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간섭계 작동 원리
소개
간섭계에서 가장 일반적인 도구인 마이켈슨(Michelson) 간섭계는 미국 최초 노벨과학상 수상자인 Albert Abraham Michelson이 1887년에 발명했습니다. 그는 같은 광원에서 나오는 분리된 여러 광선 빔을 병합하기 위해 미러와 반투명 미러(광분할기)로 구성된 시스템을 개발했습니다. 레이저 간섭계는 뛰어난 정확도로 거리를 측정할 수 있는 첨단 계기입니다.

기본 원리
마이켈슨 간섭계 도면
간섭성 광원은 일반적으로 마이켈슨 간섭계에 의해 두 개의 동일한 빔으로 분할됩니다. 두 개의 빔은 각각 다른 경로로 이동하다가 검출기에 도달하기 전에 다시 결합됩니다. 두 빔의 이동 거리 간 차이로 인해 빔 사이에 위상차가 발생합니다. 이렇게 나타난 위상차가 검출기에서 같은 것으로 측정되는 초기 동일한 파 사이에서 간섭 패턴을 생성하는 요인입니다. 하나의 빔이 두 경로(측정 및 기준)로 분할되는 경우, 발생하는 위상차는 두 경로를 따라 위상이 변동되는 모든 것으로 진단됩니다. 이러한 변동은 경로 길이 자체의 실제 변동이거나 빔 이동 중 굴절률 변동이 될 수 있습니다.

마이켈슨 간섭계
레이저 빔(1)이 레이저 소스로부터 나와, 간섭계에서 두 개의 빔(기준빔(2), 측정빔(3))으로 분할됩니다. 두 빔은 2개의 역반사경에서 다시 반사된 후 검출기에 도달하기 전에 간섭계에서 다시 결합됩니다.

레이저 셋업

역반사경을 사용함으로써 간섭계에서 두 빔이 서로 재결합될 때 기준 암과 측정 암에서 나오는 빔들이 평행을 이루게 됩니다. 재결합된 빔이 검출기에 도달한 후 빔 사이에서 보강적 또는 상쇄적 간섭 작용이 일어납니다. 보강 간섭 중에는 두 빔이 같은 위상에 있고 빔들의 최고치가 서로를 보강하여 밝은 프린지를 생성하는 반면, 상쇄 간섭 중에는 두 빔이 다른 위상에 있고 첫째 빔의 최고치가 둘째 빔의 최저치에 의해 상쇄되어 어두운 프린지를 생성합니다.

신호 처리
검출기에서 광 신호 처리를 통해 두 빔의 간섭을 관측할 수 있습니다. 측정 빔의 변위로 인해 두 빔의 상대적인 위상이 바뀌게 됩니다. 이러한 상쇄 간섭과 보강 간섭 사이클에 따라 재결합된 빔의 세기가 주기적으로 변합니다. 밝은 빛에서 어두운 빛으로 세기 변동의 1회 사이클은 측정 빔/역반사기(3)가 레이저 파장의 1/2씩 이동될 때마다 발생합니다.

시스템 정확도
선형 위치 측정의 정확도는 레이저 빔의 파장은 확인되는 정확도에 따라 결정됩니다. 레이저 빔의 작동 파장은 빔 경로에 있는 공기의 굴절률에 따라 달라지며, 공기의 굴절률은 기온, 기압, 상대 습도에 따라 변합니다. 따라서 이러한 매개변수 변동을 반영하기 위해 빔의 파장을 변경(보상)해야 합니다.

RLE 시스템
RLE 시스템은 특별히 위치 피드백 분야용으로 설계된 독창적인 첨단 호모다인(homodyne) 레이저 간섭계입니다. 각 RLE 시스템은 RLU 레이저 장치 한 대와 RLD10 검출기 헤드 1 - 2개로 구성되며, 특정 분야의 요건에 따라 모델이 결정됩니다.