El interferómetro de rendija N es una extensión del interferómetro de doble rendija, también conocido como interferómetro de doble rendija de Young. Newton ilustró uno de los primeros usos conocidos de las matrices de N rendijas en óptica . [1] En la primera parte del siglo XX, Michelson [2] describió varios casos de difracción de rendija N.
Feynman [3] describió experimentos mentales en los que se exploró la interferencia cuántica de electrones en dos rendijas , utilizando la notación de Dirac . [4] Duarte y sus colegas extendieron este enfoque a los interferómetros de rendija N en 1989, [5] utilizando iluminación láser de ancho de línea estrecho, es decir, iluminación mediante fotones indistinguibles. La primera aplicación del interferómetro de rendija N fue la generación y medición de patrones de interferencia complejos. [5] [6] Estos interferogramas se reproducen o predicen con precisión mediante la ecuación interferométrica de N -rendija para pares ( N = 2, 4, 6,...) o impares ( N = 3, 5, 7, ...), número de rendijas. [6]
El interferómetro láser de rendija N , presentado por Duarte , [5] [6] [10] utiliza la expansión del haz prismático para iluminar una rejilla de transmisión, o conjunto de rendijas N , y un conjunto de detectores fotoeléctricos (como un CCD o CMOS ) en el plano de interferencia para registrar la señal interferométrica. [6] [10] [11] El rayo láser expandido que ilumina el conjunto de rendijas N es de modo transversal único y de ancho de línea estrecho. Este haz puede adoptar también la forma, mediante la introducción de una lente convexa previa al expansor prismático, de un haz extremadamente alargado en el plano de propagación y extremadamente delgado en el plano ortogonal. [6] [10] Este uso de iluminación unidimensional (o lineal) elimina la necesidad de escaneo punto por punto en microscopía y microdensitometría . [6] [10] Por lo tanto, estos instrumentos se pueden utilizar como interferómetros de rendija N sencillos o como microscopios interferométricos .
La divulgación de esta configuración interferométrica introdujo el uso de detectores digitales para la interferometría de N rendijas. [5] [11]
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Estos interferómetros, introducidos originalmente para aplicaciones en imágenes, [6] también son útiles en metrología óptica y han sido propuestos para comunicaciones ópticas seguras en el espacio libre , [7] [12] entre naves espaciales. Esto se debe al hecho de que los interferogramas de N -rendija que se propagan sufren un colapso catastrófico debido a los intentos de interceptación utilizando métodos ópticos macroscópicos como la división del haz. [7] Los desarrollos experimentales recientes incluyen longitudes de trayectoria intra-interferométrica terrestre de 35 metros [8] y 527 metros. [9]
Estos interferómetros de rendija N , grandes y muy grandes, se utilizan para estudiar diversos efectos de propagación, incluidas las perturbaciones microscópicas en la propagación de señales interferométricas. Este trabajo ha producido la primera observación de patrones de difracción superpuestos a interferogramas en propagación. [9]
Estos patrones de difracción (como se muestra en la primera fotografía) se generan insertando una fibra de tela de araña (o hilo de seda de araña ) en la ruta de propagación del interferograma. La posición de la fibra de la telaraña es perpendicular al plano de propagación. [9]
Los interferómetros de rendija N , que utilizan grandes distancias intrainterferométricas, son detectores de turbulencia en aire claro . [8] [9] Las distorsiones inducidas por la turbulencia del aire claro sobre la señal interferométrica son diferentes, tanto en carácter como en magnitud, del colapso catastrófico resultante del intento de interceptación de señales ópticas utilizando elementos ópticos macroscópicos. [13]
La aplicación original del interferómetro láser de rendija N fue la obtención de imágenes interferométricas . [6] [10] [14] En particular, el rayo láser unidimensionalmente expandido (con una sección transversal de 25-50 mm de ancho por 10-25 μm de alto) se usó para iluminar superficies de imágenes (como películas de haluro de plata ) para medir la densidad microscópica de la superficie iluminada. De ahí el término microdensitómetro interferométrico . [10] La resolución hasta el régimen nano se puede proporcionar mediante el uso de cálculos interferométricos . [6] Cuando se utiliza como microdensitómetro, el interferómetro de rendija N también se conoce como microdensitómetro láser. [14]
El rayo láser expandido de prismas múltiples también se denomina rayo láser extremadamente alargado . La dimensión alargada del haz (25-50 mm) está en el plano de propagación, mientras que la dimensión muy delgada (en el régimen de µm) del haz está en el plano ortogonal. Esto se demostró, para aplicaciones de imágenes y microscopía, en 1993. [6] [10] Las descripciones alternativas de este tipo de iluminación extremadamente alargada incluyen los términos iluminación lineal, iluminación lineal, iluminación de lámina de luz delgada (en microscopía de lámina de luz) y iluminación plana. iluminación (en microscopía de iluminación de plano selectivo).
Los interferómetros de rendija N son de interés para los investigadores que trabajan en óptica atómica, [15] imágenes de Fourier, [16] computación óptica, [17] y computación cuántica. [18]