간섭법
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1. 개요
간섭법은 파동의 중첩을 이용하여 파동의 원래 상태를 진단하는 기술이다. 1803년 토머스 영의 이중 슬릿 실험으로 빛의 파동설이 증명되었으며, 20세기 레이저 발명 이후 획기적으로 발전했다. 간섭계는 동일한 주파수를 가진 두 파동의 위상 차이에 따라 보강 또는 상쇄 간섭을 일으키는 원리를 이용하며, 빛이나 전자기파를 사용한다. 마이컬슨 간섭계, 파브리-페로 간섭계 등 다양한 종류가 있으며, 광학, 전파 천문학, 공학, 의학 등 다양한 분야에 응용된다. 특히, 광학 간섭 단층 촬영술(OCT)은 의료 영상 기술로 활용되며, 한국에서도 천문 관측, 정밀 측정, 반도체, 디스플레이 등 다양한 분야에서 간섭계 기술을 연구하고 활용하고 있다.
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| 간섭법 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 측정 방법 |
| 분야 | 물리학, 공학 |
| 원리 | 파동의 간섭 |
| 활용 | 길이 측정 표면 형상 측정 굴절률 측정 분광학 |
| 설명 | |
| 정의 | 파동의 간섭을 이용하여 물리량을 측정하는 방법 |
| 간섭계 | 간섭 현상을 이용하는 측정 장치 |
| 역사 | |
| 발견 | 19세기 초 |
| 주요 과학자 | 토마스 영 알베르트 마이켈손 |
| 원리 | |
| 파동의 중첩 | 파동이 서로 만나서 보강 간섭이나 상쇄 간섭을 일으키는 현상 |
| 간섭 무늬 | 간섭의 결과로 나타나는 밝고 어두운 줄무늬 또는 원형 무늬 |
| 간섭계 종류 | |
| 종류 | 마이켈슨 간섭계 파브리-페로 간섭계 마흐-젠더 간섭계 사냑 간섭계 트와이만-그린 간섭계 |
| 활용 분야 | |
| 길이 측정 | 매우 정밀한 길이 측정 가능 |
| 표면 형상 측정 | 광학 부품, 반도체 웨이퍼 등의 표면 결함 검사 |
| 굴절률 측정 | 물질의 굴절률 정밀 측정 |
| 분광학 | 빛의 스펙트럼 분석 |
| 기타 활용 | 중력파 검출 지구 변형 측정 천문 관측 |
| 장점 | |
| 특징 | 높은 정밀도 비접촉식 측정 다양한 분야 적용 가능 |
| 단점 | |
| 특징 | 외부 환경에 민감 복잡한 측정 과정 높은 장비 비용 |
2. 역사
토머스 영은 1803년 런던 왕립 학회에서 빛의 간섭 현상을 설명했다.[4] 영은 이중 슬릿 실험을 통해 간섭 무늬를 증명했다. 그러나 당시 과학자들은 아이작 뉴턴의 입자설을 지지했기 때문에 영의 파동설은 받아들여지지 않았다.[5]
간섭계는 중첩의 원리를 이용하여 파동을 결합하고, 그 결과를 통해 파동의 원래 상태를 파악한다. 동일한 주파수를 가진 두 파동이 결합할 때, 두 파동 사이의 위상 차이에 따라 결과적인 강도 패턴이 결정된다. 위상이 일치하는 파동은 보강 간섭을, 위상이 어긋나는 파동은 상쇄 간섭을 겪는다. 대부분의 간섭계는 빛 또는 다른 형태의 전자기파를 사용한다.[2]
간섭계는 다양한 기준에 따라 분류할 수 있다.
오귀스탱 장 프레넬은 프랑수아 아라고와 함께 1816년부터 1818년까지 파리 천문대에서 간섭 실험을 수행했다. 이 기간 동안 아라고는 최초의 간섭계를 설계/제작하여 습한 공기의 굴절률을 측정했다.[6] 1850년, 레옹 푸코는 아라고 간섭계를 사용하여 공기 중 빛의 속도를 물에 대한 상대 속도로 측정했다. 1851년, 이폴리트 피조는 아라고 간섭계를 사용하여 움직이는 물 속에서 빛의 속도에 대한 프레넬 끌림 효과를 측정했다.[7]
쥘 자맹은 1856년에 최초의 단일 빔 간섭계를 개발했다. 1881년, 앨버트 A. 마이컬슨은 마이컬슨 간섭계를 발명하여 지구의 움직임이 빛의 속도에 미치는 영향을 연구했다. 에드워드 W. 몰리와 함께 수행한 실험 결과는 빛을 전달하는 에테르의 존재를 부정하는 증거가 되었고, 이는 특수 상대성 이론의 기초가 되었다. 알베르트 아인슈타인은 움직이는 물 속에서 빛의 속도를 측정한 피조의 연구가 상대론적 속도 합성에 대한 자신의 이론에 영감을 주었다고 말했다.[8]
초기의 간섭계는 영의 실험 (1805년)과 마이컬슨-몰리 실험 (1887년) 등 물리학 실험에 사용되었으며, 빛의 파동성과 입자성을 검증하는 데 기여했다.
