四種干涉效應的應用

目前，在光學干涉領域，除了法布里-珀羅（Fabry-Perot）干涉效應外，還有多位著名科學家發(fā)現的干涉效應被廣泛應用。下面分別對這四種干涉效應及其應用做一個簡單的簡述！

法布里-珀羅（Fabry-Perot）干涉效應

法布里-珀羅干涉儀及其干涉效應在光學濾光片中有重要應用。法布里-珀羅型濾光片，實質上是一個法布里-珀羅標準具，它利用多層薄膜結構實現特定波長的光的高透過率，而其他波長的光則被反射或吸收，通過精確控制薄膜的厚度和折射率，法布里-珀羅濾光片能夠實現極高的光譜選擇性和透過率，這種濾光片在光學測量、光譜分析等領域有廣泛應用。

應用

光學濾光片：法布里-珀羅干涉效應是制造高精度光學濾光片的基礎。通過精確控制多層薄膜的厚度和折射率，可以制作出只允許特定波長光通過的濾光片，如帶通濾光片和截止濾光片。這些濾光片在光譜分析、光學測量、激光技術等領域有重要應用。

光譜儀：法布里-珀羅干涉儀可用于構建光譜儀，通過測量不同波長光的干涉圖樣，可以獲取待測物體的光譜信息。

傳感器：基于法布里-珀羅干涉效應的傳感器可用于測量壓力、溫度、位移等物理量。例如，在光纖傳感器中，通過監(jiān)測干涉圖樣的變化，可以實現對環(huán)境參數的精確測量。

馬赫-增德爾（Mach-Zehnder）干涉效應

馬赫-增德爾干涉的儀器內部一般通過一道準直光束被第一塊半鍍銀鏡分裂成兩道光束，稱為“樣品光束”與“參考光束”。這兩道光束分別被兩塊鏡子反射后，又通過同樣的第二塊半鍍銀鏡，然后進入檢測器。除了最后一塊半鍍銀鏡以外，所有全鍍銀鏡與半鍍銀鏡的表面都是面對入射光束。最后一塊半鍍銀鏡的表面是面對透射過第一塊半鍍銀鏡的光束。馬赫-增德爾干涉儀主要用于光學測量、量子信息等領域，通過分光和合束兩個過程實現干涉，如測量光子動量、驗證量子糾纏等，具有高精度和高靈敏度的特點。

應用

光學測量：馬赫-增德爾干涉儀在光學測量中具有高精度和高靈敏度的特點，可用于測量光波的相位差、波長等參數。

量子信息：在量子信息領域，馬赫-增德爾干涉儀可用于實現量子態(tài)的制備、操控和測量。例如，在量子密鑰分發(fā)和量子計算中，可以利用馬赫-增德爾干涉儀來構建量子門和量子糾纏態(tài)。

光纖通信：在光纖通信系統(tǒng)中，馬赫-增德爾干涉儀可用于實現光信號的調制和解調，提高通信系統(tǒng)的性能。

3. 邁克爾遜（Michelson）干涉效應

邁克耳遜干涉儀的原理是一束入射光經過分光鏡分為兩束后各自被對應的平面鏡反射回來，因為這兩束光頻率相同、振動方向相同且相位差恒定（即滿足干涉條件），所以能夠發(fā)生干涉。干涉中兩束光的不同光程可以通過調節(jié)干涉臂長度以及改變介質的折射率來實現，從而能夠形成不同的干涉圖樣。干涉條紋是等光程差的軌跡，因此，要分析某種干涉產生的圖樣，必需求出相干光的光程差位置分布的函數。若干涉條紋發(fā)生移動，一定是場點對應的光程差發(fā)生了變化，引起光程差變化的原因，可能是光線長度L發(fā)生變化，或是光路中某段介質的折射率n發(fā)生了變化，或是薄膜的厚度e發(fā)生了變化。

應用

長度測量：邁克爾遜干涉儀是精密長度測量的重要工具之一。通過測量干涉圖樣的變化，可以實現對微小長度變化的精確測量。

光速測量：邁克爾遜干涉儀也可用于測量光速。通過精確控制光路長度和測量干涉圖樣的相位差，可以計算出光速的精確值。

引力波探測：在引力波探測領域，邁克爾遜干涉儀被用于構建引力波探測器。通過監(jiān)測干涉圖樣的微小變化，可以探測到來自宇宙深處的引力波信號。

4. 薩格納克（Sagnac）干涉效應

將同一光源發(fā)出的一束光分解為兩束，讓它們在同一個環(huán)路內沿相反方向循行一周后會合，然后在屏幕上產生干涉，當在環(huán)路平面內有旋轉角速度時，屏幕上的干涉條紋將會發(fā)生移動，這就是薩格納克效應。薩格納克干涉儀主要用于測量光波長、驗證量子力學基本原理等方面，同時也可用于光纖陀螺儀等領域。同樣，它并不直接應用于光學濾光片的薄膜干涉。

應用

光纖陀螺儀：薩格納克干涉效應是光纖陀螺儀的工作原理之一。光纖陀螺儀利用薩格納克效應實現角速度的測量，具有高精度、高穩(wěn)定性和抗干擾能力強等優(yōu)點。在航空航天、航海導航等領域有廣泛應用。

慣性導航系統(tǒng)：基于薩格納克干涉效應的光纖陀螺儀是慣性導航系統(tǒng)的重要組成部分。通過測量載體的角速度信息，可以實現對載體運動狀態(tài)的精確估計和導航定位。