TTTécnicasTécnicas InterferométricasInterferométricas dedebajabaja coherenciacoherencia láserláserbajabaja coherenciacoherencia láserláser

Física de láseresFísica de láseres

Daniel Sánchez LuceroDaniel Sánchez LuceroDaniel Sánchez LuceroDaniel Sánchez Lucero

Objetivos de la técnicaObjetivos de la técnicaObjetivos de la técnicaObjetivos de la técnica

M di ió d di t i !M di ió d di t i !Medición de distancias!Medición de distancias!

Uno de los conceptos que se usan en la Uno de los conceptos que se usan en la t fí d ibi l i l id d dt fí d ibi l i l id d dtopografía para describir las irregularidades de topografía para describir las irregularidades de las superficies es el de las superficies es el de RUGOSIDAD.RUGOSIDAD.

En ciertos casos una alta rugosidad es necesaria En ciertos casos una alta rugosidad es necesaria y en otros casos es indeseable.y en otros casos es indeseable.y en otros casos es indeseable.y en otros casos es indeseable.

Perfilómetro de barrido

y

xx

Fuentes de radiaciónFuentes de radiación

dd bb hh

Fuentes de radiaciónFuentes de radiación

Fuentes de Fuentes de bajabaja coherenciacoherencia..LáserLáser de de pulsospulsos cortoscortosppFuentes de Fuentes de luzluz blancablancaDiodoDiodo superluminiscentesuperluminiscenteDiodoDiodo superluminiscentesuperluminiscente

InterferometíaInterferometía de baja coherenciade baja coherenciajj

MichelsonMichelson setset--upuppp

I f íI f í ili d l fili d l f FhFhInterferometríaInterferometría utilizando el efecto utilizando el efecto FhotoFhoto--EMFEMF

Longitud de coherenciaLongitud de coherenciaLongitud de coherenciaLongitud de coherencia

LL l it dl it d dd h ih i dd ll f tf t ddLaLa longitudlongitud dede coherenciacoherencia dede lala fuentefuente dedeluzluz sese definedefine comocomo lala diferenciadiferencia dede caminocaminoópticoóptico entreentre loslos brazosbrazos deldel interferómetrointerferómetroparapara lala cualcual lala funciónfunción deldel contrastecontraste hahad ídd íd ll dd 11// dd lldecaídodecaído aa unun valorvalor dede 11/e/e dede susu valorvalormáximomáximo..

1−eY

m

= eY22xheY −=

DCO0

Interferometría de baja coherenciaInterferometría de baja coherencia

Espejo de referencia

Detección de la señal de interferencia

1

2

1+2

D

1+2

D

Dif de fase=φ(x,y) nD

Fuente de luz de baja coherencia

Interferómetro MichelsonInterferómetro MichelsonInterferómetro Michelson Interferómetro Michelson

Sistema de detección

MuestraMuestra

•Medición del espectro de la fuente de•Medición del espectro de la fuente de luz

• Resolución y rango dinámico definido por las características de la fuente de luzpor las características de la fuente de luz y el sistema de detección

Efecto Photo EMFEfecto Photo-EMF

I(x)

LXd

JΩz

( )

I0

x

R

ΩU Ω

RL

xy

θ

Modulador

La señal en un fotodetector adaptivo basado

σ(x)σ0

x

S

Modulador Electro-óptico

La señal en un fotodetector adaptivo basado en el efecto foto-EMF es el resultado de una interacción del campo eléctrico de carga espacial ESC(r, t) y el patrón de

ESC(x)0 x

( )( )

00

2 /1 ΩΩΔ=Ω iEmj Dσ

p SC( , ) y pfotoconductividad σ(r, t) que siguen los desplazamientos de un patrón de luz I(r, t).

10

( )0220 /112 ΩΩ++ LK

EjD

Dσ

Comportamiento típico de la señal del Photo-EMF

10

)

( )1

o-FE

M (u

.a.)

( )( )0

0220

2

/1/

11

2 ΩΩ+ΩΩ

+Δ

=Ω iLK

EmjD

Dσ

0.1eñal

de

foto

0 01SePor lo tanto es posible medir el Grado de

coherencia de los haces de luz que interfieren, midiendo simplemente jΩ

0.01 0.1 1 10 1000.01

Ω τSC

11

ARREGLO EXPERIMENTALARREGLO EXPERIMENTAL

ConclucionesConclucionesConclucionesConcluciones

Para realizar Para realizar perfilometriaperfilometria óptica de baja óptica de baja coherencia es necesario utilizar diodos coherencia es necesario utilizar diodos superluminicentessuperluminicentes, , lasereslaseres de pulsos cortos, luz de pulsos cortos, luz blancablancablanca. blanca. Los cuales pueden ser empleados en arreglos Los cuales pueden ser empleados en arreglos interferometricosinterferometricos que sean capases de medir que sean capases de medir diferencia de distancias.diferencia de distancias.