마이컬슨 간섭계

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요

마이컬슨 간섭계는 빛의 간섭 현상을 이용하여 정밀한 측정을 수행하는 광학 기기이다. 광원을 출발한 빛이 빔 분할기를 통해 두 경로로 나뉘어 거울에서 반사된 후 다시 만나 간섭을 일으키는 원리를 이용한다. 이 간섭 현상을 통해 거리, 파장 등을 측정하며, 특수 상대성 이론을 증명하는 마이컬슨-몰리 실험에 사용되었다.

마이컬슨 간섭계는 푸리에 변환 분광법, 트와이먼-그린 간섭계, 레이저 부등 경로 간섭계, 중력파 검출, 대기 및 우주 관측, 광학적 간섭 단층 촬영 등 다양한 분야에 응용된다. 중력파 검출을 위한 LIGO, Virgo, KAGRA와 같은 대형 간섭계가 대표적인 예시이며, 비선형 마이컬슨 간섭계와 위상 공액 간섭계와 같은 변형된 형태도 존재한다.

더 읽어볼만한 페이지

간섭계 - 레이저 간섭계 중력파 관측소
레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 중력파를 직접 검출하는 대규모 물리 실험 장치로, 레이저 간섭계를 사용하여 시공간의 미세한 떨림을 감지하며, 2015년 중력파 최초 검출 성공 이후 천문학 연구의 새로운 지평을 열었고 향후 성능 향상 및 확장이 기대된다.
간섭계 - 간섭법
간섭법은 파동의 중첩을 이용하여 파동의 상태를 진단하는 기술로, 빛이나 전자기파를 사용하며, 광학, 전파 천문학, 공학, 의학 등 다양한 분야에 응용된다.

마이컬슨 간섭계
개요
종류	간섭계
개발자	앨버트 마이컬슨
작동 원리
광원 분할	반투명 거울(빔 분할기) 사용
경로 차이	두 개의 경로로 분할된 빛이 거울에 반사되어 합쳐질 때 발생하는 경로 차이 이용
간섭 패턴	경로 차이에 따라 보강 간섭 또는 상쇄 간섭 발생
구성 요소
광원	레이저, LED 등
빔 분할기	입사광을 두 개의 경로로 분할하는 반투명 거울
거울	빛을 반사시키는 평면 거울
검출기	간섭 패턴을 감지하는 센서
응용 분야
정밀 측정	길이, 두께, 굴절률 등 측정
분광학	빛의 스펙트럼 분석
푸리에 변환 분광법	푸리에 변환을 이용한 분광법
중력파 검출	LIGO 등에서 사용
천문학	마이컬슨 별 간섭계
장점
높은 정밀도	빛의 파장 수준의 정밀도
다양한 응용 분야	측정, 분광학, 천문학 등
단점
외부 환경에 민감	진동, 온도 변화 등에 영향 받음
복잡한 구성	정밀한 광학 부품 필요
기타
관련 항목	간섭 간섭계 파동 빛 광학

2. 원리

빛살이 광원을 출발하여 빔 가르개를 지난 후 검출기에 도달하기까지 두 갈래의 경로를 따른다. 이 두 경로의 거리가 파장의 반정수배(1/2, 3/2, 5/2 등)만큼 차이난다면 보강 간섭이 일어나게 되어 강한 신호가 검출되고, 파장의 정수배(0 포함)만큼 차이난다면 상쇄 간섭이 일어나게 된다. 일반 간섭계에 따르면 파장의 정수배가 되는 조건하에서 밝은 무늬를 주지만, 마이컬슨 간섭계의 경우는 공기와 유리의 굴절률 차이 때문에 어두운 무늬를 준다.