레이저의 발견으로 간섭계 기술은 크게 발전했으며, 현재는 블록 게이지 교정, 비접촉 가스 유속 측정, 전파 천문학 등 다양한 분야에 응용되고 있다.
광학 분야에서는 간섭 무늬의 모양 변화를 통해 진폭차와 위상차를 측정한다.[113] 전자기파 영역에서는 주로 두 신호의 증폭 또는 상쇄를 검출한다.
3. 기본 원리
일반적으로 (그림 1의 마이컬슨 간섭계 구성 참조) 결맞는 빛 빔은 빔 분할기(부분 반사 거울)에 의해 두 개의 동일한 빔으로 나뉜다. 이 빔들은 서로 다른 경로를 따라 이동한 후 검출기에서 다시 결합한다. 각 빔이 이동한 거리의 차이(경로 차이)는 빔 사이에 위상 차이를 만들고, 이 위상 차이가 처음에는 동일했던 파동 사이에 간섭 패턴을 생성한다.[2] 단일 빔이 두 경로를 따라 분할된 경우, 위상 차이는 경로를 따라 위상을 변경하는 모든 것, 즉 경로 길이 자체의 물리적 변화 또는 경로를 따라 굴절률의 변화를 의미한다.[2]
관찰자는 빔 분할기를 통해 거울 ''M''1을 직접 볼 수 있으며, 거울 ''M''2의 반사된 이미지 ''M'2''를 볼 수 있다. 간섭 무늬는 원래 광원 ''S''의 두 가상 이미지 ''S'1''과 ''S'2''에서 나오는 빛 사이의 간섭 결과로 해석할 수 있다. 간섭 패턴의 특성은 광원의 특성과 거울 및 빔 분할기의 정확한 방향에 따라 달라진다. ''S'1''과 ''S'2''가 관찰자와 일직선이 되도록 방향이 지정되면(그림 2a), 간섭 패턴은 ''M''1과 ''M''2에 수직인 것을 중심으로 하는 원으로 구성된다. ''M''1과 ''M'2''가 서로 기울어져 있으면(그림 2b), 간섭 무늬는 일반적으로 원뿔 곡선(쌍곡선) 모양을 갖지만, ''M'1''과 ''M'2''가 겹치면 축 근처의 간섭 무늬는 직선, 평행, 등간격이 된다. S가 점 광원이 아닌 확장된 광원인 경우, 그림 2a의 간섭 무늬는 무한대로 설정된 망원경으로 관찰해야 하며, 그림 2b의 간섭 무늬는 거울에 국한된다.[2]
백색광을 사용하면 유색 간섭 무늬 패턴이 생성된다(그림 3 참조).[2] 동일한 경로 길이를 나타내는 중심 간섭 무늬는 광학 시스템을 통과하면서 두 빔이 경험하는 위상 반전 횟수에 따라 밝거나 어두울 수 있다.[2]
초기의 간섭계는 백색광 또는 (원자의 선 스펙트럼을 이용한) 단색광의 2광선을 사용하여, 물리학 실험을 위해 제작·사용되었다. 1805년에 행해진 영의 실험과 1887년의 마이컬슨-몰리 실험, 이중 슬릿 실험이 대표적인 예시이며, 빛의 파동의 매질로서의 에테르설이 부정되고, 전자기파의 입자성과 파동성이 검증되는 등의 많은 업적이 달성되었다.
