光学：更简单的干涉仪甚至可以微调最快的光脉冲？

如果您想从光束中获得最大的好处 - 无论是检测到远处的行星还是修复人眼中的像差 - 您需要能够测量其光束前端信息。现在罗切斯特大学的一个研究小组设计了一种更简单的测量束方式光 -甚至是强大的，超快脉冲激光，需要非常复杂的设备来描述其属性横梁。

新设备将为科学家提供前所未有的能力，即使是最快的光脉冲也可以进行微调，适用于各种应用，光学教授Chunlei Guo表示，他使用飞秒脉冲激光束以非凡的方式处理金属表面。它可以适用于测量光束的传统仪器过时。

“这是一个革命性的进步，”郭说。“在过去，我们不得不用非常复杂，笨重的干涉仪来表征光束，但现在我们只需要一个光学立方体即可完成。它非常紧凑，超级可靠，而且非常坚固。”

该设备由Guo和Billy Lam博士开发。他的实验室中的学生，在自然光：科学与应用中有所描述。它被称为楔形反转剪切干涉仪，它由棱镜立方体组成，由两个直角棱镜组装而成。立方体有两个成角度的入口，并将光束分成两部分。

当光束离开立方体时，来自光束左侧部分的反射光和来自光束右侧部分的透射光从立方体的一个面发射。相反，来自光束左侧部分的透射光和来自右侧部分的反射光从立方体的另一面发射。

这为郭和他的团队创造了一种极其稳定的“干涉”模式，用于测量光束的所有关键空间特征 - 其幅度，相位，偏振，波长，以及在脉冲光束的情况下，脉冲的持续时间。而不仅仅是整个光束的平均值，而是光束的每个点。

郭说，这在成像应用中尤为重要。“如果光束不完美，并且图像上有缺陷，重要的是要知道缺陷是因为光束，而不是因为您正在成像的物体的变化，”郭说。

“理想情况下，你应该有一个完美的光束进行成像。如果你不这样做，你最好知道它，然后你就可以纠正你的测量。超快激光是记录动态过程的关键，拥有一个非常简单但强大的设备表征超快或任何类型的激光束肯定是重要的。“Albert Michaelson使用分束器和两个镜子展示了19世纪80年代的第一台干涉仪。目前使用的干涉仪的核心原理保持不变。

分束器将不同光路上的分光发送到镜子。然后，镜子将每个分离光束反射回来，使它们在分束器处重新组合。两个分离光束所采用的不同路径引起相位差，从而产生干涉条纹图案。然后通过检测器分析该图案以评估波特征。

这种方法对连续波激光束的表征起到了相当好的作用，因为它们具有很长的“相干”时间，即使在分裂后也能干涉，沿着两条不同长度的路径发送，然后重新组合，郭说。

然而，考虑到飞秒脉冲激光束的持续时间短 - 大约十亿分之一秒 - 像剪切板一样简单的干涉仪，其中从前后表面反射的光束干涉，不再有效。“郭说。飞秒脉冲激光束将沿着典型干涉仪的非等距路径迅速失去其相干性。

他说，棱镜立方体的设计可以消除这个问题。棱镜立方体是第一个可以表征飞秒甚至更短激光脉冲的单元素干涉仪。

飞秒激光脉冲具有两个优点。他们令人难以置信的短暂持续时间与“自然界中发生了很多基本过程”的时间表相当，“郭说。这些过程包括在原子核心周围移动的电子，原子和分子的“晶格”振动，以及生物蛋白质的展开。因此，飞秒最后脉冲为研究人员提供了研究和操纵这些过程的工具。