部分相干光栅衍射干涉仪：理论与实验

"部分相干光栅衍射效应和干涉术的研究，通过一种新的部分相干照明的光栅衍射干涉仪，探讨了光栅在Talbot效应和Lau效应之间的部分相干衍射现象。文章介绍了这种新型干涉仪的设计，利用模糊函数方法进行理论分析，并进行了实验验证。部分相干光栅衍射干涉条纹具有独特的特性，表现为由两种频率成倍的光栅状载波构成，且可以通过调整光源狭缝在Talbot干涉和Lau干涉之间切换。与传统Talbot干涉仪相比，部分相干干涉法可以提高非相干光源的亮度，而与广义Lau干涉法相比，无需额外的光栅进行零级莫尔条纹解调。" 在光学领域，光栅的自成像效应是一个重要的研究主题。Talbot效应和Lau效应是两种基于相干性和非相干性照明的光栅衍射现象。Talbot效应在相干光照明下发生，可以形成干涉仪，而Lau效应则在非相干光下出现。然而，部分相干光栅衍射效应则处于这两者之间，具有更广泛的适用性。 本文作者提出了一种创新的干涉仪设计，它能够在部分相干照明条件下工作，通过改变光源狭缝的宽度，可以将系统从Talbot干涉仪转换为广义Lau干涉仪。在部分相干照明下，光栅衍射产生的干涉条纹不再是传统的单一频率，而是由两种频率不同但成倍的光栅状模式组成，这为干涉条纹的解析提供了新的视角。 系统的核心包括一个扩展光源、一个狭缝、准直镜、滤色片、被测相位物体以及两块周期相同的光栅。通过狭缝SL的宽度调整，可以改变照明的相干性，从而改变系统的性质。当狭缝非常窄时，系统接近Talbot干涉仪；而当狭缝宽到一定程度，系统转变为广义Lau干涉仪。在部分相干照明的中间状态，这种干涉仪能够展示出介于两者之间的独特干涉效应。 模糊函数方法被用来理论分析部分相干光栅衍射的特性，这种方法有助于理解在不同相干性条件下的条纹形成机制。实验结果证实了理论分析的准确性，展示了部分相干光栅衍射干涉仪在相位测量和光源亮度利用方面的优势。 这项研究提供了一种新的干涉测量技术，不仅丰富了光栅衍射和干涉领域的理论知识，也为实际应用中的相位测量和光源优化提供了新的途径。