干渉計

ガイダンス

干渉計組立のポイント

干渉計はコツさえ憶えれば、誰でも簡単に組立てることができます。 ここでは、干渉計を組立てる時に、注意すべきいくつかのポイントをピックアップしました。

最初に、ロッドとロッドスタンドでホルダーの高さを調整し、各コンポの光軸を同じ高さに合わせます。He-Neレーザは設置台に対しレーザビームが水平になるように角度を調整します。 各コンポでホルダーの調整に必要なスペースを確保しながら大まかに配置します。 レーザ光源から順番に、光学素子に正しく光が入射するようにコンポの調整を行っていきます。

コンポを設置する時には、ホルダーが動かないように、各種連結部分やクランプをしっかり固定してください。例えば、ミラーホルダーの回転とアオリの粗微動切替クランプやロッドスタンドのクランプ、マグネットベースのレバーのON/OFFなど。連結やクランプが固定されていないと、振動が発生し易く、干渉縞が安定して観察できなくなります。

Points for Assembly
1.スペイシャルフィルター

スペイシャルフィルターは対物レンズとピンホールから構成された機器で、レーザビームを発散光にすると同時に、ビームの波面歪みやゴミによる回折リングを除去し、きれいなガウス分布に変換します。レーザビームが対物レンズの中心に垂直に入るように、スペイシャルフィルターコンポの位置を調整します。対物レンズのステージのマイクロメータでピンホールから対物レンズを遠ざけ、ピンホールを通過した弱い光を見つけます(A)。次にピンホールの上下、左右軸を動かし、通過した光が最大になる位置を見つけます(B)。対物レンズをピンホールに少しづつ近づけると、ピンホールを通過した光が明るくなり、さらに対物レンズを近づけると今度は暗くなります。暗くなってきたらピンホールを調整し、明るくなるところを探します。明るさが最大になり、回折リングがなくなるまで(C)、この操作を繰り返します。

.スペイシャルフィルター
.スペイシャルフィルター
2.コリメート光

スペイシャルフィルターコンポで発散した光をレンズコンポで受け、太いコリメート光に変換します。コリメート調整は、遠くにスクリーンを置き、レンズの直後のビーム径とスクリーンに投影されたビーム径の大きさが同じになるように、レンズの位置を光軸方向に調整します。

コリメート光
3.ビームの分岐と再合成

コリメート光はハーフミラーで分岐、再合成されます。ハーフミラーはビームを直角に折り曲げるように配置されますが、プレートタイプのハーフミラーでは、ミラーの厚さとホルダーの枠による影でビームが欠けてしまい、ハーフミラーの中心部分の小さなエリアしか干渉縞を観察することができません(特にマイケルソン干渉計では顕著)。そこで、ミラーホルダーに取り付けるハーフミラーの向きを反対向き(コート面がネジリング側)に取り付け、ミラーホルダーを透過する有効径が最大になるようにハーフミラーのコンポを調整します。
※コート面を表にしてもビームが欠けないビームスプリッターホルダー(BHAN)もご用意しています。

 

コリメートビームがミラーの有効径の外にはみ出さないように、ミラーコンポを設置し、スクリーンに映る2つのビームが同じ大きさで重なるように、各ホルダーの位置関係を調整します。
プレートタイプでウェッジがあるハーフミラーを使用した場合、ハーフミラーの屈折率によって、透過ビームは僅かに曲げられてしまいます。このためハーフミラーによる2つの光路は正確に90度にはなりませんが、干渉縞の測定や観察には影響がありません。

ビームの分岐と再合成
4.ビームの角度調整

(3)の調整で2つのビームがピッタリと重ね合わせられていても、ほとんどの場合、干渉縞は観察できません。干渉縞を観察するには2つのビームの平行度を1分以下に合わせる必要があります。
色々な調整方法がありますが、ここでは調整用のレンズを使った方法をご紹介します。 焦点距離の長い調整用のレンズ(調整レンズコンポ IFC2-AL)を用意し、ハーフミラーとスクリーンの間に入れ、ビームがスクリーンでスポットを結ぶようにレンズの位置を調整します。写真(A) 片側の光路のミラーだけ動かし、2つのスポットが完全に重なるように微調整します。写真(B)(スポットはできるだけ小さくし、スポットの明るさを少し暗くした方が調整しやすい。)
調整用のレンズを取外すと、細かい干渉縞が観察されます。写真(C)(縞が見えるまで辛抱強く、前記の作業を繰り返す。) 次に干渉縞を見失わないように、片方のミラーホルダーを微調整し、縞の間隔を少しずつ大きくして行きます。(このとき、両方のミラーホルダーを同時に調整すると、元に戻せなくなる可能性がある。)
ミラーホルダーの回転(θy)を調整すると縞の横の間隔が広くなったり狭くなったりし、ミラーホルダーのアオリ(θx)を調整すると縞の縦の間隔が広くなったり狭くなったりします。 縦または横の干渉縞が3~4本のときが一番観察しやすい干渉縞パターンになります。写真(D)

ビームの角度調整

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