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光干渉計とは?

こうかんしょうけい

干渉計とは、光の波としての性質干渉現象)を利用して、距離・変位・波長などを極めて高い精度で測定する光学装置です。

干渉計(こうかんしょうけい、optical interferometer)は、光の干渉(2つの光波が重なり合い、強め合いまたは弱め合う現象)を利用して、長さ・変位・屈折率表面形状などを非常に高精度に計測する装置です。光の波長(可視光では数百ナノメートル程度)を基準スケールとして使用するため、極めて精密な測定が可能です。

最も基本的な構成はマイケルソン干渉計で、光源からの光をビームスプリッターで2方向に分岐し、それぞれを固定鏡・可動鏡で反射させて再び合成します。2つの光路長の差が光の波長の整数倍からずれると明暗の干渉縞が生じ、その縞の変化から距離の変化を読み取ります。

主な種類と用途は次のとおりです。

  • マイケルソン干渉計: 精密測長、重力波検出装置(LIGOなど)に応用
  • ファブリ・ペロー干渉計: 2枚の平行な反射鏡による多重干渉を使い、分光・レーザー技術に利用
  • マッハ・ツェンダー干渉計: 光ファイバー通信や光学センサーに応用
  • 白色光干渉計: 表面粗さや段差測定に使われる産業計測機器

2015年に重力波を初検出したLIGO(レーザー干渉計重力波観測所)もマイケルソン型干渉計を応用したもので、4キロメートルのアームで10⁻²¹メートル級の微細な長さ変化を捉えることができます。

使い方・例文

半導体製造の現場では、光干渉計を用いたウェハー表面の平坦度検査が行われています。また、LIGO(ライゴ)という巨大な光干渉計が宇宙の重力波を検出したことでニュースになりました。

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