Weißlichtinterferometrie

Oben: Weißlichtinterferogramm, darunter Rot-, Grün- und Blaukanal des oben dargestellten Weißlichtinterferogramms

Die Weißlichtinterferometrie (WLI) ist ein Verfahren, welches die Interferenz breitbandigen Lichts (Weißlicht) ausnutzt. Breitbandiges Licht hat eine kurze Kohärenzlänge. Interferenzphänomene werden also nur sichtbar, wenn die Weglänge in den beiden Armen des Interferometers bis auf die Kohärenzlänge gleich ist. Diese ist bei Weißlicht in der Größenordnung der Wellenlänge.

Signalentstehung

Einhüllende (1), elektrische Feldstärke (2) und Intensität (3) einer Weißlichtinterferenz in Abhängigkeit vom Weglängenunterschied Δz.

Variiert man den Weglängenunterschied Δz zwischen den beiden Armen des Interferometers, so ergibt sich im Interferometerausgang ein Signal wie es im Bild rechts als Kurve (3) dargestellt ist. Die Intensität des Signals nimmt deutlich ab wenn der Betrag von Δz wesentlich größer als die Kohärenzlänge wird. Die genaue Form des Signals hängt von der mittleren Wellenlänge und dem Spektrum, sowie der Kohärenzlänge der verwendeten Lichtquelle ab.

Einsatzbereiche

Die Tatsache, dass nur bei abgeglichenem Objekt- und Referenzarm Interferenzen auftreten, kann ausgenutzt werden, um mit entsprechenden Geräten Distanzen zu messen (Weißlichtinterferometer). Als Beispiele sind hier das topographische Kohärenzradar und die volumetrische Optische Kohärenztomografie zu nennen.

Durch Dispersion wird die Synchronität der einzelnen Wellenlängen bzw. Frequenzanteile verzerrt oder gestört – die optische Weglänge ist frequenzabhängig. Da das Weißlichtinterferometer empfindlich darauf reagiert, lässt sich die WLI auch zur Dispersionsmessung einsetzen.

Da das Spektrum über die Fourier-Reihe mit seiner Autokorrelation verknüpft ist, kann man mit einem Interferogramm, welches über die gesamte Kohärenzlänge aufgenommen wird, auch spektroskopische Messungen durchführen. Ein über die Weißlichtinterferometrie hinausgehendes Verfahren ist die nichtlineare Autokorrelation, bei der Signalverläufe optischer Impulse gemessen werden.

Weblinks

• White Light Interferometers in der Encyclopedia of Laser Physics and Technology (engl.)
• Grundlagen der Weißlichtinterferometrie (637 kB)