3. 구성

마이컬슨 간섭계는 거울 ''M₁'' & ''M₂''와 빔 분할기 ''M''으로 구성된다. 회절 격자도 사용된다.^[3]

그림 2에서 광원 ''S''는 빔 분할기 표면 ''M''의 점 ''C''에 빛을 방출한다. ''M''은 부분 반사되므로 빛의 일부는 점 ''B''로 투과되고 일부는 ''A'' 방향으로 반사된다. 두 빔은 점 ''C''에서 재결합하여 점 ''E''의 검출기에 간섭 패턴을 생성한다. 두 반사 빔 사이에 약간의 각도가 있으면, 이미징 검출기는 사인파 ''프린지 패턴''을 기록한다.(그림 3b) 반사 빔 사이에 완벽한 공간 정렬이 있는 경우, 이러한 패턴은 없지만 차등 경로 길이에 따라 빔에 일정한 강도가 존재한다.^[4]

방전에서 나오는 협대역 스펙트럼 빛이나 백색광도 사용할 수 있지만, 상당한 간섭 대비를 얻으려면 차등 경로 길이가 광원의 간섭 길이 미만으로 감소해야 한다. 백색광의 경우 마이크로미터 수준일 수 있다. 무손실 빔 분할기가 사용되는 경우, 광학적 에너지 보존이 성립한다. 간섭 패턴의 모든 지점에서, ''E''의 검출기로 향하지 않는 전력은 광원 방향으로 반사되는 빔에 존재한다.^[4]

관찰자는 빔 분할기를 통해 거울 ''M₁''을 직접 볼 수 있으며, 거울 ''M₂''의 반사된 이미지 ''M'₂''를 본다. 프린지는 원래 광원 ''S''의 두 가상 이미지 ''S'₁''과 ''S'₂''에서 나오는 빛 사이의 간섭 결과로 해석될 수 있다. 간섭 패턴의 특성은 광원의 특성과 거울 및 빔 분할기의 정확한 방향에 따라 달라진다. ''S'₁''과 ''S'₂''가 관찰자와 일직선이 되도록 정렬되면 간섭 패턴은 ''M₁''과 ''M'₂''의 수직선에 중심이 있는 원으로 구성된다 (동일한 경사의 프린지). ''M₁''과 ''M'₂''가 서로 기울어져 있으면, 간섭 프린지는 원뿔 곡선(쌍곡선)의 모양을 띠지만, ''M₁''과 ''M'₂''가 겹치면 축 근처의 프린지는 직선, 평행, 등간격(동일한 두께의 프린지)이 된다.^[4]

광원에서 검출기까지의 경로는 두 가지가 있다. 한쪽은 빔 스플리터에서 반사되어 위쪽 거울로 향하고, 반사되어 빔 스플리터를 투과하여 검출기로 향한다. 다른 한쪽은 빔 스플리터를 투과하여 오른쪽 끝의 거울로 향하고, 반사된 후 빔 스플리터에서 반사되어 검출기로 향한다. 두 경로의 길이 차이가 파장의 정수 배(0 포함)인 경우, 두 광선은 서로 보강 간섭을 일으켜 검출기는 강한 신호를 검출한다. 경로 길이의 차이가 파장의 정수 배와 2분의 1인 경우, 두 광선은 서로 상쇄 간섭을 일으켜 검출기는 약한 신호를 검출한다. 실제로는 빔 스플리터에서 약해진 부분의 에너지가 강해진 부분에 재분배되어 에너지는 보존된다.^[4]

1800년대 말에는 간섭 무늬를 얻기 위해 방전등, 필터, 가는 슬릿이나 바늘 구멍을 사용했다. 마이컬슨-몰리의 실험에서는 별빛을 사용한 적도 있다. 별빛은 시간적 결맞음이 없는 빛이지만, 점 광원이기 때문에 공간적 결맞음이 있어 간섭 무늬를 생성할 수 있다.^[42]

4. 실험 방법 및 구성 요소 간 거리 측정 (한국어 문서 기반)

실험에서 볼록 렌즈를 사용하여 레이저 빔을 초점으로 모았다. 그린 글래스 플레이트(green glass plate)로 초점임을 확인했고, 레이저 빛이 근사적으로 구형으로 방사되는 이 점을 상의 위치로 보았다.

실험 도중 여러 계획 변화가 있었다.

