エアウェッジシアリング干渉計

エアウェッジシアリング干渉計は、おそらく、テスト対象物を通過した後の波面の乱れを視覚化するために設計された最もシンプルなタイプの干渉計です。この干渉計は、2 つの光学ガラス表面の間にある薄いウェッジエアギャップを利用することをベースとしており、非コヒーレントな白色光を含むほぼすべての光源で使用できます。

エアウェッジシアリング干渉計は^{[1]で説明されており、 [2] [3] [4] [ 5] [6] [7 ] [8]}で説明されている一連の実験で使用されました。この干渉計は、2つの光学ガラスウェッジ（約2〜5度）で構成されており、押し合わせてから片側からわずかに離して薄いエアギャップウェッジを作成します。このエアギャップウェッジには、非常に薄く（マイクロメートルスケール）、完全な平坦性（約λ/10）を備えているというユニークな特性があります。

エアウェッジ干渉計からは、ほぼ等しい強度のフレネル反射が 4 つあります (屈折係数 1.5 の場合、約 4%) (図 1)。

1. 最初のガラスブロックの外側の表面から
2. 最初のガラスブロックの内面から
3. 2番目のガラスブロックの内面から
4. 2番目のガラスブロックの外面から

ビーム 1-2 と 3-4 の間の角度は調整できず、ガラス ウェッジの形状によってのみ決まります。ビーム 2-3 の間の角度は、エアウェッジの角度を変えることで簡単に調整できます。エアウェッジと画像平面の間の距離は、反射 1 と 2、反射 3 と 4 を空間的に分離できるほど長くする必要があります。 ^[指定]画像平面でビーム 2 と 3 が重なると、干渉縞が作成されます。

像収差を最小限に抑えるには、ガラスウェッジの角度面をエアウェッジの角度面に対して直交するように配置する必要があります。ガラス表面からのフレネル反射の強度は偏光と角度に依存するため、機器による強度変化を最小限に抑えるには、エアウェッジ面を入射ビームに対してほぼ垂直 (±5 度) に保つ必要があります。これは、エアウェッジ干渉計をイメージング光学系に結合するときに非常に重要です。エアウェッジ干渉計の設計は非常にシンプルで、必要なのは標準 BK7 ガラスウェッジ 2 個とミラー ホルダー 1 個だけです (図 3)。

エアウェッジ干渉計は、その極めて薄いエアギャップにより、フェムト秒高出力レーザーを用いた実験にうまく応用されました。図 4 は、真空チャンバー内の He ジェットとレーザーの相互作用の干渉縞を示しています。^[2]プローブビームの持続時間は ~500 フェムト秒、波長は ~1 μm です。この非常に短いコヒーレンス長のレーザービームからのエアウェッジ干渉縞でも、明瞭でコントラストの高い干渉線が見られます。

エアウェッジシアリング干渉計は、従来のシアリング干渉計に似ていますが、厚さが数マイクロメートルで、非コヒーレントな白色光を含むほぼすべての光源で動作し、角度ビーム分割を調整でき、標準的な安価な光学素子を使用します。2 番目のガラスウェッジを平面凹レンズに置き換えると、横方向シアリング エアウェッジ干渉計がラジアルシアリング干渉計に変わり、特定のアプリケーションでは重要になります。

2枚の平行平面ガラス板間のエアウェッジ干渉の原理は、多くの初等光学教科書で説明されています。^[9]しかし、この「古典的な」エアウェッジ配置は、画像平面で4つの反射ビームすべてが重なり合うため、フィールド可視化による干渉計には使用されたことがありません。この記事で説明する設計により、この障害が排除され、エアウェッジ干渉計は可視化フィールド干渉計の実際の用途に効果的になります。

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