El interferómetro de corte por cuña de aire es probablemente el tipo más simple de interferómetro diseñado para visualizar la perturbación del frente de onda después de la propagación a través de un objeto de prueba. Este interferómetro se basa en la utilización de un fino espacio de aire en cuña entre dos superficies de vidrio óptico y se puede utilizar con prácticamente cualquier fuente de luz, incluso con luz blanca no coherente.
En [1] se describe un interferómetro de corte por cuña de aire , que se empleó en un conjunto de experimentos descritos en [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] . Este interferómetro consta de dos cuñas de vidrio óptico (~2-5 grados), empujadas juntas y luego ligeramente separadas de un lado para crear una cuña delgada con espacio de aire. Esta cuña con espacio de aire tiene una propiedad única: es muy delgada (escala micrométrica) y tiene una planitud perfecta (~λ/10).
Hay cuatro reflexiones de Fresnel de intensidad casi igual (~4% para un coeficiente de refracción de 1,5) del interferómetro de cuña de aire (Fig. 1):
El ángulo entre los haces 1-2 y 3-4 no es ajustable y depende únicamente de la forma de la cuña de vidrio. El ángulo entre los haces 2-3 se ajusta fácilmente variando el ángulo de la cuña de aire. La distancia entre la cuña de aire y un plano de imagen debe ser lo suficientemente larga como para separar espacialmente los reflejos 1 del 2 y 3 del 4. [ especificar ] La superposición de los haces 2 y 3 en el plano de la imagen crea un interferograma.
Para minimizar las aberraciones de la imagen, el plano angular de las cuñas de vidrio debe colocarse ortogonal al plano angular de la cuña de aire. Debido a que la intensidad de las reflexiones de Fresnel de una superficie de vidrio depende de la polarización y el ángulo, es necesario mantener el plano de la cuña de aire casi perpendicular al haz incidente (±5 grados) para minimizar la variación de intensidad inducida por el instrumento. Esto es muy importante cuando se acopla el interferómetro de cuña de aire a la óptica de imágenes. El interferómetro de cuña de aire tiene un diseño muy simple y solo requiere 2 cuñas de vidrio BK7 estándar y 1 soporte de espejo (Fig. 3).
Debido a su entrehierro extremadamente fino, el interferómetro de cuña de aire se aplicó con éxito en experimentos con láseres de alta potencia de femtosegundos. La Figura 4 muestra un interferograma de interacciones láser con un chorro de He en una cámara de vacío. [2] El haz de sondeo tiene una duración de ~500 fs y una longitud de onda de ~1 μm. El interferograma de cuña de aire de este haz láser de longitud de coherencia muy corta exhibe líneas de interferencia claras y de alto contraste.
El interferómetro de cuña de aire es similar al interferómetro de corte clásico , pero tiene un grosor de micrómetros, puede funcionar con prácticamente cualquier fuente de luz, incluso con luz blanca no coherente, tiene una división angular del haz ajustable y utiliza elementos ópticos estándar de bajo costo. La sustitución de la segunda cuña de vidrio por una lente cóncava plana convertirá el interferómetro de cuña de aire de corte lateral en un interferómetro de corte radial, lo que es importante para algunas aplicaciones específicas.
El principio de interferencia de la cuña de aire entre dos placas de vidrio paralelas a un plano se describe en varios libros de texto de óptica elemental. [9] Pero esta disposición "clásica" de cuña de aire nunca se ha utilizado para interferometría con visualización de campo debido a la superposición de los cuatro rayos reflejados en el plano de la imagen. El diseño descrito en este artículo elimina esta obstrucción y hace que el interferómetro de cuña de aire sea eficaz para aplicaciones prácticas con interferometría de campo de visualización.