가동 거울을 움직일 때의 프린지 시프트(fringe shift)를 이용하여 측정하려 했으나, 레이저 파장이 마이크로미터의 측정 눈금보다 훨씬 작아 한 눈금을 움직이기도 전에 shift가 순식간에 지나가 버렸다. 따라서 반지름을 통해 측정하는, 오차가 큰 방법을 선택했다.
동영상 촬영을 시도했으나 간섭무늬 자체가 조도가 낮아 DSLR로도 사진을 찍는데 수 초 동안 노출을 주어야 해서 프레임 수가 높은 동영상 촬영이 불가능했다.
결상렌즈로 상을 더 크게 잡지 않으면 반지름 측정조차 할 수 없었는데, 생각보다 배율이 큰 결상렌즈를 사용해야 했다. 간섭무늬 반지름이 100mm까지 되어야 했다.

결상렌즈의 배율을 측정해야 했는데, 처음 상의 위치에서부터 결상렌즈 위치에서의 프린지 반경이

R_0

라면 Fig 5.1에서 배율

m= \frac{FB}{AF}

이므로

f(p)=p \lambda = \Delta d (\frac{r_p}{R_0})^2 = \Delta d (\frac{r_p}{m R_0})^2

그러므로

p

와

f(p)

사이의 plot에서 기울기로 파장

\lambda

를 구할 수 있다.

실험 구성 요소 간 거리는 다음과 같다.

초점에서 광선 분할기까지: 95mm
광선 분할기에서 고정식 거울까지: 164mm
광선 분할기에서 이동식 거울까지: 205mm (초기 경로차를 0으로 하려고 했으나 마이크로미터 자체 크기 때문에 경로차를 두었다)
광선 분할기에서 조준 렌즈까지: 150mm
조준 렌즈에서 스크린까지: 1154mm
물질의 심도 (굴절률 측정을 위해): 50mm
레이저빔의 실제 파장: 632.8nm

즉,

R_0 = 423mm

and

\Delta d = 42mm

이다.

5. 간섭 무늬의 종류 및 분석

5. 1. 동심원 간섭 무늬

5. 2. 국한된 간섭 무늬

5. 3. p번째 동심원 간섭 무늬의 반지름 측정 (한국어 문서)

r_0

는 [그림2.4]에서의

R_0

로

r_0=d_E+d_S+2d_2

이고 단위는 mm이다. 측정 과정에서 확대용 렌즈를 사용했기 때문에

d_E

는 렌즈까지의 거리이다.

\Delta d

는 두 경로의 빛의 경로차로 단위는 mm이다.

6. 결과 분석 및 제안 (한국어 문서)

6. 1. 레이저 파장 측정

마이컬슨 간섭계를 이용해서 빛의 파장을 계산할 수 있다.

p번째 밝은 무늬의 반지름을 측정하고, 이론 식인

pλ = Δd (r_p/R₀)²

를 이용해서 p vs pλ 그래프를 그릴 수 있다. 여기서 기울기(slope)가 λ가 되어서 p 측정에서 0번째 반지름이 1번째로 밀리는 것과 상관없이 파장을 구할 수 있다.

실험 결과에서 R² 값이 거의 1에 가까워 정밀한 결과를 얻을 수 있음을 보여준다.

6. 2. 굴절률 측정 문제점 (한국어 문서)

fig 6.5는 p vs p/d 그래프이다. 각각의 p번째 밝은 무늬의 반지름을 재고, 이론 부분에서

:

\frac{p}{\Delta d} = (\frac{r_p}{R_0})^2 \frac{1}{\lambda}

로부터 p vs p/d를 그릴 수 있다. 여기서 기울기(slope)가 d의 역수가 되어서 역시 p 측정에서 값이 하나씩 밀리더라도 상관없이 정확히 광로차를 계산할 수 있다. 하지만 fig 6.5에서 나온 기울기로부터 계산된 광로차는 굴절률이 있는 물질을 삽입했는데 더 줄어들었다. 이는 간섭무늬가 다른 방법에 생겼음을 의미한다. 왜냐하면 실험에서 사용된 물질은 유리와 비슷했고, 굴절률이 1.5 근처라고 생각할 때, 두께가 50mm였으므로 적어도 25mm 이상으로 광로차가 증가했어야 하기 때문에 다른 어떠한 측정 오차로도 광로차가 주는 것을 설명할 수 없다.

