用过迈克尔逊干涉仪的朋友请指点

miao2

其实任何一本物理光学里面，这些问题都有讲，不过核试验里面的现象对应起来就不仅仅是读书那么简单了。
如果只是从不严格的实验中就得到结论，我觉得有点那个。

比如说前面的1.3mm相干长度的问题。

土豆

1.3mm当然不是激光的“相干长度”了，这我一直都在强调，
我用的激光电筒（小礼品那种），调节所加的电压，
可以使激光的“相干长度”大约为0.5mm左右，
这时观察干涉环的周期性就比较容易了，
这个实验不是比的“干涉长度”有多长，而是比的“干涉长度”有多短？
个有个的研究目的？

土豆

从另一方面看，
就现在的测量技术，可能还难以测到这个百GHz的光波列调制频率，
首先要有一个响应分辨率足够高光电管，把光波列转换成电脉冲信号，
（最好是光波列长度与波列间距相等，这样电脉冲的占空比为5：5）
然后就要有一个快速响应的电脉冲计数器，
只要能造出合适的：光电管和计数器，
就可以直接观测各种光源发出的“光波列闪光”了，
不过好象到现在为止还没有这方面的报道吧？
可能是因为这个频率刚好在微波与红外之间，所以难以测量？

对“干涉周期性”的观测使我们现在至少知道：
650nm的激光“波列闪光”的调制波长大约是1.3mm，
532m的激光“波列闪光”的调制波长大约是1.8mm，
（波列中心间距：波列的波峰到波峰间距---波长）

问题是除了这种方法以外，是否还有其它的方法可以测到这个波长呢？
比如有网友提到的“光子计数器”？如果它的时间分辨率足够的话，
就应该可以测出单频光源的“波列调制周期”？然后得到其频率、波长，
比如钠灯和短“干涉长度”的激光，
（对“干涉长度”较长的激光就不容易测量了，因为可能出现波列重叠的问题？）

slyz

ns级的光电接受器，恐怕只有实验室才有了，
土豆兄，能否把你的装置的照片，贴上

miao2

所谓相干长度可以这样理解：你的干涉仪两个臂的光程差大于0.5mm时就不会有干涉条纹出现。

可是你又能够得到拍波周期为1.3mm，真的不懂的说。

土豆

可以，我去借个数字相机，可能要可能要过些天了才能传上来，
另外ns级的光电接受器不算很高的要求吧？可能还有阿秒级的？
总之ns不会是目前光电接收器的极限吧？
还有ns的电脉冲计数器要求是否算高呢？一般半导体器件有个截止频率的问题，

是不是叫“拍波”我还不太清楚，我对电子知道一点，所以喜欢用调制波的说法，
另外1.3mm不是周期呀，你是说1.3mm的周期规律吧？
红光的调制波周期现在估计是3.9*10^-11 s（见上面的计算），

这种周期现象用目前的波列理论还是可以解释的，
即一个波列分束干涉时，如果光程差大于波列长度的话，就无法相遇、相干，
但继续增加光程差，这列落后的“分波列”还可以与下一个“分波列”相遇相干？

不过奇怪的是怎么原子间断发出波列时，会按如此有规律的周期进行呢？
是什么原因产生了这个“极限微波”调制的呢？
而且为什么这个“调制波”的波长只随光波频率递增呢？

另外如果光源的干涉长度可以设法减小到微米级，
就可以更精确的测量调制波波长了，总之只要干涉长度不影响调制波长，
那么干涉长度越短，调制波长的测量精度就越高，

土豆

希望aghost能多介绍一些实验中观察到的现象和疑问，
我认为应该不是激光方向的问题，
而且对于迈氏干涉仪来说，光的方向如果不垂直于反射镜的话，
恐怕难以产生干涉条纹吧？

我用的反射镜是一般街上卖的小镜子，玻璃厚度1.75mm，玻璃后面镀银，
当然只能是0角度反射了，
玻璃表面也会有一点反射光，不过很弱了，
再经过一次50%的分光后就难以观察到了，产生干涉环是不可能的了？
不过还是准备换成玻璃前表面镀膜的标准反射镜，还是正规一点好？
如果你用的器材都是比较正规、标准的话，
能否验证一下激光“干涉长度”小于1mm时的实验结果呢（尽量减小Q值）？
估计应该可以很容易的观察到这种周期性呀？
（不要用调Q激光，这可能会增加对原子的瞬间激发强度，延长原子发光时间，从而增加了波列长度---干涉长度？）

miao2

这种现象就是典型的多波长干涉，干涉条纹对比度周期变化的现象。
也因此发展起来一系列的测量方法
典型的有白光干涉方法，因为一般的白光光源相干长度只有几个微米，用它来定位其实挺好的，另外通过分析这几个微米长度的干涉条纹可以实现纳米测量的哟。
多波长绝对距离测量也有几十年的发展，测量精度可以到达纳米，测量范围可以到若干米。

土豆

如果已经有类似的实验就可以借鉴了，
你有做这种“白光干涉”的条件吗？或者多提供一点这方面的资料？
白光干涉环的“清晰长度”大约等于多少？

如果“白光干涉”的干涉环有色散产生的话，
就可以看看各种颜色的“清晰长度”是否相同？
如果没有色散产生，可以用棱镜分光，方便的得到各种频率的光，
然后分别测量各种颜色光的干涉环“清晰长度”，看看有什么规律？

