光學：更簡單的幹涉儀甚至可以微調最快的光脈衝？
如果您想從光束中獲得最大的好處 - 無論是檢測到遠處的行星還是修復人眼中的像差 - 您需要能夠測量其光束前端信息。現在羅切斯特大學的一個研究小組設計了一種更簡單的測量束方式光 -甚至是強大的，超快脈衝雷射，需要非常複雜的設備來描述其屬性橫梁。
新設備將為科學家提供前所未有的能力，即使是最快的光脈衝也可以進行微調，適用於各種應用，光學教授Chunlei Guo表示，他使用飛秒脈衝雷射束以非凡的方式處理金屬表面。它可以適用於測量光束的傳統儀器過時。
「這是一個革命性的進步，」郭說。「在過去，我們不得不用非常複雜，笨重的幹涉儀來表徵光束，但現在我們只需要一個光學立方體即可完成。它非常緊湊，超級可靠，而且非常堅固。」
該設備由Guo和Billy Lam博士開發。他的實驗室中的學生，在自然光：科學與應用中有所描述。它被稱為楔形反轉剪切幹涉儀，它由稜鏡立方體組成，由兩個直角稜鏡組裝而成。立方體有兩個成角度的入口，並將光束分成兩部分。
當光束離開立方體時，來自光束左側部分的反射光和來自光束右側部分的透射光從立方體的一個面發射。相反，來自光束左側部分的透射光和來自右側部分的反射光從立方體的另一面發射。
這為郭和他的團隊創造了一種極其穩定的「幹涉」模式，用於測量光束的所有關鍵空間特徵 - 其幅度，相位，偏振，波長，以及在脈衝光束的情況下，脈衝的持續時間。而不僅僅是整個光束的平均值，而是光束的每個點。
郭說，這在成像應用中尤為重要。「如果光束不完美，並且圖像上有缺陷，重要的是要知道缺陷是因為光束，而不是因為您正在成像的物體的變化，」郭說。
「理想情況下，你應該有一個完美的光束進行成像。如果你不這樣做，你最好知道它，然後你就可以糾正你的測量。超快雷射是記錄動態過程的關鍵，擁有一個非常簡單但強大的設備表徵超快或任何類型的雷射束肯定是重要的。「Albert Michaelson使用分束器和兩個鏡子展示了19世紀80年代的第一臺幹涉儀。目前使用的幹涉儀的核心原理保持不變。
分束器將不同光路上的分光發送到鏡子。然後，鏡子將每個分離光束反射回來，使它們在分束器處重新組合。兩個分離光束所採用的不同路徑引起相位差，從而產生幹涉條紋圖案。然後通過檢測器分析該圖案以評估波特徵。
這種方法對連續波雷射束的表徵起到了相當好的作用，因為它們具有很長的「相干」時間，即使在分裂後也能干涉，沿著兩條不同長度的路徑發送，然後重新組合，郭說。
然而，考慮到飛秒脈衝雷射束的持續時間短 - 大約十億分之一秒 - 像剪切板一樣簡單的幹涉儀，其中從前後表面反射的光束幹涉，不再有效。「郭說。飛秒脈衝雷射束將沿著典型幹涉儀的非等距路徑迅速失去其相干性。
他說，稜鏡立方體的設計可以消除這個問題。稜鏡立方體是第一個可以表徵飛秒甚至更短雷射脈衝的單元素幹涉儀。
飛秒雷射脈衝具有兩個優點。他們令人難以置信的短暫持續時間與「自然界中發生了很多基本過程」的時間表相當，「郭說。這些過程包括在原子核心周圍移動的電子，原子和分子的「晶格」振動，以及生物蛋白質的展開。因此，飛秒最後脈衝為研究人員提供了研究和操縱這些過程的工具。
飛秒雷射脈衝也非常強大。「在我的實驗室中，飛秒雷射脈衝的峰值功率相當於整個北美電網，」郭說。這使他的實驗室能夠使用雷射脈衝來蝕刻具有新特性的金屬表面，因此它們變得超級防水或吸水。