7. 응용 분야

마이컬슨 간섭계 구성은 여러 가지 응용 분야에 사용된다.

마이컬슨 간섭계의 잘 알려진 응용 분야로는 특수 상대성 이론의 증거를 제공한 마이컬슨-몰리 실험이 있으며, 현재에도 마이컬슨 간섭계는 조정 가능한 협대역 필터로 또는 푸리에 변환 분광법/Fourier-transform spectroscopy^영어의 핵심으로 다양하게 응용되고 있다.

세계 최초로 중력파의 직접 검출에 성공한 LIGO, LIGO에 이어 중력파의 직접 검출에 성공한 Virgo 간섭계, 기후현의 카미오카 광산 터에 건설된 KAGRA 등 주요 중력파 검출 장치는 모두 거대한 마이컬슨 간섭계이다. 또한, 항성 근처에 존재하는 행성을 검출하는 데 사용되는 등 흥미로운 용도도 있다. 통신 분야에서는 DWDM 네트워크에서 위상 변조에서 진폭 변조로의 변환에 사용되는 지연선 간섭계/Delay_line_interferometer^영어의 원리로도 사용된다. 의학에서는 안과학 분야에서 광 간섭 단층 촬영/Optical_coherence_tomography^영어이라는 안저 검사를 수행하는 장치에 마이컬슨 간섭계의 원리가 사용된다.

Figure 7. 헬리올지진 자기 영상기(HMI) 도플러그램은 태양 표면의 가스 흐름의 속도를 보여준다. 빨간색은 관찰자로부터 멀어지는 움직임을 나타내고 파란색은 관찰자를 향하는 움직임을 나타낸다.

그러나, 다른 많은 용도에서는 마흐-젠더 간섭계가 더 다루기 쉽다.

7. 1. 푸리에 변환 분광법 (Fourier Transform Spectroscopy)

그림 5는 푸리에 변환 분광기의 작동 방식을 보여주는데, 이는 본질적으로 하나의 거울이 움직일 수 있는 마이컬슨 간섭계이다. 실제 푸리에 변환 분광기는 기존의 마이컬슨 간섭계의 평면 거울 대신 코너 큐브 반사경을 사용하지만, 설명을 단순화하기 위해 이 그림에서는 이를 보여주지 않는다. 간섭도는 이동 거울의 여러 이산 위치에서 신호를 측정하여 생성된다. 푸리에 변환은 간섭도를 실제 스펙트럼으로 변환한다.^[10] 푸리에 변환 분광기는 특정 조건에서 분산(즉, 회절 격자 및 프리즘) 분광기보다 상당한 이점을 제공할 수 있다. 마이컬슨 간섭계의 검출기는 측정 전체 동안 모든 파장을 동시에 모니터링한다. 적외선 파장과 같이 잡음이 많은 검출기를 사용할 때, 이는 단일 검출기 소자만 사용하면서 신호 대 잡음비를 증가시킨다. 간섭계는 고해상도 분광을 위해 입사광이 좁은 슬릿을 통과해야 하는 회절 격자 또는 프리즘 분광기와 달리 제한된 조리개가 필요하지 않다. 이것은 입사광이 단일 공간 모드가 아닐 때 장점이다.^[11] 자세한 내용은 펠게트 이점을 참조하십시오.

