Простейший интерферометр

Ну, одна проблема, с которой вы, вероятно, столкнетесь, заключается в том, что ваша установка, вероятно, будет вибрировать с амплитудой в этом порядке. У вас есть плавающий оптический стол?

Согласованность, наверное, не так важна. Как минимум вам понадобится светоделитель, два зеркала и диод или какой-либо другой способ измерения интерференционной картины. Линза или две для увеличения узора также будут полезны.

Помимо лазеров, этапы зеркальной трансляции, вероятно, станут для вас самой большой проблемой. Если вы хотите измерять расстояния в субоптических длинах волн, вам понадобятся трансляторы, стабильные в этом субмикронном диапазоне, иначе ваши измерения будут размыты. То есть у вас могут быть статические интерференционные картины, но если вы планируете перемещать зеркала и подсчитывать полосы для измерения длины, то ваш движитель зеркала должен стабильно управляться в масштабах длины, которые вы планируете измерять.

На практическом уровне это означает, что вам действительно понадобится достаточно прочная оптическая поверхность, как, скажем, эта , и ваши зеркала также должны быть прочно закреплены с помощью прецизионных винтов. Если у вас умеренный бюджет, то здесь нечего возражать, и я ожидаю$^1$вы действительно должны быть в состоянии построить вполне разумный примерно за 100 или 200 долларов.

Однако это не означает, что вы не можете получить что-то действительно хорошее по очень низкой цене — это просто говорит о том, что вы не сможете точно контролировать интерференционную картину. Если видение картины — это все, что вам действительно нужно, то ресурсы, подобные этой инструкции, похоже, показывают, что получить интерференционную картину Майкельсона-Морли относительно легко, если у вас есть терпение.

$^1$Заметьте, однако, что я теоретик.

Вы также должны учитывать стабильность частоты лазера. Я так понимаю, что частота света может повышаться и понижаться на несколько нанометров по мере изменения температуры (и, возможно, некоторых электрических входов) лазерного диода. Поиск, похоже, выдает довольно много статей о стабилизации их вывода именно для этой цели.

Я бы предложил конфигурацию интерферометра Маха-Цендера, потому что ее может быть легче настроить.

Прежде чем вы пойдете и потратите все свои деньги на разработку сверхстабильного источника, почему бы вам не попробовать простой гелий-неоновый лазер. Я предлагаю гелий-неоновый лазер, потому что выходной режим очень чистый, а это важно в практической интерферометрии.

Если частота лазера является проблемой, вам необходимо выяснить, в каком временном масштабе выполняются ваши измерения? Как правило, газовые лазеры стабилизируются снаружи путем привязки их частоты к резонатору (метод Паунда-Древера-Холла хорошо известен).

Если вы используете диодный лазер, все становится немного сложнее. Сначала вам понадобится конфигурация внешнего резонатора (см. «Использование диодных лазеров для атомной физики» Вимана, Холлберга и др.), а также точный контроль тока и температуры. Обычно ширина линии диодного лазера с автономным питанием составляет порядка 40 МГц, а с рефлекторной обратной связью вы можете сузить ширину линии примерно до 1 МГц. Но без терморегулирования длина волны может дрейфовать на несколько нм. Если вам действительно нужна ширина линии в кГц и долговременная стабильность, вам нужно привязать лазер к атомной линии и использовать активную стабилизацию.

Я пытаюсь подчеркнуть, что чем больше требований вы предъявляете к источнику, тем выше сложность установки. Итак, я бы посоветовал попробовать самые простые доступные вещи, черт возьми, даже лазерную указку, чтобы посмотреть, что вы можете с ними сделать.