광학 분야에서는 광선을 2개 이상 간섭시켰을 경우, 그 진폭차·위상차에 의해 생기는 간섭 무늬의 모양이 바뀐다.[113]
4. 종류
4. 1. 경로에 따른 분류
'''이중 경로 간섭계'''는 참조 빔과 샘플 빔이 서로 다른 경로를 따라 이동하는 간섭계이다. 마이컬슨 간섭계, 트와이먼-그린 간섭계, 마흐-젠더 간섭계 등이 이에 해당한다. 샘플 빔은 시험 중인 샘플과 상호작용한 후 참조 빔과 다시 결합되어 간섭 패턴을 생성하며, 이 패턴을 통해 샘플의 특성을 분석할 수 있다.[2]
'''공통 경로 간섭계'''는 참조 빔과 샘플 빔이 동일한 경로를 따라 이동하는 간섭계이다. 사냐크 간섭계, 광섬유 자이로스코프, 점 회절 간섭계, 측면 전단 간섭계, 체르니케 위상차 현미경, 프레넬의 이중 프리즘, 영 면적 사냐크, 산란판 간섭계 등이 이에 해당한다.[12]
4. 1. 1. 이중 경로 간섭계
'''이중 경로 간섭계'''는 참조 빔과 샘플 빔이 서로 다른 경로를 따라 이동하는 간섭계이다. 마이컬슨 간섭계, 트와이먼-그린 간섭계, 마흐-젠더 간섭계 등이 이에 해당한다. 시험 중인 샘플과 상호작용한 후 교란된 샘플 빔은 참조 빔과 다시 결합하여 간섭 패턴을 생성하며, 이 패턴을 통해 샘플의 특성을 분석할 수 있다.[2]
4. 1. 2. 공통 경로 간섭계
사냐크 간섭계, 광섬유 자이로스코프, 점 회절 간섭계, 측면 전단 간섭계 등이 공통 경로 간섭계에 속한다.[12] 체르니케 위상차 현미경, 프레넬의 이중 프리즘, 영 면적 사냐크, 산란판 간섭계도 공통 경로 간섭계의 예시이다.[12] 이들은 참조 빔과 샘플 빔이 동일한 경로를 따라 이동하는 특징을 갖는다.
4. 2. 파면 분할 및 진폭 분할에 따른 분류
간섭계는 빛의 파면을 분할하는 방식에 따라 파면 분할 간섭계와 진폭 분할 간섭계로 분류할 수 있다.
광학 분야에서 활용되는 간섭계는 다음과 같다.
전자기파 관련 기술은 다음과 같다.4. 2. 1. 파면 분할 간섭계
파면 분할 간섭계는 점이나 좁은 슬릿에서 나오는 빛 파면을 나누어 서로 다른 경로를 거치게 한 후 다시 합치는 방식이다.[13] 영의 간섭 실험, 로이드 거울, 프레넬 이중 프리즘, 레일리 간섭계 등이 이에 속한다.[14][15]
1803년 영의 간섭 실험은 빛의 파동 이론이 널리 받아들여지는 데 중요한 역할을 했다. 영의 실험에 흰색 빛을 사용하면, 두 슬릿으로부터의 경로 길이가 같은 경우에 해당하는 보강 간섭의 흰색 중심 띠가 나타나고, 그 주변으로 강도가 줄어드는 색깔 무늬가 대칭적으로 나타난다. 영의 실험은 연속적인 전자기파뿐만 아니라 개별 광자,[16] 전자,[17][18] 버키볼 분자와 같이 전자 현미경으로 볼 수 있을 만큼 큰 분자로도 수행되었다.[19]
로이드 거울은 광원에서 직접 오는 빛(파란색 선)과 거울에 스치는 각도로 반사된 광원의 이미지(빨간색 선)에서 오는 빛을 결합하여 간섭 무늬를 만든다. 그 결과 비대칭적인 무늬가 나타나는데, 거울에 가장 가까운, 경로 길이가 같은 띠는 밝은색이 아닌 어두운색이다. 1834년 험프리 로이드는 이 현상을 표면 반사 빔의 위상이 반전된다는 증거로 해석했다.[20][21]
4. 2. 2. 진폭 분할 간섭계
진폭 분할 간섭계는 부분 반사기를 사용하여 입사파의 진폭을 분리된 빔으로 나누어 분리하고 재결합한다.