7. 2. 트와이먼-그린 간섭계 (Twyman-Green Interferometer)

트와이먼-그린 간섭계는 1916년 트와이먼과 그린이 발명하고 특허를 받은 것으로, 작은 광학 부품을 시험하는 데 사용되는 마이컬슨 간섭계의 변형이다. 마이컬슨 구성과 구별되는 기본적인 특징은 단색점 광원과 준직선화 장치를 사용한다는 점이다. 마이컬슨(1918)은 가용한 광원의 결맞음 길이가 제한적이기 때문에 트와이먼-그린 구성을 대형 광학 부품의 시험에 부적합하다고 비판했다. 마이컬슨은 제한된 결맞음 길이에 의해 강요된 기하학적 제약으로 인해 시험 거울과 동일한 크기의 기준 거울을 사용해야 하며, 이로 인해 트와이먼-그린이 많은 목적에 대해 실용적이지 않다고 지적했다.^[12] 수십 년 후, 레이저 광원의 출현으로 마이컬슨의 반박에 대한 답이 나왔다.

한쪽 암에 형상을 갖춘 기준 거울을 사용하면 트와이먼-그린 간섭계를 렌즈나 망원경 거울과 같은 다양한 형태의 광학 부품을 테스트하는 데 사용할 수 있다.^[13] 그림 6은 렌즈를 테스트하기 위해 설정된 트와이먼-그린 간섭계를 보여준다. 단색광의 점 광원은 발산 렌즈(표시되지 않음)에 의해 확장된 다음 평행 빔으로 준직선화된다. 볼록 구면 거울은 곡률 중심이 테스트 중인 렌즈의 초점과 일치하도록 배치된다. 출사 빔은 분석을 위해 이미징 시스템에 의해 기록된다.^[14]

7. 3. 레이저 부등 경로 간섭계 (Laser Unequal Path Interferometer, LUPI)

"LUPI"는 Twyman–Green 간섭계로, 결맞음성이 높은 레이저 광원을 사용한다. 레이저의 높은 결맞음 길이는 시험 광로와 기준 광로에서 불균등한 경로 길이를 허용하며, 대형 광학 부품을 시험하는 데 Twyman–Green 구성을 경제적으로 사용할 수 있게 해준다. 이와 유사한 방식이 Tajammal M에 의해 그의 박사 학위 논문(영국 맨체스터 대학교, 1995)에서 LDA 시스템의 두 팔을 균형 잡는 데 사용되었다. 이 시스템은 광섬유 방향성 결합기를 사용했다.

7. 4. 중력파 검출 (Gravitational Wave Detection)

마이컬슨 간섭계는 중력파의 직접적인 중력파 감지를 위한 주요 방법이다.^[15] 강한 중력파가 통과하면서 간섭계의 두 긴 팔에 불균등하게 영향을 미쳐 공간 자체의 미세한 변형률을 감지한다. 2015년, 각각 4km 길이의 팔을 가진 두 개의 마이컬슨 간섭계를 사용하여 최초의 중력파 감지가 이루어졌으며, 이들은 레이저 간섭 중력파 관측소를 구성한다.^[15] 이는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측된 중력파를 실험적으로 처음 증명한 것이다. 유럽의 버고 간섭계가 추가되면서 세 개의 감지기 간의 미세한 도착 시간 차이를 이용하여 중력파가 발생한 방향을 계산하는 것이 가능해졌다.^[16]^[17]^[18] 2020년, 인도는 중력파 감지를 위한 네 번째 마이컬슨 간섭계를 건설하고 있었다.

세계 최초로 중력파의 직접 검출에 성공한 LIGO, LIGO에 이어 중력파의 직접 검출에 성공한 Virgo 간섭계, 기후현의 카미오카 광산 터에 건설된 KAGRA 등 주요 중력파 검출 장치는 모두 거대한 마이컬슨 간섭계이다.

7. 5. 대기 및 우주 관측

마이컬슨 간섭계는 상층 대기 연구에 중요한 역할을 해왔으며, 공간 기반 및 지상 기반 기기를 모두 사용하여 대기, 온도 및 바람을 밝혀냈고, 도플러 폭과 에어글로우 및 오로라 스펙트럼의 변화를 측정한다.^[27]^[28]^[29] 예를 들어, 상층 대기 연구 위성(UARS)에 탑재된 풍향 이미징 간섭계(WINDII)는 80~300km에서 지구의 바람과 온도 패턴을 측정했다.^[31]^[32]^[33] 이 기기는 전체 유리 필드 와이드닝 비색 및 열 보상 위상 단계 미컬슨 간섭계였으며, 간섭계를 통해 에어글로우 연변을 이미지화하는 베어 CCD 검출기가 함께 사용되었다.

