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Articulo de referencia

Interferómetro de corte por cuña de aire

Figura 1. Trayectoria del haz dentro del interferómetro de cuña de aire. El interferómetro de cizallamiento con cuña de aire es probablemente el tipo de interferómetro más senci...

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Figura 1. Trayectoria del haz dentro del interferómetro de cuña de aire.

El interferómetro de cizallamiento con cuña de aire es probablemente el tipo de interferómetro más sencillo diseñado para visualizar la perturbación del frente de onda tras su propagación a través de un objeto de prueba. Este interferómetro se basa en el uso de una fina cuña de aire entre dos superficies de vidrio óptico y puede utilizarse con prácticamente cualquier fuente de luz, incluso con luz blanca no coherente.

Configuración

En [ 1 ] se describe un interferómetro de cizallamiento de cuña de aire , el cual se empleó en una serie de experimentos descritos en [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]. Este interferómetro consta de dos cuñas de vidrio óptico (~2-5°), presionadas entre sí y luego ligeramente separadas por un lado para crear una cuña delgada con espacio de aire. Esta cuña con espacio de aire posee una propiedad única: es muy delgada (escala micrométrica) y tiene una planitud perfecta (~λ/10).

Hay cuatro reflexiones de Fresnel de intensidad casi igual (~4% para un coeficiente de refracción de 1,5) del interferómetro de cuña de aire (Fig. 1):

  1. desde la superficie exterior del primer bloque de vidrio
  2. desde la superficie interior del primer bloque de vidrio
  3. desde la superficie interior del segundo bloque de vidrio
  4. desde la superficie exterior del segundo bloque de vidrio

El ángulo entre los haces 1-2 y 3-4 no es ajustable y depende únicamente de la forma de la cuña de vidrio. El ángulo entre los haces 2-3 se ajusta fácilmente variando el ángulo de la cuña de aire. La distancia entre la cuña de aire y el plano de imagen debe ser lo suficientemente grande como para separar espacialmente las reflexiones 1 de 2 y 3 de 4. La superposición de los haces 2 y 3 en el plano de imagen crea un interferograma.

Alineación

Para minimizar las aberraciones de la imagen, el plano angular de las cuñas de vidrio debe colocarse ortogonal al plano angular de la cuña de aire. Dado que la intensidad de las reflexiones de Fresnel en una superficie de vidrio depende de la polarización y el ángulo, es necesario mantener el plano de la cuña de aire casi perpendicular al haz incidente (±5°) para minimizar la variación de intensidad inducida instrumentalmente. Esto es fundamental al acoplar el interferómetro de cuña de aire a la óptica de imagen. El interferómetro de cuña de aire tiene un diseño muy sencillo y solo requiere dos cuñas de vidrio BK7 estándar y un soporte para espejos (Fig. 3).

Figura 3. Ejemplo de interferómetro de cuña de aire.

Aplicaciones

Debido a su extremadamente delgada capa de aire, el interferómetro de cuña de aire se aplicó con éxito en experimentos con láseres de alta potencia de femtosegundos. La Figura 4 muestra un interferograma de las interacciones del láser con un chorro de He en una cámara de vacío. [ 2 ] El haz de sondeo tiene una duración de ~500 fs y una longitud de onda de ~1 μm. El interferograma de cuña de aire, incluso con este haz láser de tan corta longitud de coherencia, muestra líneas de interferencia claras y de alto contraste.

Figura 4. Interferograma de la interacción láser-chorro de He a +15 ps.

Ventajas

El interferómetro de cizallamiento de cuña de aire es similar al interferómetro de cizallamiento clásico , pero tiene un grosor de micras, puede funcionar con prácticamente cualquier fuente de luz, incluso con luz blanca no coherente, cuenta con una división angular del haz ajustable y utiliza elementos ópticos estándar y económicos. La sustitución de la segunda cuña de vidrio por una lente plano-cóncava transforma el interferómetro de cizallamiento lateral de cuña de aire en un interferómetro de cizallamiento radial, lo cual es importante para algunas aplicaciones específicas.