피조 간섭계는 광학 평판을 테스트하기 위해 설정될 수 있다. 정밀하게 가공된 기준 평판은 테스트 중인 평판 위에 좁은 간격을 두고 배치된다. 기준 평판은 약간 경사져 있으며(경사 각도는 단 몇 도만 필요함) 평판의 후면이 간섭 무늬를 생성하는 것을 방지한다. 테스트 평판과 기준 평판을 분리하면 두 평판을 서로 기울일 수 있다. 기울기를 조정하여 무늬 패턴에 제어된 위상 기울기를 추가함으로써 무늬의 간격과 방향을 제어하여 복잡한 윤곽선의 소용돌이 대신 쉽게 해석할 수 있는 일련의 거의 평행한 무늬를 얻을 수 있다. 그러나 판을 분리하려면 조명광을 평행하게 해야 한다. 그림 6은 단색광의 평행광선이 두 평판을 비추고, 빔 분할기를 통해 축상에서 무늬를 볼 수 있도록 하는 것을 보여준다.[22][23]
마흐-젠더 간섭계는 마이컬슨 간섭계보다 더 다재다능한 장치이다. 분리된 각 광선 경로는 한 번만 통과하며 무늬는 원하는 평면에 국한되도록 조정할 수 있다.[2] 일반적으로 무늬는 테스트 개체와 동일한 평면에 놓이도록 조정하여 무늬와 테스트 개체를 함께 촬영할 수 있다. 백색광으로 무늬를 생성하기로 결정하면 백색광은 결맞음 길이가 마이크로미터 정도의 제한된 길이를 가지므로 광학 경로를 동일하게 하기 위해 각별한 주의를 기울여야 하며, 그렇지 않으면 무늬가 보이지 않을 것이다. 그림 6에 나타낸 바와 같이, 기준 빔의 경로에 보상 셀을 배치하여 테스트 셀과 일치시킨다. 또한 빔 분할기의 정확한 방향을 주목하라. 빔 분할기의 반사 표면은 테스트 및 기준 빔이 동일한 양의 유리를 통과하도록 방향을 설정한다. 이 방향에서 테스트 및 기준 빔은 각각 두 번의 표면 반사를 경험하여 동일한 수의 위상 반전을 생성한다. 그 결과, 테스트 및 기준 빔에서 동일한 광학 경로 길이를 이동하는 빛은 건설적 간섭의 백색광 무늬를 생성한다.[24][25]
파브리-페로 간섭계의 핵심은 부분적으로 은으로 도금된 유리 광학 평판 쌍으로, 은도금된 표면이 서로 마주보며 몇 밀리미터에서 센티미터 간격으로 떨어져 있다. (또는 파브리-페로 ''에탈론''은 두 개의 평행 반사 표면을 가진 투명한 판을 사용한다.)[2] 피조 간섭계와 마찬가지로 평판은 약간 경사져 있다. 일반적인 시스템에서는 초점면에 설정된 확산 광원을 평행화 렌즈가 제공한다. 집광 렌즈는 쌍을 이루는 평판이 없었다면, 즉 쌍을 이루는 평판이 없을 경우 광원 원점의 반전된 이미지를 생성한다. 즉, 쌍을 이루는 평판이 없는 경우, 점 A에서 방출되어 광학 시스템을 통과하는 모든 빛은 점 A'에 초점이 맞춰진다. 그림 6에서는 광원상의 점 A에서 방출된 광선 하나만 추적한다. 광선이 쌍을 이루는 평판을 통과하면서 여러 번 반사되어 집광 렌즈에 의해 수집되어 화면의 점 A'로 전달되는 여러 개의 투과 광선을 생성한다. 전체 간섭 패턴은 일련의 동심원 모양으로 나타난다. 링의 선명도는 평판의 반사율에 따라 달라진다. 반사율이 높아서 Q 팩터 (즉, 높은 정밀도)가 높으면 단색광은 어두운 배경에 일련의 좁고 밝은 링을 생성한다.[26] 그림 6에서 낮은 정밀도 이미지는 반사율이 0.04(즉, 은으로 도금되지 않은 표면)인 반면, 높은 정밀도 이미지의 반사율은 0.95이다.
그림 6은 피조, 마흐-젠더, 파브리-페로 간섭계를 보여준다. 진폭 분할 간섭계의 다른 예로는 마이켈슨, 트와이만-그린, 레이저 불균등 경로, 린닉 간섭계 등이 있다.[27]
5. 응용 분야
간섭법은 물리학, 천문학, 공학, 의학 등 다양한 분야에 응용된다.