我还在想方设法找单色光源呢，这样看来不只是钠灯才能用来做迈氏干涉了？
汞灯也应该可以了？
汞灯谱线标准波长(nm)：
312.6  
334.1
365.0  
404.7  
435.8  
546.1  
577.0  
690.7

我原想可以稍微滤一下光，就可以得到各种单频率的光了，
分别测量各单频对应的“周期清晰长度”，就可以看出一点规律来了，
可是我问了浙江光学仪器（他们与浙大合作制造迈氏干涉仪），
他们说汞灯无法用来做迈氏干涉仪实验，只有用钠灯，不知是怎么回事了，
可能你说的“多波长干涉”要求有特殊的干涉仪？
另外“多波长绝对距离测量”要看哪些参考书呢？还望多指点，

土豆

总算找到了点线索，是对“NC3000自动非接触干涉仪系统”的介绍：
http://www.lienhe.com.cn/product/explain-c-nc3000.htm

注意到文中的一段：
“在白光扫描法中，白光相干性低，提供仅带几根可见条纹的被测表面的干涉图形。用干涉物镜从上向下扫描工件，随高度不同，这几根条纹时隐时显地出现在工件表面。通过跟踪峰值或中心条纹，计算机能够标定每一点的高度值，甚至当高度有突然变化时，也可做到这一点。”

再从彩色干涉曲面的情况看，
红色在最顶部，紫色在最下面，由于某种颜色的“相干长度”很短，
所以工件表面只要有微小的凹凸变化，该处干涉环的颜色就会有微小的不同了，
通过计算机做出比色分析，就可以测出凹陷的深度了，

上文中也提到“条纹时隐时显地出现在工件表面”，
这说明各种频率的颜色的确有自己的“干涉可见间距”，
这就不用很多种激光源了，用这种方法可以很容易的测量出各频率的“清晰长度”？
从而找出一些规律来，
而且显然这个“清晰长度”必须是很有规律的，只能与颜色（频率）相关，
而不应受光源的“相干长度”的影响，否则会影响“比色法”的测量精度？
不知道我理解的对不对？还请各位多指点、探讨，

不过还没有找到有关“调制波长”观测问题的文章，
简直就不知道该检索什么“关键字”？


------------------------------
另外值得参考的还有：

白光干涉测厚仪
http://www.kuanye.com/03.htm   
   
原理：
众所周知，水上的油膜或肥皂泡有着五颜六色的颜色。
经过研究发现：这些颜色的变化是由于油膜或肥皂泡膜厚度的变化而引起的。
这种薄膜层上的颜色变化是基于干涉现象。  
例如：两束反射光的叠加.
光线1和光线2的叠加光未受干扰地引入到放大器，
并且在白光光源的光谱中进行的设置。
（例如：以卤素灯作为仿白光光源）
因为两束光线不是纯正地叠加，因此就有干涉现象的发生。

应用：
薄的透明膜层或半透明膜层的干涉光谱可以使用TranSpec Spectrometer System
和HSL-2卤素光谱光源进行测量，从而得到膜层的厚度。

-------------------------

http://www.jicheng.net.cn/resource/auto_news/yeneizhuanjia/1002394.html

二元光学器件刻蚀深度的精密检测是一项关键技术二没有精密检测，就谈不上精密加工，更谈不上制作精密器件。现有的台阶仪精度不高，分辨率只有0.01mm级，由于是接触式，会产生划痕，根本不能用。金国藩深知该问题不解决，将会严重影响二元光学器件的研制。他组织大家认真研究和分析各种测量技术，从电视图像处理技术中得到启发，将之与干涉测量显微镜结合，白光干涉仪形成的是彩色干涉条纹，但可利用其零级黑条纹随二元光学器件的台阶而产生的错位可推算出两个台阶之间的位相差及台阶深度。将干涉条纹通过电视摄像机摄入，再通过图像处理，得到分辨率达λ/120，重复精度2nm。既是非接触，又是纳米级，是二元光学研究的极好检测仪器。

土豆

随高度（距离）变化的干涉环“可见间距”图片：

土豆

仔细看一下这张图，似乎有些问题？
最右边是通过滤光片的单色光产生的干涉条纹，
这与一般干涉仪上看到的干涉环是一样的，

可是左边的白光干涉彩色图就不同了，
而且注意到这个彩色环是在一个曲面上形成的，
如果是一个平面，就只有一种颜色，而且并没有任何的干涉环，
比如右边的那个深兰色圆（凹陷）和淡兰色的周边（平台），

这倒让人想起前些时候在这里讨论过的各种颜色光的焦距不同的问题？
上下移动“物镜”时，光纤端面上的焦距会发生变化，
是不是由于不同颜色的光有不同的焦距，
所以才会出现这种随工件表面高度变化的彩色图案呀？

如果工件（光纤端面）是一个标准平面，看到的就只会是一种颜色，
如果是一个斜面，就会看到彩色的竖线条（这能算是干涉条纹吗？），
如果是一个曲面，才会看到如图的彩色圆环，可这并不能算是干涉环吧？
似乎应该称做“焦距环”？


===========================================================
另外“多波长干涉测距”好象也值得推敲，系统也比较复杂，参见：
http://www.pim.tsinghua.edu.cn/gj/photonics/cai/ch8p7.htm