迈克尔逊干涉仪测透明介质厚度及折射率

提出了使用用迈克尔逊干涉仪,改变光源入射方式及观测方式以获得稳定、清晰等厚干涉现象的方法.探究了在光路中插入的被测透明介质如何对等厚干涉条纹产生影响,并导出了被测介质厚度、折射率及旋转角度与等厚干涉条纹移动量之间的关系.实现对透明介质厚度、折射率进行简练、快速的同时测量.     

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.     

使用红外干涉仪测量红外材料折射率

使用自行研制的泰曼型红外干涉仪测量红外材料的折射率.在干涉仪的测试臂中加一个旋转台,将被测件放在旋转台上旋转,在旋转过程中经过被测件的光程发生改变,导致干涉条纹发生移动,通过测量条纹的移动数和被测件的旋转角度来计算出被测件的折射率.测量结果显示,25°C时在10.6μm波段处锗单晶的折射率为4.003,硫系玻璃锗砷硒(GeAsSe)的折射率为2.494.折射率测量的误差在10-3量级,增加被测件的厚度会进一步提高折射率的测量准确度,待测红外材料的折射率越低,测量准确度越高.     

平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析

分光器件是全息光栅曝光系统中的关键光学元件,它将入射激光光束分成两束,两相干光束叠加后形成干涉条纹。曝光系统的稳定性不但影响干涉条纹对比度,还影响光栅衍射波前像差、杂散光水平以及光栅掩模刻槽质量。为了提高曝光系统的稳定性,分析入射光束角度偏离与两相干光束夹角(2θ)的关系,并结合干涉条纹周期公式,分别导出了以光栅和棱镜作为分光器件时入射激光束角度偏离量与待制作光栅空间相位差的解析表达式,据此分析了光栅和棱镜曝光系统的稳定性。结果表明,采用光栅分光的曝光系统的稳定性比棱镜分光曝光系统稳定性提高5~6个数量级,这对长时间曝光制作全息光栅具有实际意义。     

用迈克尔逊干涉仪测薄膜厚度

在教材中,常可见到“把折射率为n的薄膜放在迈克尔逊干涉仪的一臂上,由此干涉条纹产生移动,测得共移动N条,若光源的波长为λ,求薄膜的厚度”的习题。实际上由于薄膜的引入,导致干涉条纹的移动是个突变过程,无法测出干涉条纹移动的条数N。但这并非说不能利用迈克尔逊干涉仪测量薄膜的厚度,利用迈克尔逊干涉仪不仅可以测量透明介质膜的厚度,而且还可测量金属膜的厚度,下面介绍利用迈克尔逊干涉仪测量非透明金属膜厚度的原理及方     

使用红外干涉仪测量红外材料折射率

使用自行研制的泰曼型红外干涉仪测量红外材料的折射率.在干涉仪的测试臂中加一个旋转台,将被测件放在旋转台上旋转,在旋转过程中经过被测件的光程发生改变,导致干涉条纹发生移动,通过测量条纹的移动数和被测件的旋转角度来计算出被测件的折射率.测量结果显示,25 °C时在10.6 μm波段处锗单晶的折射率为4.003,硫系玻璃锗砷硒（GeAsSe）的折射率为2.494.折射率测量的误差在10－3量级,增加被测件的厚度会进一步提高折射率的测量准确度,待测红外材料的折射率越低,测量准确度越高.     

用迈克耳孙干涉仪测量厚透明材料折射率

使用迈克耳孙干涉仪测量了厚透明材料的折射率.在光路中一半视场平行放入待测材料,对应的条纹出现压缩,根据条纹隐入和涨出计算待测材料的折射率,并进行了相关实验和误差分析.应用Zemax软件对实验进行了模拟,验证了其可行性.     

迈克尔逊干涉仪测量液体的折射率及仪器调节方法

本文介绍了用迈克逊干涉仪测量液体折射率的方法，原理简单。在干涉仪导轨上平放一方形玻璃容器，内装待测液体，动镜铅垂地浸没在液体中。通过测出动镜在液体内的移动量及其相应的干涉条纹变化数，就能计算液体的折射率，有较高的测量精度。本文详细分析了干涉仪上分光板的反射光通过空气、玻璃、液体，由反射镜反射后出现的多个反射光点，只有通过对这些反射光点的调节，才能得出干涉条纹并符合计算公式的要求。     

基于双光栅的马赫-曾德尔干涉仪的初步研制

设计和初步制备了基于双光栅的等臂和不等臂马赫-曾德尔干涉仪,两个衍射光栅分别用作光束分裂器和光束复合器.来自激光器的平行光束透过第一光栅后产生多柬衍射光,等臂干涉仪使用两个平面反射镜反射两束对称衍射光至第二光栅的同一位置并产生完全重合的衍射条纹,即每束衍射光包含两个成分.利用光探测器监测任一束重合的衍射光束,该光束两成分之间的相位差随时间的变化就能够被准确测定.而不等臂干涉仪仅使用一个反射镜反射某一束衍射光并使之与零级光束透过第二光栅后产生完全重合的衍射条纹.通过使用一个厚度为50μm的玻璃片来改变相位差,对不等臂干涉仪的干涉效果进行了测试,得到了与理论值相符的实验结果.     

