高灵敏度的量子迈克耳孙干涉仪

迈克耳孙干涉仪不仅可以用来研究物理学的基本问题,而且能够用于精密测量,比如引力波信号的测量.因此,构建高灵敏度的迈克耳孙干涉仪是实现微弱信号测量的关键.目前,人们利用压缩态可以降低迈克耳孙干涉仪的噪声;通过光学四波混频过程能够放大马赫·曾德尔干涉仪中的相位信号,从而提高干涉仪的信噪比和灵敏度.本文研究了一种用于高灵敏度相位测量的量子迈克耳孙干涉仪.在迈克耳孙干涉仪中,利用非简并光学参量放大器取代干涉仪中的线性光学分束器;并且将压缩态注入干涉仪的真空通道,可以得到高信噪比和高灵敏度的干涉仪.由于存在不可避免的光学损耗,分析了迈克耳孙干涉仪内部和外部的损耗对相位测量灵敏度的影响.通过理论计算研究了干涉仪的相位测量灵敏度随系统参数的变化关系,得到了高灵敏度的相位测量量子迈克耳孙干涉仪的实现条件,为用于精密测量的干涉仪的设计提供了直接参考.     

迈克耳孙干涉仪实验的误差探讨

根据迈克耳孙干涉仪的机械结构,分析了仪器误差的5个分量,确定了迈克耳孙干涉仪的仪器误差,分析了迈克耳孙干涉仪由于调节不当而产生的误差,提出了减小这类误差的方法,分析了振动对光波波长测量的影响,设计出了一种简易防震台,能明显减小震动的影响.     

提高迈克耳孙干涉仪精度的研究

对迈克耳孙干涉仪测量光路进行简单的改装,则可把迈克耳孙干涉仪测量厚度的精度提高整数倍.现阐述其原理,并给出提高一倍精度的实验方法及结果.     

基于迈克耳孙干涉仪的自相关仪

根据大学物理光学中迈克耳孙干涉仪的基本原理,设计实现了基于迈克耳孙干涉仪的自相关仪.分析了利用自相关仪的干涉自相关进行超短激光脉冲测量的原理;进行了实验测试,实现了对超短激光脉冲时间宽度的测量.     

迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量

“迈克耳孙干涉仪与光学自相关测量”是北京大学基础物理实验教学中心开设“综合物理实验”课程中的实验项目.作为该项目的教学辅助材料,本文旨在引导学生在熟悉教学型迈克耳孙干涉仪及其实验的基础上,尝试理解迈克耳孙干涉原理在现代科技中的应用,深入研究基于迈克耳孙干涉仪器的光学自相关测量机制,搭建基于教学型迈克耳孙干涉仪的傅里叶变换光谱仪或者光学相干层析成像的实验系统,探究相关的物理与技术问题.文中插入了一些“思考与练习”的题目,希望学生能以问题为导向来具体理解相关的物理内容和实验技术.最后的“教学要求”明确了实验的基本内容、面谈环节重点讨论的具体问题和后续深入研究的主要方向.     

迈克耳孙干涉仪的改进

为了减少迈克耳孙干涉仪实验中人为因素产生的误差,应用计算机图像处理技术,在传统迈克耳孙干涉仪的基础上构建了光波波长自动测量系统.该系统通过串口通讯协议,精准控制步进电机改变"动镜"的位置,获得固定微小光程差,从CCD相机采集干涉条纹图像,应用专用的图像识别软件,实现光源波长的自动测量.     

从探寻“以太”到探测“引力波”——迈克耳孙干涉仪的应用

在19世纪末,著名的迈克耳孙-莫雷实验检测光速的微小变化用来探寻"以太";目前,"引力波"的成功直接探测验证了爱因斯坦100年前广义相对论的预言;无论是探寻"以太"还是探测"引力波",迈克耳孙干涉仪功不可没。本文简述迈克耳孙干涉仪的一些应用,以飨读者。     

迈克耳孙光学干涉仪实验中引入光学相干层析成像实验的讨论

光学相干层析成像技术(OCT)主要光路系统是基于迈克耳孙干涉仪结构,通过短相干光源可以测得目标的断层信息.通过对迈克耳孙干涉仪的光源、探测器及算法等软硬件进行改进,将光学相干层析成像实验引入到光学干涉实验教学中.该方式既能加深学生对迈克耳孙干涉仪的认识,又可以让学生接触干涉仪的前沿应用,有着较好的教学意义.     

基于PASCO平台的透明材料折射率的测量

将迈克耳孙干涉仪和PASCO实验平台相结合,设计了一种高精度、高效率测量透明材料折射率的方法.首先分析PASCO迈克耳孙干涉仪测量材料折射率的原理,然后利用高性能PASCO传感器和计算机对干涉条纹进行图像采集和数据处理,得到待测透明材料的折射率信息.最后对材料折射率的不确定度进行探究.实验结果表明,旋转角度θ对折射率的不确定度影响最大,厚度d次之,干涉条纹计数K影响最小.PASCO实验平台配合迈克耳孙干涉仪可以准确、高效的记录干涉条纹在"吞吐"时光强的变化,降低条纹计数测量的不确定度,从而提高透明材料折射率的计算精度.同时该方法还可用于和透明材料折射率相关的其他特性的测量.     

