koherent vitt ljus.
Uppstart
En luftkilskjuvningsinterferometer beskrivs i och användes i en uppsättning experiment som beskrivs i. Denna interferometer består av två optiska glaskilar (~2-5 grader), tryckta ihop och sedan något åtskilda från ena sidan för att skapa ett tunt luftgap kil. Denna luftgapskil har en unik egenskap: den är mycket tunn (mikrometerskala) och den har perfekt planhet (~λ/10).
Det finns fyra Fresnel-reflektioner med nästan lika intensitet (~4% för brytningskoefficient 1,5) från luftkilinterferometern (Fig.1):
- från utsidan av det första glasblocket
- från insidan av det första glasblocket
- från insidan av det andra glasblocket
- från utsidan av det andra glasblocket
Vinkeln mellan balkarna 1-2 och 3-4 är ej justerbar och beror endast på glaskilens form. Vinkeln mellan balkarna 2-3 justeras enkelt genom att variera luftkilens vinkel. Avståndet mellan luftkilen och ett bildplan bör vara tillräckligt långt för att rumsligt separera reflektioner 1 från 2 och 3 från 4. [ specificera ] Överlappningen av strålarna 2 och 3 i bildplanet skapar ett interferogram.
Inriktning
För att minimera bildavvikelser måste glaskilarnas vinkelplan placeras ortogonalt mot luftkilens vinkelplan. Eftersom intensiteten hos Fresnel- reflektioner från en glasyta är polarisations- och vinkelberoende, är det nödvändigt att hålla luftkilplanet nästan vinkelrätt mot den infallande strålen (±5 grader) för att minimera instrumentellt inducerad intensitetsvariation. Detta är mycket viktigt när du kopplar air-wedge-interferometern till bildoptik. Air-wedge-interferometern har en mycket enkel design och kräver endast 2 standard BK7-glaskilar och 1 spegelhållare (Fig.3).
Ansökningar
På grund av dess extremt tunna luftgap användes luftkilinterferometern framgångsrikt i experiment med femto-sekund högeffektlasrar. Figur 4 visar ett interferogram av laserinteraktioner med en He-jet i en vakuumkammare. Sondstrålen har ~500-fs varaktighet och ~1-μm våglängd. Air-wedge-interferogrammet från även denna mycket korta koherenslängd laserstråle uppvisar tydliga störningslinjer med hög kontrast.
Fördelar
Air-wedge skjuvningsinterferometern liknar den klassiska skjuvningsinterferometern men är mikrometer tjock, kan fungera med praktiskt taget vilken ljuskälla som helst även med icke-koherent vitt ljus, har en justerbar vinkelstråldelning och använder vanliga billiga optiska element. Ersättning av den andra glaskilen med en plan-konkav lins kommer att förvandla den laterala skjuvande luftkilens interferometer till en radiell skjuvningsinterferometer, vilket är viktigt för vissa specifika tillämpningar.
Principen för interferens från luftkilen mellan två planparallella glasplattor beskrivs i ett antal elementära optikläroböcker. Men detta "klassiska" luftkilarrangemang har aldrig använts för interferometri med fältvisualisering på grund av överlappningen av alla fyra reflekterade strålarna i bildplanet. Designen som beskrivs i den här artikeln eliminerar detta hinder och gör air-wedge-interferometern effektiv för praktiska tillämpningar med en visualiseringsfältinterferometri.