Interferometriset

Interferometriset ovat mittausmenetelmiä ja laitteita, jotka hyödyntävät valon tai muiden aaltojen interferenssiä. Niissä kaksi tai useampi koherentti aallon reitti yhdistetään lopuksi, jolloin syntyy interferenssikuvioita ja frangeja. Muutos polkueroissa tai vaiheessa muuttaa kuvion rakennetta ja mahdollistaa erittäin pikkutarkkojen pituus- tai vaihearvojen mittaamisen.

Historian juuret ulottuvat Youngin kokeeseen (1800-luvun alku). Myöhemmin Michelsonin ja Morleyn kokeet tarjosivat tavan mitata tarkasti valon ominaisuuksia, ja 20. vuosisadalla kehitettiin useita interferometrityyppejä, kuten Michelson-, Mach–Zehnder- ja Fabry–Pérot -mallit. Nykyään laserinterferometrit ovat keskeisiä laitteita gravitaatioaaltojen havaitsemisessa, esimerkkeinä LIGO ja Virgo.

Periaate perustuu koherenssiin ja polkueroon: koherenteista aaltopisteistä muodostuu interferenssi, jossa vaihe-erot ja polkuerot näkyvät frangeina. Kun polkuero muuttuu, kuvio siirtyy ja muutos voidaan muuntaa tarkaksi mittaustulokseksi. Menetelmän tarkkuus riippuu sekä lähteen koherenssista että ympäristön vakaudesta; tärinä, lämpötilan vaihtelut ja ilmankosteus voivat rajoittaa mittausta.

Tyypillisiä interferometrejä ovat Michelson-, Mach–Zehnder-, Sagnac- ja Fabry–Pérot -mallit sekä kuituoptiset järjestelmät. Yksinkertaisimmillaan ne jakavat valon kahteen reittiin ja yhdistävät ne uudelleen, kun taas monimutkaisemmissa rakenteissa käytetään useita polkuja, resonanssia tai tilamääräisiä ominaisuuksia.

Sovellukset kattavat optinen metrologia, tähtitiede (valokuva- ja spektrirajoja hyödyntävä interferometria), geodesia, lidar sekä valmistusteollisuuden laadunvalvonta. Gravitaatioaaltojen havaitseminen LIGO- ja VIRGO-tyyppisillä interferometreillä on yksi tunnetuimmista esimerkeistä. Rajoitteisiin kuuluu ympäristön tärinä ja lämpötilavaihtelut, joten vakaat tilat ja huolto ovat olennaisia.