基于迈克耳孙干涉仪及劈尖测量透明液体折射率

提出了基于迈克耳孙干涉仪及劈尖组合的测量透明液体折射率的方法,对迈克耳孙干涉仪进行简单改装,将一个注满待测透明液体的劈尖和一个空的玻璃劈尖分别置入2个光路中.通过调节传动装置使注入液体劈尖在光路中的厚度发生缓慢变化,从而记录生出或消失的干涉条纹个数,进而测量液体的折射率.     

通过迈克尔逊干涉仪特殊现象理解光的干涉

观察迈克尔逊干涉仪实验调节过程中出现的特殊现象;分析了白光干涉中央条纹的特征、由定域干涉到非定域干涉光源的空间相干性、迈克尔逊干涉仪中没有补偿板的干涉条纹形状,以及迈克尔逊干涉仪的分光板被前后倒置及补偿板不平行干涉条纹的变化。     

Analysis of a Young–Michelson tandem interferometer

In a Young–Michelson tandem interferometer a Michelson interferometer is illuminated through a pair of Young slits. The pattern produced by this set-up is analyzed theoretically. The consequences of small misalignments and uncompensated arms in the Michelson interferometer are studied. The effects of the spatial and temporal partial coherence of the source are also explored. Experimental results using a laser source are shown to be in good agreement with the predicted theoretical calculations.     

Some considerations on a Michelson spatial interferometer in the far IR

The principle of Michelson spatial interferometer and considerations relating to its use in the FIR Astronomy are presented. A model of Michelson interferometer is proposed.     

分束比对迈克尔孙干涉仪条纹可观测性影响的研究

根据波动光学理论给出了分束比与光强对比值之间关系,在人眼光强对比值探测极限限制下,研究了分束比与迈克尔孙干涉仪条纹可观测性之间关联,研究结果表明,当分束比低于0.005 9时,干涉条纹将不可用眼辨认.该结果不但可以为大学物理实验教学中分析迈克尔孙干涉仪条纹可观测性提供指导,而且也可用于设计高条纹观测性迈克尔孙干涉仪.     

迈克尔孙干涉仪组合实验的改进与设计

采用HNL-55700多束光纤He-Ne激光器、钠光、日光灯作为相干光源，利用自光相干长度小的特点对迈克尔孙干涉仅调节优化，并对组合实验提出改进和设计。     

高速转镜干涉成像光谱仪

介绍一种高速转镜干涉光谱仪原理，提出一种基于该原理的干涉成像光谱仪，该成像光谱仪有较大视场角，提高了扫描效率，特点是用带有倾角平面反射镜转动代替传统Michelson干涉成像光谱仪动镜的直线运动，解决了Michelson干涉成像光谱仪扫描效率低和不稳定的难题.     

偏振风成像干涉仪多波长探测理论研究

简述了偏振风成像干涉仪(PAMI)探测高层大气风场的基本原理;研究得出了多波长探测时偏振风成像干涉仪干涉强度、仪器调制度与位相延迟片的延迟位相之间的理论表达式;得出了偏振风成像干涉仪的干涉强度和仪器调制度受所探测谱线波长调制的重要结论;采用计算机模拟分析了使用偏振风成像干涉仪(设计谱线为高层大气氧原子跃迁时辐射的630nm的极光谱线)探测高层大气时各目标谱线的干涉强度和仪器调制度,给出了干涉强度和仪器调制度与探测谱线波长之间的关系,得出了732nm的极光谱线不适合用作探测目标的结论. 本文为高层大气风场探 关键词： 高层大气风场探测 偏振风成像干涉仪 调制度 多波长探测     

Integrated fiber Michelson interferometer based on poled hollow twin-core fiber

We propose an integrated fiber Michelson interferometer based on a poled hollow twin-core fiber. The Michelson interferometer can be used as an electro-optic modulator by thermal poling one core of the twin-core fiber and introducing second-order nonlinearity in the fiber. The proposed fiber Michelson interferometer is experimentally demonstrated under driving voltages at the frequency range of 149 to 1000 Hz. The half-wave voltage of the poled fiber is 135 V, and the effective second-order nonlinear coefficient χ2 is 1.23 pm/V.     

Analysis of a moderate resolution Fourier transform imaging spectrometer

A moderate resolution Fourier transform imaging spectrometer based on a modified Michelson interferometer is presented. The moving part of the interferometer is a moving wedged prism (MWP) instead of a moving mirror. The principle of the interferometer is described and the optical path difference as a function of the displacement of the MWP is calculated. Theoretical calculation and analysis are presented for the two moveable directions (hypotenuse and right angle side) of the MWP. The modified Michelson interferometer is not so sensitive to the non-uniform variation of moving speed and the environmental vibrations compared with the conventional Michelson interferometer. It is compact and has a large numerical aperture. The interferometer facilitated by CCD camera and the accompanying digital hardware and software are becoming the imaging spectrometer with moderate resolution is applicable in ultraviolet-infrared region.