물리학 및 천문학:토머스 영의 이중 슬릿 실험은 빛의 간섭 현상을 보여주는 대표적인 예시이다. 오귀스탱 장 프레넬은 간섭 실험을 통해 굴절률을 측정하는 최초의 간섭계를 설계했고,[6] 레옹 푸코와 이폴리트 피조는 아라고 간섭계를 사용하여 빛의 속도를 측정했다.[7] 쥘 자맹은 최초의 단일 빔 간섭계를 개발했고, 앨버트 A. 마이컬슨은 마이컬슨 간섭계를 발명하여 빛의 속도에 대한 지구의 움직임 영향을 측정하려 했으나 실패했다.[8] 이는 특수 상대성 이론의 증거를 제공하는 중요한 실험으로 이어진다.
| 그림 | 설명 |
|---|---|
 | |
 | |
| ]] | LASCO C1 코로나그래프를 사용하여 촬영한 태양 코로나 사진 |
마이컬슨 간섭계는 푸리에 변환 분광계[34] 등에 사용되며, 파브리-페로 간섭계는 태양 코로나의 도플러 이미지를 얻는 데 사용된다.[37] 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 중력파 검출을 위해 마이컬슨-파브리-페로 간섭계를 사용하며, 2015년 최초로 중력파를 관측했다.[39] 마흐-젠더 간섭계는 양자 얽힘 연구에도 활용된다.[42][43]
천문 간섭계는 구경 합성 기술을 사용하여 고해상도 관측을 수행한다.[44] VLA와 같은 간섭계는 배열된 망원경을 사용하며, 초장기선 간섭법은 수천 킬로미터 길이의 기준선을 달성한다.[44] 
공학 및 응용 과학:뉴턴 간섭법과 피조 간섭계는 광학 평판, 렌즈 등의 정밀도 측정에 사용된다.[57] 트와이먼-그린 간섭계는 광학 부품 검사에 널리 사용된다.[58] 
마흐-젠더 간섭계는 유동 가시화에 사용되어 기체의 밀도, 압력, 온도 변화를 측정한다.[2] 홀로그래픽 간섭법과 전자 스페클 패턴 간섭법(ESPI)은 변형 측정에 사용된다.[2][95] 광섬유 통신에서는 파장 분할 다중화(WDM) 기술에 파브리-페로 에탈론이 활용된다.[2] 링 레이저 자이로스코프(RLG)와 광섬유 자이로스코프(FOG)는 사냐크 효과를 이용한 간섭계로, 항법 시스템에 사용된다.[65]
생물학 및 의학:광 간섭 단층 촬영법(OCT)은 저간섭 간섭법을 사용하여 생체 조직의 단층 영상을 획득하는 의료 영상 기술이다. OCT 시스템의 핵심은 마이컬슨 간섭계이다.[102][103]
위상차 현미경 및 차등 간섭 대비 현미경(DIC)은 세포 및 생체 조직을 관찰하는 데 사용된다.[104]
각도 분해 저간섭 간섭법(a/LCI)은 세포핵을 포함한 세포내 물체의 크기를 측정한다.[105][106]
기타:일안 반사식 카메라의 자동 초점(오토 포커스) 시스템은 간섭법을 사용한다.[114]
음파에서는 역위상의 음을 발생시켜 소음을 줄이는 기술이 개발되었다.
재밍은 원치 않는 통신을 방해하는 기술로, 정치적 목적이나 군사적 목적으로 사용된다.
