(2.5)
其中 ,为参考臂和样品臂的光程差。式(2.4)就是探测器探测到的电信号, 这一信号包含直流分量(DC)和交流分量(AC)两部分。直流分量在整个探测过程中 都具有固定的电压值,而交流分量是一个正弦函数,并随着光在两个干涉臂传播的不同 光程而引入的相位差而变化。尽管信号的直流分量代表相干光强的算术值,但是交流分量才真正体现了干涉现象的特征。因此,探测信号的直流分量并不含有和干涉有关的有用信息。
2.1.2低相干干涉
以上讨论了单色光源(相干光源)照射迈克尔逊干涉仪时的干涉情况。在式(2.4)
中给出了一个相干光源和其本身产生相干的情况,在这个例子中,即使参考臂和样品臂 中有一路光传播的距离是无穷远,仍然可以观察到干涉。因此,对于一个相干光源来说, 其相干长度是无穷大的。所谓相干长度,是指光源可以发生干涉的最大光程差。然而在 一个实际物理系统中,不可能存在完全理想的绝对单色光源,而是具有一定光源带宽的 宽带或者窄带光源。单色光的光源光谱密度可以看做是位于单个发射波长的一个冲激函 数,但是当光源具有一定的光谱带宽的时候,那它就不再是一个单色光源,而是有不止 一个发射波长。不过,另外一个极限条件也不可能在实际情况中存在,即光源的光谱密 度不可能具有无限的宽度。根据Wiener-Khintchine理论,若X(t)为平稳随机信号,当自
相关函数为绝对可积时,光源光谱密度和其自相关函数构成一对傅立叶变换对
(2.6)
这里,S佃)代表光源在角频域的光谱密度,3表示傅里叶变换。因此,如果光源的光谱 密度是无限宽的话,那么就意着对于任何非零时间延迟或者非零光程差都不会有光源 和自身的相关,那也就是说非相干光光源的相干长度是零。对于一个非相干光光源来说, 我们不可能通过对于涉条纹的观察来发现干涉信号中的波动,并且探测到的光强是每个臂分得的光强的算术平均值。在实际情况中,任何相干和非相干光都是不存在的。所有的光源都是具有一定宽度
的光源光谱,其相干度用相干长度来进行描述。对于部分相干的光源来说它的相干长度 既不是零也不是无穷大。只是有一些光源在较大光程差的情况下仍然可以产生相干干 涉,而另外一些光源只能在较短的时间延迟内发生干涉。低相干光源就是一个典型的部 分相干光源,它具有较短的相干长度,也就是说只有在参考臂和样品臂两臂较短的光程 差以内迈克尔逊干涉仪才能有干涉信号。下图分别给出了具有较长和较短相干长度的光 源的干涉情况。
光源的相干长度和它的光源光谱密度有关。从(2.6)式可知具有有限光谱宽度的光 源的干涉信号不再可以用式(2.5)表示。根据Wiener-Khintchine原理,可以推导出干 涉信号和光源的光谱宽度(PSD)之间的表达式关系:
- 上一篇:功率放大器行为模型研究+文献综述
- 下一篇:matlab隐蔽水声通信技术研究仿真+RAKE接收机
-
-
-
-
-
-
-
巴金《激流三部曲》高觉新的悲剧命运
上市公司股权结构对经营绩效的影响研究
g-C3N4光催化剂的制备和光催化性能研究
NFC协议物理层的软件实现+文献综述
现代简约美式风格在室内家装中的运用
江苏省某高中学生体质现状的调查研究
C++最短路径算法研究和程序设计
中国传统元素在游戏角色...
高警觉工作人群的元情绪...
浅析中国古代宗法制度