El principio de interferencia de la cuña de aire entre dos placas de vidrio plano-paralelas se describe en varios libros de texto de óptica elemental. [ 9 ] Sin embargo, esta disposición "clásica" de cuña de aire nunca se ha utilizado para interferometría con visualización de campo debido a la superposición de los cuatro haces reflejados en el plano de la imagen. El diseño descrito en este artículo elimina esta obstrucción y hace que el interferómetro de cuña de aire sea eficaz para aplicaciones prácticas con interferometría de campo de visualización.

Véase también

Referencias

  1. ↑ GS Sarkisov, Interferómetro de cizallamiento con una cuña de aire para el diagnóstico de la densidad electrónica en un plasma denso , Instruments and Experimental Techniques , vol. 39, n.º 5, págs. 727-731 (1996).
  2. 1 2 Sarkisov, GS; Bychenkov, V. Yu.; Novikov, VN; Tikhonchuk, VT; Maksimchuk, A.; et  al. (1999-06-01). "Autoenfoque, formación de canales y generación de iones de alta energía en la interacción de un pulso láser corto e intenso con un chorro de He" . Physical Review E. 59 ( 6). American Physical Society (APS): 7042– 7054. Bibcode : 1999PhRvE..59.7042S . doi : 10.1103 / physreve.59.7042 . ISSN 1063-651X . PMID 11969693. S2CID 13029022 .   
  3. ↑ Iglesias, EJ; Elton, RC; Griem, HR; Scott, HA (2003). "Interferometría y espectroscopia de cizallamiento de cuña de aire resuelta en el tiempo en un plasma de picosegundos" (PDF) . Revista Mexicana de Física . 49 (S3): 126-129. Bibcode : 2003RMxFS..49b.128I .
  4. ↑ SV Granov, VI Konov, AA Malyutin, OG Tsarkova, IS Yatskovsky, F. Dausinger, Diagnóstico interferométrico de alta resolución de plasmas producidos por pulsos láser ultracortos, Laser Physics, 13, 3, pp.386-396 (2003).
  5. ↑ Hii, King Ung; Kwek, Kuan Hiang (2009-01-08). "Interferómetro de doble prisma para pruebas de colimación". Applied Optics . 48 (2). The Optical Society: 397– 400. Bibcode : 2009ApOpt..48..397H . doi : 10.1364/ao.48.000397 . ISSN 0003-6935 . PMID 19137053 .  
  6. ↑ Hu, Min; Kusse, Bruce R. (2004). "Observaciones ópticas de la formación de plasma y la expansión del núcleo de alambres de Au, Ag y Cu con 0–1 kA por alambre". Physics of Plasmas . 11 (3). AIP Publishing: 1145– 1150. Bibcode : 2004PhPl...11.1145H . doi : 10.1063/1.1644582 . ISSN 1070-664X . 
  7. ↑ Ivanov, VV; Sotnikov, VI; Sarkisov, GS; Cowan, TE; Bland, SN; et al. (2006-09-18). "Dinámica del transporte de masa y campos magnéticos en ZPinches de matriz de bajo número de cables". Physical Review Letters . 97 (12) 125001. American Physical Society (APS). Bibcode : 2006PhRvL..97l5001I . doi : 10.1103/physrevlett.97.125001 . ISSN 0031-9007 . PMID 17025975 .   
  8. ↑ Ivanov, Vladimir V; Altemara, Sara D; Astanovitskiy, Alexey A; Sarkisov, Gennady S; Haboub, Abdelmoula; Papp, Daniel; Kindel, Joseph M (2010). "Desarrollo de diagnósticos de sondeo láser UV para Z-Pinches de 1 MA". IEEE Transactions on Plasma Science . 38 (4). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): 574– 580. Bibcode : 2010ITPS...38..574I . doi : 10.1109/tps.2010.2041215 . ISSN 0093-3813 . S2CID 9937375 .  
  9. ↑ M. Born y E. Wolf, Principios de Óptica (Cambridge University Press; 6.ª edición, 1997).