편광 미컬슨 간섭계를 협대역 필터로 사용하는 원리는 Evans에 의해 처음 기술되었으며,^[27] 그는 입사광이 편광 빔 분할기에 의해 두 개의 직교 편광 성분으로 분할되는 복굴절 광도계를 개발했다. 이는 태양 관측에 사용된 Title과 Ramsey가 기술한 최초의 편광 광역 미컬슨 간섭계로 이어졌고,^[28] 지구 주변에 있는 관측소 네트워크인 GONG(Global Oscillations Network Group)으로 알려진 태양 대기 진동 측정을 위해 적용된 개선된 기기의 개발로 이어졌다.^[29]

태양 역학 관측소의 헬리오지진 및 자기장 이미저(HMI)가 이미지화한 자기적으로 강한 영역(활성 영역)을 흑백으로 표시하는 태양의 자기장도(자기 이미지)

Bird 등이 개발하고 논의된 편광 대기 미컬슨 간섭계(PAMI)는^[31] 편광 튜닝 기술을 Shepherd ''et al.''의 순차적인 경로 차이에서 방출률 측정을 통해 바람과 온도를 도출하는 기술과 결합한다.^[32] PAMI에서 사용되는 스캐닝 시스템은 내부 이동 부품이 없는 점을 고려할 때 이동 거울 시스템보다 훨씬 간단하며, 간섭계 외부에 있는 편광기로 스캔한다.

최근에는 헬리오지진학 및 자기장 이미저(HMI)는 태양 역학 관측소에서 편광기와 기타 튜닝 가능한 요소를 갖춘 두 개의 미컬슨 간섭계를 사용하여 태양 변동성을 연구하고, 태양 내부와 자기 활동의 다양한 구성 요소를 특성화한다.^[34]^[35] HMI는 가시 디스크 전체에 걸쳐 종방향 및 벡터 자기장의 고해상도 측정을 수행하여 전임자인 SOHO의 MDI 기기의 기능을 확장한다(그림 9 참조). MDI 사용의 한 예로, 스탠포드 과학자들은 태양 디스크에 나타나기 1~2일 전에 태양 깊숙한 내부에서 여러 흑점 영역을 감지했다고 보고했다.^[36]

7. 6. 기타 응용

마이컬슨 간섭계는 튜닝 가능한 좁은 대역 필터로 사용되어 태양 표면의 도플러그램을 생성할 수 있다. 그림 7에서 볼 수 있듯이, 마이컬슨 간섭계는 파브리-페로 간섭계나 리오 필터에 비해 넓은 시야와 간단한 작동 방식을 가지지만, 파장 범위가 제한적이고 사전 필터가 필요하다는 단점이 있다. 이러한 특성으로 인해 우주 응용 분야에서는 마이컬슨 간섭계가, 지상 기반 시스템에서는 파브리-페로 간섭계가 주로 사용된다.^[19]

광학적 간섭 단층 촬영법(OCT)은 마이컬슨 간섭계를 이용한 의료 영상 기술이다. 그림 8과 같이, OCT 시스템은 마이컬슨 간섭계를 핵심 구성 요소로 하며, 조직 샘플과 기준 거울에서 반사된 빛을 결합하여 조직의 3차원 이미지를 재구성한다.^[20]^[21] 최근에는 낮은 간섭성 간섭 측정법과 일관성 있는 간섭 측정법의 장점을 결합하려는 연구가 진행되고 있다.^[22]

지연선 간섭계는 DWDM 네트워크에서 위상 변조를 진폭 변조로 변환하는 데 사용되며, 고주파 회로 특성화^[23]^[24] 및 저비용 THz 전력 생성^[25] 등에도 활용된다.

