Laserinterferometrejä

Laserinterferometrit ovat optisia mittauslaitteita, joissa laserin interferenssikuvioa käytetään pienten optisten polkujen pituusmuutosten havaitsemiseen. Perusperiaate on, että valo jaetaan kahdeksi reitiksi ja palatut valonsäteet yhdistetään. Onnistuneesta interferenssistä riippuen syntyy todennäköisyyskorjattu vahva tai heikompi intensiteettimuutos, joka muunnetaan pituusmuutokseksi. Yleisin perusrakenne on Michelson-interferometri, jossa beamsplitter jakaa valon kahdeksi reitiksi, peilit heijastavat sen takaisin ja reitit yhdistyvät uudelleen.

Suurissa interferometreissä käytetään pitkiä reittejä ja usein optisia resonanssikammioita, jotta valon kierrätys lisää pituusvaikutusta. Tunnetuimpia käyttökohteita ovat gravitaatioaaltojen havaitseminen sekä tarkka metrologia. Esimerkkejä suurista interferometreistä ovat LIGO Yhdysvalloissa, Virgo Italiassa, GEO600 Saksassa ja KAGRA Japanissa. Niissä on useita kilometrien mittaisia reittejä, vakaat, korkean tehon lasersysteemit sekä tärinän ja valon häiriöiden vähentämiseksi toteutetut isolointi- ja vakausjärjestelmät. Käytössä ovat myös tekniikat kuten valon kierrätys (power recycling) ja signaalin kierrätys parantamaan herkkyyttä.

Sovelluksia ovat gravitaatioaaltojen havaitseminen sekä erilaiset laboratoriomittaukset metrologiassa ja kuidussa toteutettavissa interferometreissä. Niiden etuja ovat erittäin pieniä pituusmuutoksia koskevat mittaukset sekä hyvä herkkyys, kun häiriöt minimoidaan ja valoa hallitaan tarkasti. Rajoitteita ovat ympäristömelu, lämpötilan ja jännitteiden vaikutukset sekä fotoninen ja kvanttihäiriö.