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マイケルソン型ヘテロダイン干渉計について
試料の周期的微小変位（ただし、試料の場所によって振幅が違う）をレーザー干渉計をつかって検出したいと思っています。 干渉計にはマイケルソン干渉計を使おうと思っているのですが、参考文献などにはマイケルソン干渉計を、マイケルソン型ヘテロダイン干渉計（参照光側の腕に周波数シフタを挿入）として検出するほうがいろいろと利点があるとありました。 でも、試料での反射光はドップラーシフトをうけると思われるので、わざわざ参照光側を周波数シフトしなくともビート信号が得られるような気がするんですがどうなんでしょうか？どんな理由からそのようにしているのか教えていただきたいです。 よろしくお願いします。
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>もしそうであるなら、あれは何のために設置されているんでしょうか？ 実験系を見てみないことには確かなことは言えませんが、 通常、干渉腕の一方にPZTを付けているとすれば、その役割は光路長の調整です。 コヒーレンス長の長いレーザー光であれば問題ありませんが、光源としてランプを用いた場合、 そのコヒーレンス長は大体数十μｍです。 つまりそれ以上両方の腕の長さに差がでてしまった場合、干渉信号が見えなくなってしまいます。 そのため、腕の長さをミクロンオーダーで一致させるためにPZTが利用されます。
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- hono_mara
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干渉計を使った変位計において、周波数シフタを使ってヘテロダイン型とした場合、ホモダイン型と比較して、 (1)変位方向が分かる (2)高精度 (3)対象物の反射率に依存しにくい 等の利点があります。 ただしこれらの利点が得られるには、周波数シフト量が安定である必要があります。 おっしゃる通り、ドップラー効果によりビート信号は得られます。 しかしその場合のビート信号は、試料の運動に依存して周期的に変動するものであり、 上記利点を得る事はできません。 測定したい対象物がどのようなものなのか、分かりかねますが、 対象物の変位量が光源波長の1/10以下、 変位の方向も知りたい、 と言うのであれば、ヘテロダイン型をお勧めします。 逆にそれほどの精度を要求しないのであれば、ホモダイン型で十分と思われます。
補足
回答ありがとうございます！！参考になりました！ でも、ちょっと気になったのでここで質問させていただきます。 ＞しかしその場合のビート信号は、試料の運動に依存して周期的に変動するものであり、 このことで疑問に思うことがあります。 参考文献や、ウェブ上の技術紹介などに載っているマイケルソン型ヘテロダイン干渉計の片腕に、PZTの貼ってあるミラーが設置されている場合があります。私は、あれはドップラーシフトを利用した周波数シフタなんだと思っていましたが、こちらも周期的にシフト量が変化してしまうのであれば、ヘテロダインとしての効果は得られないんでしょうか？ もしそうであるなら、あれは何のために設置されているんでしょうか？ よろしければ教えていただきたいです。 どうぞよろしくおねがいします。
>いろいろと利点があるとありました でその利点について説明はなかったのでしょうか？ その計測したいものが具体的に何であるのか不明ですからなんともいえませんが、その試料の振動の振幅のみを検出したいのであれば必要ないかもしれませんね。その振動がきちんと正弦波になるのであれば。 （正弦波振動で無い場合は厄介ですよ。位相のずれを検出する必要があるわけですから。） ただ、リファレンスをとって絶対的な位置変化が知りたいなどの目的があれば、シフターを使わないと、リファレンス信号は変調されませんから精度が落ちますね。 あとその試料に対する入力信号と、得られる振動の位相差を見たい場合も、シフターを使う方法で無いと困りますね。 あとは振動するといってもあまり低速だったりすると困りますが。 思いつくのはこれくらいですけど。
お礼
回答ありがとうございます！！ 御礼言うのが遅れてしまって申し訳ありませんでした。 測定したいものは、断続光を試料に照射することで励起することができる微小表面変位です。 前に光音響分光法の研究をしていた人がいたんですが、それに続く内部探傷の方法として、レーザー干渉計でを用いて検出するための勉強をしています。 市販の周波数シフタを使うことができないため、ヘテロダイン法が使えない可能性があったため質問させていただきました。 参考になりました、どうもありがとうございす！！
お礼
再度回答していただいて、ありがとうございます！！ もう一度よく調べてみたところ、そのような記述がありました。考え方が間違っていたみたいです。 どうもありがとうございました。