LIGO, Virgo 간섭계, KAGRA 등 주요 중력파 검출 장치는 모두 거대한 마이컬슨 간섭계이다. 또한, 항성 근처 행성 검출, 통신 분야에서 지연선 간섭계/Delay_line_interferometer^영어의 원리, 의학 분야에서 광 간섭 단층 촬영/Optical_coherence_tomography^영어 등에 사용된다.

하지만, 많은 경우에 마흐-젠더 간섭계가 더 다루기 쉽다.

8. 비선형 마이켈슨 간섭계

비선형 마이컬슨 간섭계는 마이컬슨 간섭계의 한쪽 거울을 GT 에탈론으로 바꾼 것이다. GT 에탈론에 의한 위상 변화는 파장에 의존하며, 단계적(스텝)인 거동을 나타낸다. 비선형 마이컬슨 간섭계는 광 통신에서 광 인터리버로 이용되는 등 특정 용도가 있다.

마이컬슨 간섭계의 두 거울을 모두 GT 에탈론으로 바꾸면 비선형성이 더욱 강해져, 비대칭 광 인터리버 구축에 사용할 수 있다.

마이컬슨 간섭계의 한쪽 거울을 작은 구형 거울로 하고, 광원으로 레이저를 사용한 것은 부등 광로 레이저 간섭계(LUPI)라고 부르며, 망원경의 반사경 검사 등에 사용된다.

9. 위상 공액 간섭계

두 광선의 위상 공액 거울 반사로 인해 두 광선의 위상차 $\Delta \varphi$ 가 반대 $-\Delta \varphi$ 로 역전된다. 이러한 이유로 쌍광선 간섭계의 간섭 패턴이 급격하게 변한다. 반 파장 $\lambda/2$ 의 주기를 갖는 기존의 마이컬슨 간섭계 곡선과 비교하여 다음과 같다.^[38]

: $I(\Delta L) \sim [1+ \gamma(\Delta L) \cos (2k\Delta L)],$

여기서 $\gamma(\Delta L)$ 는 2차 상관 함수이며, 위상 공액 간섭계의 간섭 곡선은 반사 빔의 주파수 이동 $\delta \omega = \Delta k c$ 에 의해 정의된 훨씬 더 긴 주기를 갖는다.^[38]

: $I(\Delta L) \sim [1+ [\gamma(\Delta L)+0.25] \cos (\Delta k\Delta L)],$

여기서 가시성 곡선은 광학적 경로차 $\Delta L > \ell_\text{coh}$ 가 빛의 결맞음 길이를 초과할 때 0이 아니다.

광학적 위상 공액 거울의 위상 변동에 대한 중요한 특징은 두 개의 독립적인 PC-거울을 사용한 마이컬슨 간섭계를 통해 연구되었다.^[39] 위상 공액 마이컬슨 간섭법은 레이저 증폭기의 간섭적 합을 위한 유망한 기술이다.^[40] 위상 공액에 의해 동기화된 $N$ 개의 레이저 빔의 $N/2$ 개 빔 분할기를 포함하는 배열에서 건설적인 간섭은 증폭된 빔의 밝기를 $N^2$ 으로 증가시킬 수 있다.^[41]

