马赫-曾德尔干涉仪及其在折射率测量中的教学应用MACH-ZEHNDER INTERFEROMETER AND ITS TEACHING APPLICATION IN THE MEASUREMENT OF AIR REFRACTIVE INDEX
满天龙,周宏强,万玉红
摘要(Abstract):
马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪是常用的光学系统,在光学干涉测量及干涉成像领域具有重要应用。面向具备实践创新能力的新工科专业人才培养要求,本文设计了基于马赫-曾德尔干涉仪的空气折射率测量实验。除向学生讲授基本的光学原理和概念外,还对其中涉及的数据处理和分析方法进行了介绍和讨论。本文旨在培养应用物理、光学、光电信息等专业本科生从光学系统构建、数据采集到数据分析完整过程的综合能力。通过引发学生对光学测量方法的核心原理、可实现的测量精度及其影响因素等内在问题进行深入思考的方式,进一步培养和开拓学生的创新能力。
关键词(KeyWords): 马赫-曾德尔干涉仪;干涉;光学测量;折射率测量;物理实验
基金项目(Foundation): 北京工业大学教育教学研究课题(ER2022KCB13);; 教育部产学合作协同育人项目(231104090200321);; 2025年度北京工业大学教育教学研究课题“数智化绿色化”改革专项(ER2025ZXB041)
作者(Author): 满天龙,周宏强,万玉红
参考文献(References):
- [1]吕乃光.傅里叶光学[M]. 2版.北京:机械工业出版社,2006:226.LYU N G. Fourier optics[M]. 2nd ed. Beijing:China Mechine Press, 2006:226.(in Chinese)
- [2]潘文,冯晓军,刘星雨,等.光纤马赫曾德尔干涉微位移测量系统[J].激光与光电子学进展, 2025, 62(3):0312008.PAN W, FENG X J, LIU X Y, et al. Micro-displacement measurement system based on optical fiber Mach-Zehnder interferometry[J]. Laser&Optoelectronics Progress,2025, 62(3):0312008.(in Chinese)
- [3]季长胜,罗松杰,陈子阳,等.基于扫描误差修正的高精度白光干涉测量[J].激光与光电子学进展, 2025, 62(3):0312003.JI C S, LUO S J, CHEN Z Y, et al. High-resolution white light interferometry based on scanning error correction[J].Laser&Optoelectronics Progress, 2025, 62(3):0312003.(in Chinese)
- [4]梅雪松,孙涛,赵万芹,等.光学相干成像技术在激光加工过程实时监测与控制中的应用研究进展[J].机械工程学报, 2023, 59(15):216-231.MEI X S, SUN T, ZHAO W Q, et al. Recent advances of optical coherence tomography technology in real-time monitoring and control of laser processing[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2023, 59(15):216-231.(in Chinese)
- [5]周建起,刚建华.数字全息技术的激光超精密加工表面检测研究[J].激光杂志, 2023, 44(8):243-247.ZHOU J Q, GANG J H. Research on laser ultra precision machining surface detection based on digital holography[J].Laser Journal, 2023, 44(8):243-247.(in Chinese)
- [6]李伟霞,黄素娟,闫成,等.基于数字全息显微技术的光聚合物折射率测量[J].应用科学学报, 2022, 40(2):179-189.LI W X, HUANG S J, YAN C, et al. Refractive index measurement of photopolymer based on digital holographic microscopy[J]. Journal of Applied Sciences, 2022, 40(2):179-189.(in Chinese)
- [7]钟丽云,张以谟,吕晓旭,等.数字全息中的一些基本问题分析[J].光学学报, 2004, 24(4):465-471.ZHONG L Y, ZHANG Y M, LYU X X, et al. Analysis of some fundamental issue about digital hologram[J]. Acta Optica Sinica, 2004, 24(4):465-471.(in Chinese)
- [8]尹子辰,何滨,陈政宇,等.光学相干成像及临床应用研究[J].中国激光, 2024, 51(9):24-36.YIN Z C, HE B, CHEN Z Y, et al. Optical coherence imaging for clinical applications[J]. Chinese Journal of Lasers,2024, 51(9):24-36.(in Chinese)
- [9]MURTY S S R. Laser beam propagation in atmospheric turbulence[M]. U.S.A.:Proc. Indian Acad.Sci.(Engg.Sci.), 1979:179-195.
- [10]朱俊豪,汪盛通,李星辉.面向光刻机晶圆台的超精密光栅定位技术[J].激光与光电子学进展, 2022, 59(9):320-336.ZHU J H, WANG S T, LI X H. Ultraprecision grating positioning technology for wafer stage of lithography machine[J].Laser&Optoelectronics Progress, 2022, 59(9):320-336.(in Chinese)
- [11]张正宇,刘昱含,罗杰,等.一种基于非共光路外差激光干涉反馈的新型纳米精密定位系统[J].光学技术, 2023,49(4):390-397.ZHANG Z Y, LIU Y H, LUO J, et al. A novel nano accuracy positioning system based on feedback of heterodyne laser interferometry with non-coaxial beams[J]. Optical Technique, 2023, 49(4):390-397.(in Chinese)
- [12]左超,陈钱.分辨率、超分辨率与空间带宽积拓展——从计算光学成像角度的一些思考[J].中国光学, 2022, 15(6):1105-1166.ZUO C, CHEN Q. Resolution, super-resolution and spatial bandwidth product expansion—some thoughts from the perspective of computational optical imaging[J]. Chinese Optics, 2022, 15(6):1105-1166.(in Chinese)