El interferómetro de N -rendijas es una extensión del interferómetro de doble rendija, también conocido como interferómetro de doble rendija de Young. Uno de los primeros usos conocidos de los conjuntos de N -rendijas en óptica fue ilustrado por Newton . [1] En la primera parte del siglo XX, Michelson [2] describió varios casos de difracción de N -rendijas .
Feynman [3] describió experimentos mentales que exploraron la interferencia cuántica de electrones en dos rendijas , utilizando la notación de Dirac . [4] Este enfoque se extendió a los interferómetros de N rendijas, por Duarte y colegas en 1989, [5] utilizando iluminación láser de ancho de línea estrecho, es decir, iluminación por fotones indistinguibles. La primera aplicación del interferómetro de N rendijas fue la generación y medición de patrones de interferencia complejos. [5] [6] Estos interferogramas se reproducen con precisión, o se predicen, por la ecuación interferométrica de N rendijas para números pares ( N = 2, 4, 6,...), o impares ( N = 3, 5, 7,...), de rendijas. [6]
El interferómetro láser de rendija N , introducido por Duarte , [5] [6] [10] utiliza la expansión del haz prismático para iluminar una rejilla de transmisión, o matriz de rendijas N , y una matriz de detectores fotoeléctricos (como un CCD o CMOS ) en el plano de interferencia para registrar la señal interferométrica. [6] [10] [11] El haz láser expandido que ilumina la matriz de rendijas N es de modo transversal único y ancho de línea estrecho. Este haz también puede tomar la forma, a través de la introducción de una lente convexa antes del 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 directos o como microscopios interferométricos .
La divulgación de esta configuración interferométrica introdujo el uso de detectores digitales en 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 se han propuesto para comunicaciones ópticas seguras en el espacio libre , [7] [12] entre naves espaciales. Esto se debe al hecho de que los interferogramas de N -rendijas que se propagan sufren un colapso catastrófico por intentos de interceptación utilizando métodos ópticos macroscópicos como la división del haz. [7] Los desarrollos experimentales recientes incluyen longitudes de trayectoria intrainterferométricas terrestres de 35 metros [8] y 527 metros. [9]
Estos interferómetros de rendija N , de gran tamaño y muy grande, se utilizan para estudiar diversos efectos de propagación, incluidas las perturbaciones microscópicas, en las señales interferométricas que se propagan. Este trabajo ha permitido observar por primera vez patrones de difracción superpuestos a interferogramas que se propagan. [9]
Estos patrones de difracción (como se muestra en la primera fotografía) se generan insertando una fibra de telaraña (o hilo de seda de araña ) en la trayectoria de propagación del interferograma. La posición de la fibra de telaraña es perpendicular al plano de propagación. [9]
Los interferómetros de rendija N , que utilizan grandes distancias interferométricas, son detectores de turbulencia en aire claro . [8] [9] Las distorsiones inducidas por la turbulencia en 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 haz láser expandido unidimensionalmente (con una sección transversal de 25-50 mm de ancho por 10-25 μm de alto) se utilizó para iluminar superficies de obtención de imágenes (como películas de haluro de plata ) para medir la densidad microscópica de la superficie iluminada. De ahí el término microdensitómetro interferométrico . [10] Se puede proporcionar una resolución hasta el régimen nanométrico mediante el uso de cálculos interinterferométricos . [6] Cuando se utiliza como microdensitómetro, el interferómetro de rendija N también se conoce como microdensitómetro láser. [14]
El haz láser expandido de prismas múltiples también se describe como un haz 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 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 de línea, iluminación lineal, iluminación de lámina de luz delgada (en microscopía de lámina de luz) e iluminación plana (en microscopía de iluminación plana selectiva).
Los interferómetros de N -rendijas son de interés para los investigadores que trabajan en óptica atómica, [15] imágenes de Fourier, [16] computación óptica, [17] y computación cuántica. [18]