La interferencia óptica no solo es un fenómeno fundamental que ha permitido derivar nuevas teorías de la luz, sino que también se ha utilizado en interferometría para la medición de pequeños desplazamientos, cambios en el índice de refracción e irregularidades de la superficie. El interferómetro de Michelson es un interferómetro de uso común, mediante el cual se pueden observar fácilmente las franjas de luz de interferencia de igual inclinación y espesor. Históricamente, este interferómetro se ha utilizado en muchos experimentos físicos famosos, como el experimento de Michelson-Morey y la detección de ondas gravitacionales.
En un nuevo artículo publicado en Light Science & Application , un equipo de científicos dirigido por el profesor Bao-Sen Shi y el profesor asociado Zhi-Yuan Zhou de CAS Key Laboratory of Quantum Information, Universidad de Ciencia y Tecnología de China, ha demostrado una igualdad especial -inclination interferencia mediante el uso de fotones no monocromática en un Michelson interferómetro , que se manifiesta como el número de anillo-como franjas crecientes mucho más rápidamente con el aumento óptico-path-diferencia (OPD) de las franjas correspondientes para la interferencia de igual inclinación.
Los fotones utilizados en su interferómetro se generan mediante conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC) en un cristal no lineal de segundo orden, en el que un fotón de bombeo de mayor energíase divide en un par de fotones de menor energía con cierta probabilidad. En este trabajo, la interferencia observada está estrechamente relacionada con el espectro angular de frecuencia especial de los fotones generados a partir del proceso SPDC: los fotones tienen un gran ángulo de divergencia y la frecuencia de los fotones varía con el aumento del ángulo de divergencia. El principio de la interferencia es que los fotones de frecuencia diferente emitidos por el cristal tienen diferentes ángulos de divergencia, y cada ángulo de divergencia corresponde a una combinación de frecuencia única; por lo tanto, los fotones con diferentes frecuencias tienen diferentes diferencias de fase entre las dos placas paralelas y, finalmente, tienen diferentes resultados de interferencia constructiva o destructiva, que forma franjas anulares brillantes u oscuras en el plano de detección. Los científicos se refieren a esta interferencia como interferencia dependiente del espectro angular (ASD) porque es causada por una combinación de patrones de interferencia de diferentes componentes angulares.
El principio y el fenómeno de la interferencia ASD se parecen a los de la interferencia tradicional de igual inclinación: ambos tienen franjas en forma de anillo, la diferencia de fase que induce anillos brillantes u oscuros depende del ángulo y el número de anillos depende de OPD; sin embargo, tanto los resultados teóricos como los experimentales muestran que el número de franjas en forma de anillo aumenta γ veces más rápido con el aumento de OPD que las franjas correspondientes para la interferencia común de igual inclinación. Con respecto a las franjas de interferencia con diferentes diferencias de brazo en el experimento, bajo sus condiciones experimentales, γ es de orden 27. El fenómeno también se puede parametrizar usando una longitud de onda equivalente, que en sus condiciones experimentales es aproximadamente 1/27 de la longitud de onda real de los fotones. . El significado físico de la longitud de onda equivalente aquí es que las franjas de interferencia de ASD son las mismas que las de un interferómetro tradicional de igual inclinación en el que la longitud de onda de los fotones tiene este valor. El modelo teórico de este artículo muestra que estos parámetros pueden mejorarse aún más ajustando los parámetros experimentales.
Una ventaja de la interferencia de ASD es que la sensibilidad se puede incrementar γ veces cuando se usa este interferómetro para medir pequeños desplazamientos o cambios en el índice de refracción al registrar la variación de las franjas porque en estos casos, una mayor variación en las franjas indica una mejor sensibilidad para OPD. Otra ventaja de la interferencia de ASD con un gran valor de γ es que el punto en el que el OPD cero se puede determinar con mayor precisión y, por lo tanto, se puede mejorar la precisión de la medición de la trayectoria óptica, que es de ±0,54 μm ajustando sus datos experimentales.
Fuente: Chinese Academy of Sciences
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