بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک روش ساده و دقیق براي اندازهگیري نمایه تار نوري تک مد با استفاده از پله فازي ارائه شده است. پله فازي در عبور را می-توان با وارد کردن یک تیغه شفاف در یک سیال شفاف - گاز یا مایع - ایجاد کرد. پراش فرنل به خاطر تغییر ناگهانی ضریب شکست در لبه تیغه اتفاق می-افتد . براي مطالعه تار نوري راستاي لبه تیغه را در فاصله معین از تار نوري تحت زاویه کم نسبت به راستاي تار قرار میدهیم. باریکه موازي نور عبوري از سل حاوي تار نوري غوطهور در مایع تطبیق ضریب شکست روي تیغه شفاف فرود آمده و پراشیده میشود.
بدین صورت اختلاف راه حاصل از حضور تار نوري فریزهاي نقش پراش فرنل از پله را مدوله میکند. ما با تغییر زاویه نور فرودي به تیغه و اندازهگیري شدت نقش پراش فرنل از پله یک تداخلسنج جابهجایی فاز ایجاد کردیم، که مقدار فاز جابهجا شده از روي شدت بهنجار شده از فریز تاریک مرکزي از نقش پراش تعیین شد. با تحلیل دادههاي جمعآوري شده با استفاده از الگوریتم کمترین مربعات تغییر فاز حاصل از تار نوري را اندازهگیري کردیم. در نهایت با استفاده از تبدیل عکس آبل نمایه ضریب شکست تار نوري از روي تغییر فاز بدست آمده محاسبه شد.
کلید واژه- تار نوري ، پراش، تداخلسنجی جابهجایی فاز
مقدمه
نمایه ضریب شکست تار نوري یک پارامتر مهم است. گزارشهاي مختلفی براي اندازهگیري غیرمخرب نمایه ضریب شکست تار نوري همچون تکنیکهایی که براساس روش تداخلسنجی کار میکنند، روش فوکوس نور، ردیابی پرتو و روش جاروب در میدان نزدیک وجود دارد. در میان این تکنیکها، روش اول نسبت به بقیه داراي نتایج واقعیتر و دقیقتري است. در این روش اطلاعات مورد نیاز از روي فریزهاي تداخلی تشکیل شده توسط بخشی از تار نوري در یک میکروسکوپ نوري بدست میآید.
اخیراً. نشان دادهایم که پراش فرنل از پله فازي داراي کاربرد وسیعی در سنجهشناسی است.در این گزارش ما از پراش فرنل از پله فازي یک بعدي در عبور براي تعیین نمایه ضریب شکست یک تار نوري تک مد بهره بردیم. در روش بکار رفته با استفاده از یک تیغه شفاف متوازي السطوح در هوا یک پله فازي یک بعدي ساخته شده که نور فرودي به پله به دلیل تغییر ناگهانی ضریب شکست در لبه تیغه پراشیده میشود. با قرار گرفتن یک جسم فازي در مسیر نور فرودي به تیغه فریزهاي نقش پراش از پله در اثر تغییر اختلاف راه نوري مدوله میشوند. با تغییر زاویه نور فرودي به تیغه و اندازه-گیري شدت نقش پراش فرنل از پله یک تداخلسنج جابه-جایی فاز پایا و غیر حساس به لرزش ایجاد کرده و تغییر فاز مربوط به جسم اندازهگیري میشود.
وقتی ارتفاع پله مضرب فردي از 4 است، فریز تاریک مرکزي درست بر لبه پله که به موازات فریزهاست، منطبق شده و بقیه فریزها نسبت به لبه متقارن میشوند. در این حالت نمایانی فریزها بیشترین مقدار را دارد. اما وقتی ارتفاع مضرب صحیحی از است، یک شدت یکنواخت در صفحه پراش ایجاد شده و نمایانی صفر میشود. در بین فریزها بررسی رفتار فریز تاریک مرکزي پتانسیل این را دارد که بتوان از آن براي تعیین ارتفاع پله بهره برد.
اندازهگیري نمایه ضریب شکست تار نوري
مطابق با چیدمان نشان داده شده در شکل 4 باریکه موازي یک لیزر هلیوم نئون توسط یک کاندنسور با گشودگی عددي کمتر از یک روي سل حاوي یک تار نوري تک مد غوطهور در مایع تطبیق ضریب شکست غلاف تار - محلولی از 13% آب مقطر و 87% دي متیل سولفواکساید - ، فوکوس میشود. نور عبوري توسط یک شیئی میکروسکوپ 20X که کانون پشتیاش به بینهایت تصحیح شده جمع شده و نور موازي خروجی به روي یک تیغه شفاف متوازي السطوح فرود میآید.
تیغه سوار بر یک چرخنده مدرج است که میتواند تیغه را با دقت 1 دقیقه بچرخاند. با اینکار یک پله فازي عبوري با ارتفاع متغیر ایجاد میشود که با چرخیدن تیغه زاویه نور فرودي به تیغه تغییر کرده و طبق تغییر فاز حاصل از ارتفاع پله تغییر میکند. راستاي تار نوري در داخل سل را طوري تنظیم شده است که با راستاي لبه تیغه زاویه از مرتبه چند درجه داشته باشد. وفتی تار نوري در مسیر نور فرودي به پله قرار میگیرد طول راه نوري در راستاي عمود بر لبه تیغه تغییر کرده و باعث مدوله شدن فریزهاي نقش پراش از پله می شود.
