光学差拍方法是一种用于测量波片相位延迟的高精度技术。波片作为光学干涉仪中最基础且普遍使用的光学元件,其相位延迟的准确测量对于提升干涉测量精度至关重要。传统的波片测量方法精度通常在波长的1/50到1/500之间,这些精度能满足基本的干涉测量需求,但在精确度要求极高的应用场景下,它们就显得力不从心。本篇文章提出的光学差拍方法能够达到激光波长的1/6000的测量精度,远超传统的波片测量方法。 光学差拍测量波片的原理基于双频激光器,特别是塞曼效应型的双频激光器。塞曼双频激光器通过在均匀磁场中对单频激光器进行调制,使得激光原子谱线分裂,产生两个圆偏振光——左旋光和右旋光。这两个圆偏振光具有不同的频率,当它们经过波片时,会产生干涉现象。干涉后的光束照射到光电检测器上,光电检测器的输出信号与入射光强成正比,通过示波器可以观察到差频信号。 为了获取波片的相位延迟信息,需要对光电检测器接收到的差频信号的幅值进行测量。基于塞曼双频激光器的特性,通过光电检测器检测到的差频信号的幅值和波片相位延迟值之间存在数学关系。通过分析和计算,可以得到波片相对于激光波长的相位延迟。文章中提到了实验的设置和实验原理图,描述了光路的布局和测量过程。 在实验原理部分,详细阐述了如何通过塞曼双频激光器发出的双频共程光束来测定波片的相位延迟。利用Jones矩阵来表示不同偏振光的光矢量,从而在理论推导和实验中确定波片的相位延迟值。研究者们在实验中使用了纵向塞曼双频稳频He-Ne激光器,并对四分之一波片进行了测量。测量结果与理论计算值吻合良好,验证了该测量方法的准确性。 文章进一步探讨了光电检测器接收的光波的总电场以及光强I随波片相位延迟γ值变化的规律。通过数学推导,研究者发现光强I随波片γ值的变化率,从而可以确定波片的相位延迟值。文中提到了一个关键步骤,即在特定条件下,光强I的交流项为零,通过这个条件可以求出对应的波片相位延迟值。 通过以上介绍和分析,光学差拍方法具有显著的技术优势,它不仅能测量不同波片相对于同一波长的相位延迟值,还能测量同一波片相对于不同波长的相位延迟值。这使得该方法具有极高的实用性和灵活性。此外,文章中还提到了相关的实验装置和理论计算公式,为后续的研究者提供了重要的参考。由于本篇文章发表于1987年,其研究内容和结果在当时无疑是光学测量技术的一大进步,对现代精密测量技术的发展起到了不可忽视的推动作用。
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