气泡的远场干涉分析及应用

提出了一种分析气泡远场干涉的理论模型。平行激光束照射到透明介质中的气泡上,折射光束与全反射光束在远场发生干涉形成内密外疏圆环状干涉条纹,推求了两平行出射光线的光程差公式和两光线之间的距离公式,分析了圆环状干涉条纹内密外疏的原因,给出了计算干涉条纹存在区域和最高干涉级的方法。通过干涉方法可以测量气泡的直径,能够用于介质深处气泡尺寸的测量。利用远场干涉对玻璃水箱、平板玻璃、玻璃棱镜中的气泡直径进行了测量,其中玻璃棱镜中气泡直径测量结果与用阿贝比长仪测量结果对比,相对差为0.9%。预期了气泡远场干涉在运动气泡尺寸、泡内气体折射率、透明光疏介质中光密介质球尺寸测量等方面的应用。     

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.     

关于用干涉仪测膜厚问题的两点讨论

关于用干涉仪测膜厚问题的两点讨论郑永星（天津大学应用物理学系）一、干涉条纹突变移动量的测量问题本刊１９９３年第６期《用迈克尔孙干涉仪测薄膜厚度》一文断言，在迈氏干涉仪的一臂上置人折射率为ｎ的薄膜，因“导致干涉条纹的移动是个突变过程，无法测出干涉条纹移...     

迈克耳孙干涉仪旋转样品法测量透明玻璃厚度

使用迈克耳孙干涉仪通过旋转样品测量透明玻璃厚度.与白光干涉原理测薄片厚度不同,实验通过改变在光的传播路径上垂直放置的透明玻璃与光传播方向的角度,使相干光的干涉条纹发生变化,利用干涉条纹与转过角度、透明玻璃厚度之间的关系,通过实验准确测量出透明玻璃的厚度.     

利用迈克尔逊干涉仪测量液体的折射率

在迈克尔逊干涉仪的实验光路中加入可移动的三角形容器,将待测液体介质装入容器中,通过移动三角形容器即可改变光束在介质中的光程,光程差的改变量与三角形容器插入光路中厚度成正相关,通过计算可以得到折射率的表达式,用最小二乘法拟合测量数据,计算斜率,代入表达式即可求得液体的折射率。     

对白光干涉法测量透明介质折射率实验的探讨

在时域中求解得到,光路中存在色散介质的情况下,白光双光束干涉光强度.由此证明了:用白光干涉法测量得到的是白光在色散介质中的群折射率,而并非相关报道中认为的折射率;讨论了介质厚度及色散对于涉条纹的可见度和干涉条纹显现时动镜移动范围的影响.上述结论得到了实验验证.     

四波混频实时光学检测

分析了利用掺铁铌酸锂晶体作介质的简并四波混频及其在干涉计量术中应用的原理,描述了被测透明样品的表面各光波及其干涉形成的透射条纹及反射条纹,利用光折变晶体的介电驰豫特性,求得透射条纹和反射条纹的对比度随时间变化的公式及各参数的相互关系。对由透射条纹及反射条纹计算被测透明物体样品折射率和厚度不均匀性的方法作了数学分析,提出一种新型四波混频实时测量透明物体的光学不均匀性的方法和实验光路,对相关参数对测量过程及测量结果的影响作了探讨,得到了平板玻璃样品的干涉条纹图像,计算出实验结果。     

色散及视觉函数对白光干涉测折射率影响的分析

对使用迈克耳孙干涉仪白光干涉测量透明介质折射率实验中出现的3种异常现象的原因进行了分析。在考虑介质色散并对人视觉函数作适当简化的情况下,求得了干涉条纹可见度、可见白光干涉条纹时动镜的移动范围和折射率的表达式,并由实验对其结果进行了验证。结果表明,运用此方法测量所得的平行板透明介质折射率并非通常由相速度所定义的相折射率,而是白光在介质中由群速度所定义的群折射率。此方法可以用测量到的群折射率和已知的相折射率求得介质在中心波长处的色散。     

激光等密度等倾干涉条纹法测定透明介质的厚度和折射率

提出用迈克尔孙干涉仪等密度等倾干涉条纹法测定透明介质（玻璃、薄膜等）的厚度和折射率的方法。实验证明,这种方法是正确、有效和间便的。     

分光棱镜干涉法测量涡旋光束拓扑荷

理论分析并实验研究了涡旋光束通过单分光棱镜后的自干涉现象.研究结果表明,不同于涡旋光束与平面波或者球面波干涉,涡旋光束自干涉条纹呈"扭曲"状,且在干涉条纹边缘处会出现"断裂"条纹,其数目随着涡旋拓扑荷数增大而增大,且"断裂"条纹的指向与拓扑荷符号相关.上述结论提供了一种原理和操作简单的测量涡旋光束拓扑荷数的方法.     

一种基于空间光程差调制的条纹位置测量方法

提出了一种基于空间光程差调制的条纹位置测量方法,用于恒星干涉仪条纹搜寻和条纹追踪.来自基线两端的两光束合束时,通过合束器在两光束之间引入一个倾角,用以实现静态的空间光程差调制.使用成像透镜将静态光程差调制得到的白光干涉条纹成像到CCD探测器上.白光条纹位置的偏移与两光束之间的光程差大小相关,使用获得的干涉条纹实时计算白光条纹位置,测量出两束光之间的光程差,用于延迟线的实时光程差补偿,从而可以稳定干涉条纹.数值模拟和实验结果表明,采用该方法获得的最大光程差测量误差为0.159μm,小于数值模拟和实验所用宽带光的平均波长0.555μm,测量精度满足条纹相干的要求.与时间调制方法相比,该方法原理和算法简单,且对于大气扰动更不敏感.