5. 1. 물리학 및 천문학
토머스 영은 1803년 이중 슬릿 실험을 통해 빛의 간섭 현상을 입증했지만, 당시 과학계는 아이작 뉴턴의 입자설을 지지하여 영의 파동설을 받아들이지 않았다.[4][5] 오귀스탱 장 프레넬은 독자적으로 빛의 파동 이론과 간섭을 연구했고, 프랑수아 아라고와 함께 간섭 실험을 수행하며 최초의 간섭계를 설계하여 굴절률을 측정했다.[6] 레옹 푸코와 이폴리트 피조는 아라고 간섭계를 사용하여 빛의 속도를 측정하고 프레넬 끌림 효과를 측정했다.[7]쥘 자맹은 1856년 최초의 단일 빔 간섭계를 개발했다. 앨버트 A. 마이컬슨은 1881년 마이컬슨 간섭계를 발명하여 빛의 속도에 대한 지구의 움직임의 영향을 측정하려 했으나, 영점 결과를 얻었다. 이는 에드워드 W. 몰리와의 실험에서도 마찬가지였으며, 에테르 가설에 대한 의문을 제기했다. 알베르트 아인슈타인은 피조의 실험이 상대론적 속도 합성에 대한 영감을 주었다고 언급했다.[8]
19세기 말, 마이컬슨-몰리 실험은 특수 상대성 이론의 증거를 제공하는 중요한 실험으로 여겨졌다. 최근에는 극저온 광학 공진기를 사용한 반복 실험에서 빛의 속도 이방성이 10−17 수준으로 정밀하게 배제되었다.[30][31][32]
| 그림 | 설명 |
|---|---|
| 극저온 광학 공진기를 사용한 마이컬슨-몰리 실험 | |
| 푸리에 변환 분광법 | |
| ]] | LASCO C1 코로나그래프를 사용하여 촬영한 태양 코로나 사진 |
마이컬슨 간섭계는 튜닝 가능한 협대역 광학 필터[33]와 푸리에 변환 분광계[34]에 사용된다. 튜닝 가능한 필터로 사용될 때, 마이컬슨 간섭계는 넓은 시야와 간단한 작동 방식을 가지지만, 파장 범위가 제한적이고 사전 필터가 필요하다.[35] 푸리에 변환 분광계는 움직이는 거울을 이용하여 간섭도를 생성하고, 푸리에 변환을 통해 스펙트럼을 얻는다.[36]
파브리-페로 간섭계는 태양 코로나의 도플러 이미지를 얻거나, H-알파 선 또는 Ca-K 선과 같은 특정 스펙트럼 선을 선택하는 데 사용된다. 극자외선 이미징 망원경 (EIT)은 다층 코팅 반사 거울을 사용하여 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사시켜 태양 이미지를 얻는다.[37]
레이저 간섭계 중력파 관측소 (LIGO)는 중력파 검출을 위해 마이컬슨-파브리-페로 간섭계를 사용한다.[38] 파브리-페로 공동은 광자를 장시간 저장하여 중력파와의 상호 작용 시간을 늘리고, 저주파수에서 감도를 높인다. 2015년 9월 14일, LIGO는 최초로 중력파를 관측했다.[39]
마흐-젠더 간섭계는 유동 가시화[40][41], 항공역학, 플라즈마 물리학, 열 전달 분야에서 기체의 압력, 밀도, 온도 변화를 측정하는 데 사용된다.[2] 또한, 양자 얽힘 연구에도 활용된다.[42][43]
그림 11. VLA 간섭계
천문 간섭계는 구경 합성 기술을 사용하여 고해상도 관측을 수행한다.[44] 초기 전파 망원경 간섭계는 단일 기준선을 사용했지만, VLA와 같은 후기 간섭계는 배열된 망원경을 사용한다. 지구 자전을 이용하여 기준선을 변화시켜 관측 범위를 넓히는 "지구 자전 합성" 기술이 사용된다. 초장기선 간섭법은 수천 킬로미터 길이의 기준선을 달성한다.[44]
천문 광학 간섭법은 전파 망원경 간섭법보다 기술적 어려움이 크다. 짧은 파장의 빛은 높은 정밀도와 안정성을 요구하며, 고감도, 저잡음 감지기가 필요하다. 천문학적 시상은 입사광에 위상 변화를 일으켜 데이터 수집 속도를 빠르게 해야 한다.[46][47] 이러한 어려움에도 불구하고, 현재 여러 주요 시설이 운영 중이며 밀리 아크초 범위의 해상도를 제공한다. CHARA array와 MIRC 기기로 관측한 베타 거문고 시스템의 구경 합성 이미지는 질량 기증자와 획득자의 조석 왜곡을 보여준다.[48]
