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¿Cómo puede el laser interferomerty ser usado para medir la diferencia del camino más pequeñas que la longitud de onda de la luz láser?

La propuesta actualmente detectar ondas Gravitacionales aparato consta de un Interferómetro de Michelson, que se supone que debe medir distancias del orden de $10^{-22}$m. Pero la longitud de onda de la luz utilizada es del orden de angstroms $10^{-10}$ . ¿Cómo es esto posible? La forma convencional para medir la distancia es contando el número de franjas de interferencia. Pero para la ruta diferencia menor que la longitud de onda de la luz láser, esto no es posible.

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La medida se realiza observando la intensidad de la luz que sale de la interferómetro. enter image description here

Mirando el esquema de la figura puede supongamos por simplicidad que la fuente de luz inyectar un avión de la onda electromagnética en el puerto de entrada. La luz está dividido en dos partes por el divisor de haz, y luego se recombinan. Si el campo en el puerto de entrada está dada por la parte real de

$$E_{in} = E_0 \exp\left( -i \omega t \right)$$

la contribución que llega al puerto de salida después de viajar en el brazo vertical de la interferómetro será

$$E_{1} = r t E_0 \exp\left( 2 ik L_1 -i \omega t \right)$$

donde $L_1$ es la longitud del brazo vertical y $r$, $t$ la reflexión y el coeficiente de transmisión del espejo. Del mismo modo, la contribución del campo de viajar en el brazo horizontal será

$$E_{2} = -r t E_0 \exp\left( 2 ik L_2 -i \omega t \right)$$

El cuadrado de la amplitud del campo de salida será dada por

$$\frac{1}{2} \left|E_{1}+E_{2}\right|^2 = r^2 t^2 \left[1-\cos \left(4\pi \frac{L_1-L_2}{\lambda}\right) \right] $$

El punto aquí es que esta intensidad, que puede ser medido usando un photodector, es una función de la diferencia de $L_1-L_2$. El límite de la sensibilidad será dada por los ruidos del detector. Dos importantes ruidos en los detectores de ondas gravitacionales son el ruido de disparo del láser, el cual es originado por la naturaleza cuántica de la luz y el ruido térmico que hace que la superficie del espejo a fluctuar.

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docscience Puntos 3691

Sin duda. Keysight, un spin-off de Agilent , los fabricantes de metrología, sistemas de láser utilizando Zeeman modulada Él Ne láser. Los sistemas de contadores y de procesamiento que se interpolan con resolución tan pequeña como lamda/256. Los sistemas que se utilizan comúnmente para la alta precisión de la máquina, la oblea de la fab, y la investigación científica.

Aunque interpolación proporciona una resolución más fina, el método indirecto implica el error debido a la interpolación debido a la trayectoria y velocidad de los supuestos, por no hablar de fringe detector de histéresis.

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