什么是干涉仪（Interferometers）？干涉仪的原理、类型
发布时间：2023-10-11 10:36:31 阅读数： 767
干涉仪是一种利用波的干涉来精确测量距离、波长或微小位移等参数的装置。干涉仪采用干涉原理，这是一种由两个或两个以上波的相互作用产生的现象。当两个波峰重合时，它们会产生建设性干涉，从而增强波的振幅。相反，当波峰与波谷重合时，就会产生破坏性干涉，导致波的强度减弱。
该仪器使用分光镜将入射光波分成两条不同的路径。然后，光波在检测器上重新组合，检测器对它们的干涉模式进行分析，以提取有价值的信息。
干涉仪应用广泛，形状和尺寸各不相同。逆反射器在许多不同情况下都很有用。它们可以用来测量微小生物（如显微生物）表面的微小变化。这些干涉仪还可用于利用无线电干涉测量法检测太空中遥远的大面积气体和尘埃。它们还能够探测难以捉摸的引力波。标准配置，如上图所示的迈克尔逊激光干涉仪，由激光器、激光分束器、一系列反射镜和记录干涉图案的光电探测器等基本组件组成。
干涉仪的原理
干涉仪的基本原理是将光分成两束，这两束光穿过不同的光路，然后重新组合产生干涉。通过集成干涉物镜，显微镜可以发挥干涉仪的功能。当样品对焦时，条纹就会显现出来，从而实现精确测量和观测。
干涉仪的工作原理
激光器发出的相干光束是初始光源。这束光射向分光镜，分光镜将其分成两束光，每束光的光路不同。其中一束射向固定不动的参考镜，另一束则射向目标或样品。随后，来自参考镜和样品的两束反射光束在分光镜处重新组合并相互作用。这种相互作用会产生建设性或破坏性干涉，从而产生干涉图案。使用光电探测器捕捉由此形成的图案，以检测由建设性和破坏性干涉引起的强度变化。从干涉图案中得出的数据将被分析。
干涉仪有各种配置，用于不同的目的。一些常见的类型包括
迈克尔逊干涉仪
法布里-珀罗干涉仪
马赫-泽恩德干涉仪
萨格纳克干涉仪
光学干涉望远镜
干涉仪的应用
干涉仪广泛应用于科学、技术和医学等不同学科。在光纤领域，这些仪器在精确测量微小位移、折射率变化、表面不规则或地形等观测技术方面发挥着重要作用。
在航天领域，干涉测量法对于希望获得大型望远镜分辨率的天文学家来说是无价之宝。其方法是将多个较小望远镜的信号合并，有效地形成一个统一的、功能更强大的望远镜。复杂的镜面排列将光线从这些独立的望远镜引导到天文仪器上，在天文仪器上对数据进行精心处理，以生成高质量、精细的图像。这种技术为天文观测开辟了新的领域，使人们对遥远的天体有了前所未有的了解。
它们在工程和制造过程中发挥着重要作用。这些干涉仪用于精确测量表面，确保关键部件符合严格的标准。在半导体制造等行业，干涉仪用于检测和校准微芯片上的复杂图案。它们还有助于评估各种光学系统中使用的透镜、反射镜和其他光学元件的质量。
干涉仪是计量学（测量科学）中不可或缺的工具。干涉仪能够以纳米级的精度进行精确的长度测量，是纳米技术应用的理想工具。干涉显微镜技术使研究人员能够观察和操纵纳米级物体，从而在材料科学和纳米工程领域取得突破性进展。
在生物医学成像领域，干涉仪可应用于光学相干断层扫描（OCT）。OCT 是一种非侵入性成像技术，可提供生物组织的高分辨率横截面图像。它被广泛应用于眼科领域，用于观察视网膜和诊断各种眼部疾病。基于干涉仪的显微镜还可用于研究生物样本中的细胞结构和相互作用，有助于推动医学研究和诊断。
干涉仪被用于大地测量和地质研究，以监测地面变形和构造运动。它们为了解地震、火山活动和地面沉降提供了重要数据。此外，天基干涉仪还用于研究地球地形、冰原和洋流的变化，有助于我们了解气候变化和环境模式。
干涉仪可用于无损检测，在不造成任何损坏的情况下评估材料的结构完整性。例如，在航空航天工业中，它有助于识别飞机部件的缺陷或应力点，以确保其安全性和可靠性。
在新兴的量子力学领域，量子干涉仪被用来探索叠加和纠缠等量子现象。这些设备在量子计算和量子通信中发挥着关键作用，有可能彻底改变信息处理和安全通信。