물질의 파동 성질을 이용한 간섭계도 구축되었다. 전자 간섭계[49], 중성자 간섭계[50], 원자 간섭계[51] 등이 개발되었다. 전자 홀로그래피는 전자 간섭 패턴을 이용하여 고해상도 이미지를 얻는 기술이다.[52] 중성자 간섭법은 아haronov-보옴 효과, 중력의 영향, 페르미온의 특성을 연구하는 데 사용된다.[54] 원자 간섭 기술은 일반 상대성 이론의 실험실 규모 테스트에 사용될 수 있다.[55]
간섭계는 대기 물리학에서 미량 기체의 고정밀 측정에도 사용된다. 미량 기체의 흡수 또는 방출 특징을 활용하여 기기 위의 오존 및 일산화탄소와 같은 미량 기체의 컬럼 농도를 지속적으로 모니터링한다.[56]
5. 2. 공학 및 응용 과학
광학 평판, 렌즈 등의 정밀도 측정에는 뉴턴 간섭법과 피조 간섭계가 사용된다. 뉴턴 링은 표면의 평탄도를 측정하는 데 사용되며, 피조 간섭계는 보다 정밀한 측정을 위해 사용된다.[57] 광학 부품 검사에는 트와이먼-그린 간섭계가 널리 사용된다.[58]유동 가시화에는 마흐-젠더 간섭계가 사용된다. 풍동 실험에서 기체의 밀도, 압력, 온도 변화를 측정하는 데 사용되며, 항공역학, 플라즈마 물리학 및 열 전달 분야에서 자주 사용된다.[2]
변형 측정에는 홀로그래픽 간섭법과 전자 스페클 패턴 간섭법(ESPI)이 사용된다. 홀로그래픽 간섭법은 작은 변형을 측정하고, ESPI는 진동 모드를 분석하는 데 사용된다.[2][95]
광섬유 통신에서는 파장 분할 다중화(WDM) 기술에 파브리-페로 에탈론이 활용된다. 이는 단일 광섬유를 통해 여러 파장의 빛을 전송하는 데 사용된다.[2]
링 레이저 자이로스코프 (RLG)와 광섬유 자이로스코프 (FOG)는 사냐크 효과를 이용하여 회전 속도를 측정하는 간섭계이다. 항법 시스템에 사용된다.[65]
5. 3. 생물학 및 의학
광 간섭 단층 촬영법(OCT)은 저간섭 간섭법을 사용하여 생체 조직의 단층 영상을 획득하는 의료 영상 기술이다. OCT 시스템의 핵심은 마이컬슨 간섭계이다. 간섭계의 한쪽 팔은 조직 샘플에 초점을 맞추고 X-Y 종방향으로 스캔하며, 다른 팔은 기준 거울에서 반사된다. 조직 샘플에서 반사된 빛과 기준 거울에서 반사된 빛이 결합되어 간섭 신호를 생성한다. 광원의 낮은 간섭성으로 인해, 간섭 신호는 샘플의 제한된 깊이에서만 관찰된다. X-Y 스캔을 통해 샘플의 얇은 광학 슬라이스를 기록하고, 여러 번 스캔하여 전체 3차원 이미지를 재구성할 수 있다.[102][103]위상차 현미경 및 차등 간섭 대비 현미경(DIC)은 세포 및 생체 조직을 관찰하는 데 사용된다. 대부분의 동물 세포와 단세포 유기체는 색상이 거의 없고, 세포 내 소기관은 명시야 현미경으로는 보기 어렵다. 염색을 통해 이러한 구조를 볼 수 있지만, 염색 절차는 시간이 오래 걸리고 세포를 죽인다. 위상차 및 DIC 현미경을 사용하면 염색되지 않은 살아있는 세포를 연구할 수 있다.[104]
각도 분해 저간섭 간섭법(a/LCI)은 산란광을 사용하여 세포핵을 포함한 세포내 물체의 크기를 측정한다. 이를 통해 간섭법 깊이 측정을 밀도 측정과 결합할 수 있다. 조직 건강 상태와 세포내 물체의 측정 사이에 다양한 상관 관계가 발견되었는데, 예를 들어 조직이 정상에서 암으로 변화함에 따라 평균 세포 핵 크기가 증가하는 것으로 밝혀졌다.[105][106]
5. 4. 기타
일안 반사식 카메라의 자동 초점(오토 포커스) 시스템은 간섭법을 사용하여 고정밀·고속으로 자동 초점을 맞춘다.[114]음파에서는 역위상의 음을 발생시켜 소음을 줄이는 헤드폰 및 자동차용 정숙 장치가 개발되어 판매되고 있다.
재밍은 원치 않는 통신을 방해하기 위해 해당 주파수 대역에 고강도 신호를 발진시켜 간섭을 일으키거나, 신호 강도를 낮춰 통신을 방해하는 기술이다. 이는 정치적 주장을 담은 라디오 방송이나 휴대 전화 통신 방해, 오비스 장치의 오작동 유발 등에 사용될 수 있다. 군사적으로는 전자전 등으로 불리며, 이에 대한 대응 수단으로 스펙트럼 확산 등의 기술이 활용된다.
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