【頻率梳需要的距離測量】

明道

【頻率梳需要的距離測量】

 

創建的頻率梳的干涉圖案

光學頻率梳的基礎上的一種新方法測量距離已經亮相在荷蘭的物理學家。

該技術的主要優點，這涉及到通過邁克耳孫干涉儀，並通過來自光源的光梳，分析產生的干涉圖案，是它允許不已知的值範圍內使用的光的波長的一半的情況下精確地測量距離。

該技術可以用於測量衛星之間的距離，或使光的色散的光學材料非常精確的測量。

甲邁克耳孫干涉儀包括兩個光路 - 或手臂 - 是彼此成直角。

傳入的光照射的兩個臂和光沿每個臂同時被發送，直到它擊中的鏡像每個路徑結束時，被反射回分束器。

兩束光，然後重新組合，發送到屏幕上，如果出現干涉圖案的兩個臂的長度不同。

通過分析模式中，在臂之間的長度差可以被確定在一小部分的光的波長。

半波長的限制

在其最簡單的形式中，邁克爾遜干涉儀用於單色光。

然而，這限制了它的有效性，因為要測量的距離的長度測量前，必須知道使用的光 - 通常小於500nm的波長（λ/ 2）的二分之一範圍內。

問題是，被測量的距離可以表示為λ/ 2的整數倍的加λ/ 2的一小部分 - 但不能確定這個整數倍的干擾數據。

物理學家已經發現了兩個圓這個問題的方法。

其一是使用幾個不同顏色的激光，以獲得更多的有關系統的信息。

另一種是使用一定範圍的波長的光源，然後尋找的干涉光中的相位差，它可以與距離相關的。

這些技術都有自己的問題，而不是至少數以千計的不同激光器將有利於減輕測量，但全部安裝在實驗室將是不切實際的。

9000不同的激光器

在國家計量院在代爾夫特代爾夫特技術大學的史蒂芬·伯格和他的同事已經做的是兩種技術結合起來，允許甚至更好的距離測量。

該球隊使得使用頻率梳 - 一種裝置，在規則間隔的波長的激光的輸出。

其結果是，干涉儀被有效地使用上面的近紅外在808-828 nm範圍內的約9000個不同的激光器操作。

研究人員展示了他們的新技術觸發脈衝，其頻率梳進入干涉儀測量臂長15厘米左右。

重組後，通過被稱為標準具的光學元件的光從兩個臂，然後從一個光柵反射。這些設備都改變根據其波長的光的軌跡，創建使用的CCD照相機捕獲的干涉圖案。

然後分析該圖像產生的光的強度作為波長的函數的積 - 與每個數據點對應於一個不同的波長的梳狀。其結果是從測得的距離，可以計算一個正弦波。

該研究小組發現的距離內可以找到λ/30 - 約27納米。

雖然這是一個典型的邁克耳遜干涉儀的結果，新的設置可以是已知的任何距離，於15公分到被測量 - 比400nm的單色的移動設備所需要的先驗知識。

測量光學特性

范登伯格認為，該系統可以在空間中找到用武之地，光可以無干擾的長途跋涉。

因此，他說，它可以用來做非常精確的測量衛星之間的距離。

也可以看到它被用於測量光學材料的性能的一個事實，即該系統使得在一個波長範圍內的非常敏感的測量 - 特別是如何的折射率隨波長而改變的索引。

該小組目前的工作提高了系統的穩定性，並研究如何在更長的距離執行。

這項工作是描述在“物理評論快報”。

作者簡介

麥約翰斯頓是physicsworld.com主編

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/may/10/frequency-comb-takes-a-measure-of-distance