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レーザー干渉計の基礎知識

 

シャボン玉や、水たまりに浮かんだ油に色が付いて見えることは、身近に観察できる干渉現象の代表例であるが、この干渉現象を利用して長さを測定したり、光のスペクトル解析を行う装置が干渉計である。古くは17世紀後半にニュートンがニュートンリングでレンズの曲率半径を測定し(ニュートン干渉計)、19世紀になるとジャマンが気体の屈折率を測定し(ジャマン干渉計)、また、マイケルソンは2本の腕を持つ干渉計(マイケルソン干渉計)を考案し、ナトリウムランプを光源として、光を伝搬する媒質(エーテル)の存在を調べるため、有名な「マイケルソン-モーリーの実験」を行った。 ジャマンやマイケルソンが干渉計で実験を行った当時、レーザー光源は未だ発明されていなかったので、光源としては白色光や単色光が使用された。これらの光は可干渉性(コヒーレンス)が非常に低く、干渉計を調整するために、彼らには大変な努力が必要だったことが推察される。 1960年にレーザーが発明され、これを光源に使用することで干渉計は非常に使い易い装置に変貌した。後述するフィゾー干渉計は、光学会社ではガラス部品などの測定に必要不可欠の装置となっているし、最近では、物理学の最先端研究である重力波の観測にもレーザーを光源としたマイケルソン干渉計が使用されている。 ここでは干渉計の概念を説明し、形状を計測するためのレーザー干渉計の原理とその応用例について解説する。

  • * 日本工業出版(株) 月刊 「光アライアンス」 2000年6月号の掲載記事より構成しています。

参考文献

(1)安田賢司,"HOEを用いた斜入射干渉計",精密光学会誌,56(1990)22-24
(2)J.H.Bruning: Fringe scanning interferometers, Optical Shop Testing, edited by D.Malacara (J.Wiley & Sons, New York, 1978), p.409-437
(3)M.Takeda, H.Ina, and S.Kobayashi, "Fourier-transform method of fringe pattern analysis for computer-based topography and interferometry", J. Opt. Soc. Am., 72(1982)156-160
(4)K.Yasuda, K.Satoh, M.Suzuki, and I.Yamaguchi, "Fringe analyzer for a Fizeau interferometer", Proc. SPIE, 1163(1989)181-192

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