【応用】マッハ・ツェンダー干渉計

マッハ・ツェンダー干渉計(Mach–Zehnder interferometer)は、1つの光源からの光を2つに分け、その光路差(位相差)を干渉によって検出する干渉計の一種です。通常は、一方の光路中にサンプルを置き、その影響によって生じる位相差を検出します。

図のように、1つの光源からの光がビームスプリッター(BS1)によって2つに分けられます。それぞれの光はミラーによって光路を変えられ、再度ビームスプリッター(BS2)によって結合されます。結合された光は、干渉し干渉縞を形成して、検出器1もしくは2にて検出されます。

ここで、2つに分けられた光の光路差が波長λの整数倍nと等しければ、光は強め合い検出器で検出される干渉縞は明るくなります。反対に、光路差が波長の整数倍からずれると徐々に光は弱めあうことになりn+1/2倍の時に最少となり干渉縞は暗くなります。

実際には、物理的に光路長を変えるのではなく、光路中にサンプルを挿入するとそのサンプルの屈折率の差から光路差(位相差)が生じて、検出器にて干渉縞が観察されることになります。

この干渉計を構成する光源は、Ne-Neレーザー、半導体レーザー(UV~IR)などが多いようです。有効鏡径は、φ数mm~数百mmまでのものもあるようです。検出器としては、CCDカメラ、デジタルカメラ、光速度カメラなど、使用用途によって選択されます。

この干渉計は、光が到達しさえすれば、検出できるため、比較的大きな空間での利用が可能です。そのため、光学部品の精度測定、流体力学での流れの可視化やプラズマ工学や伝熱学など、気体の圧力、温度勾配の測定にも用いられます。また、最近では、量子もつれや量子暗号などでも使われるようです。

この他の干渉計にマイケルソン干渉計がありますが、光の反射を伴うマイケルソン干渉計と異なり、マッハツェンダー干渉計はシングルパスの干渉計です。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です