참조

_[1] 논문 On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether https://en.wikisourc[...] 1887
_[2] 논문 GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence 2016-06-15
_[3] 논문 Fully symmetric dispersionless stable transmission-grating Michelson interferometer
_[4] 서적 Basics of Interferometry, Second Edition Elsevier 2007
_[5] 문서 The Ether-Drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of the Earth http://prola.aps.org[...] Rev. Mod. Phys.
_[6] 논문 The Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether http://en.wikisource[...] 1881
_[7] 문서 Michelson (1881) wrote, "... when they [the fringes using sodium light] were of convenient width and of maximum sharpness, the sodium flame was removed and the lamp again substituted. The screw ''m'' was then slowly turned till the bands reappeared. They were then of course colored, except the central band, which was nearly black."
_[8] 논문 Michelson–Morley experiment 1964
_[9] 문서 Shankland (1964) wrote concerning the 1881 experiment, p. 20: "''The interference fringes were found by first using a sodium light source and after adjustment for maximum visibility, the source was changed to white light and the colored fringes then located. White-light fringes were employed to facilitate observation of shifts in position of the interference pattern.''" And concerning the 1887 experiment, p. 31: "''With this new interferometer, the magnitude of the expected shift of the white-light interference pattern was 0.4 of a fringe as the instrument was rotated through an angle of 90° in the horizontal plane. (The corresponding shift in the Potsdam interferometer had been 0.04 fringe.)''"
_[10] 웹사이트 Spectrometry by Fourier transform http://www.optique-i[...] OPI - Optique pour l'Ingénieur 2012-04-03
_[11] 웹사이트 Michelson Interferometer Operation http://blockeng.com/[...] Block Engineering 2012-04-26
_[12] 논문 On the Correction of Optical Surfaces
_[13] 서적 Optical Shop Testing
_[14] 웹사이트 Interferential Devices – Twyman–Green Interferometer http://www.optique-i[...] OPI – Optique pour l'Ingénieur 2012-04-04
_[15] 웹사이트 What is an Interferometer? https://www.ligo.cal[...] 2018-04-23
_[16] 웹사이트 Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein's Prediction https://www.ligo.cal[...] 2018-04-23
_[17] 뉴스 Dawn of a new astronomy Nature 2016-03-03
_[18] 뉴스 With Faint Chirp, Scientists Prove Einstein Correct The New York Times 2016-02-12
_[19] 웹사이트 Additional Notes Concerning the Selection of a Multiple-Etalon System for ATST http://atst.nso.edu/[...] Advanced Technology Solar Telescope 2004-06-11
_[20] 논문 Optical Coherence Tomography http://stuff.mit.edu[...] 1991
_[21] 논문 Optical Coherence Tomography http://otg.downstate[...] 1996
_[22] 웹사이트 Interferometry: Technology and Applications http://www.bruker-ax[...] Bruker 2012-04-01
_[23] 문서 A 410GHz CMOS push-push oscillator with an on-chip patch antenna. https://doi.org/10.1[...] IEEE 2008
_[24] 논문 Characterization of near-terahertz complementary metal-oxide semiconductor circuits using a Fourier-transform interferometer
_[25] 문서 THz power generation beyond transistor fmax. Academic Press 2016
_[26] 논문 WINDII, the Wind Imaging Interferometer on the Upper Atmosphere Research Satellite 1993
_[27] 논문 The birefringent filter 1947
_[28] 논문 Improvements in birefringent filters. 6: Analog birefringent elements 1980
_[29] 논문 The Global Oscillation Network Group (GONG) Project https://zenodo.org/r[...] 1996
_[30] 논문 A polarizing Michelson interferometer for measuring thermospheric winds 1995
_[31] 서적 Spectral Imaging of the Atmosphere Academic Press 2002
_[32] 논문 WAMDII: wide angle Michelson Doppler imaging interferometer for Spacelab 1985
_[33] 논문 Comparison of lower thermospheric winds measured by a Polarizing Michelson Interferometer and a Fabry–Pérot spectrometer during the AIDA campaign 1995
_[34] 웹사이트 SDO – Solar Dynamics Observatory: SDO Instruments http://sdo.gsfc.nasa[...] NASA 2010-02-05
_[35] 웹사이트 Helioseismic and Magnetic Imager Investigation http://hmi.stanford.[...] Stanford University 2010-02-13
_[36] 논문 Detection of Emerging Sunspot Regions in the Solar Interior
_[37] 논문 Interféromètre utilisable pour la compression d'impulsions lumineuses modulées en fréquence 1964
_[38] 논문 Laser interferometer with wavefront reversing mirrors
_[39] 논문 Phase fluctuations of the Stockes wave produced as a result of stimulated scattering of light
_[40] 논문 Brillouin-enhanced four-wave-mixing vector phase-conjugate mirror with beam-combining capability
_[41] 논문 Coherent chirped pulse laser network with Mickelson phase conjugator
_[42] 서적 精密の歴史大河出版 2001-11-28

본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com