▲ 图像的横向分辨率由光束的直径决定。
2. 实验装置 ——光纤化的迈克耳孙干涉仪 Nhomakorabea反
光源
射
镜
探
光纤耦合器
样
测
品
器
光纤聚焦器
电子学系统
计算机
3. 应用
生物 医学 材料科学 ·····
大葱表皮的 OCT 图像 实际样品大小为10mm×4mm，图中横向分辨率约
为20m，纵向分辨率约为25m。
兔子眼球前部的OCT图像
学和度量学的研究, 并精确测出光速, 获1907 诺贝尔物 理奖。
迈克耳孙干涉仪至今仍是许多光学仪器的核心。 爱因斯坦： 我总认为迈克耳孙是科学中的艺术家，他的最大
乐趣似乎来自实验本身的优美和所使用方法的精湛， 他从来不认为自己在科学上是个严格的”专家”，事实上 的确不是，但始终是个艺术家。
许多著名的实验都堪称科学中的艺术，如：全息 照相实验、吴健雄实验、施—盖实验等等。
▲ 光学相干CT — 断层扫描成像新技术 （Optical Coherence Tomography，简称 OCT）
计算机断层成像 （CT-Computed Tomography）
第一代： X射线 CT
射线 CT－工业CT
第二代： NMR CT－核磁共振成像 第三代：光学相干CT－OCT
利用迈克耳孙干涉仪原理测量,空间分辨率可达微米 的量级.
工程光学125典型双光束干 涉系统及其应用
裴索干涉仪
定义：等厚干涉型的干涉系统统称为裴索干涉仪
平面干涉仪
等厚条纹
平晶
球面干涉仪
标准验规 待测透镜
待测工件
暗纹
H
e
Michelson 干涉仪
迈克耳孙在工作
迈克耳孙（
A.A.Michelson ） 1852—1931 美籍德国人
因创造精密光学仪
器，用以进行光谱
相长 相消
等倾和等厚干涉
干涉条纹和虚空气膜的对应关系
迈克耳孙干涉仪
三、应用：
▲ 测量微小位移
以波长为尺度，可精确到
▲ 测折射率： M1
光路a2中插入待测介质，产生 附加光程差
n
a2
l
注意 光通过介质两次 若相应移过 N 个条纹
则应有
由此可测折射率n 。
用迈克耳孙干涉仪测气流
问题 能否根据上述干涉花样描述气流的分布状况？
(2)由于物体变化所产生的多普勒频移信息是载于稳 定的差频上，且其频率较高（几兆至100兆赫）,因此，光 电探测时避过了激光器的低频噪声和半导体器件的高频 噪声区;又利用频率跟踪等外差解调技术大量滤除了宽带 噪声，因此提高了光电信号的信噪比。
(3) 利用多普勒效应，计数器计频率差的变化，不受 激光强度和磁场变化的影响。在光强度衰减90％时仍可得 到满意的信号，这对于远距离测量是十分重要的，同时在 近距离测量时又能简化调整工作。
(4) 测量精度不受空气湍流的影响，无需预热时间。
测量不同结构层面返回的光延迟，只须移动参考 镜，使参考光分别与不同的信号光产生干涉。
分别记录下相应的参考镜的空间位置，这些位置 便反映了眼球内不同结构的相对空间位置。
参考镜
参考臂扫描可得到样品深度
光源
眼 方向的一维测量数据。光束在 睛 平行于样品表面的方向进行扫
描测量，可得到横向的数据。
将得到的信号经计算机处理，
可利用迈克耳孙干涉仪原理测量。
光源
参考镜 探测器
当参考光脉冲和信号
光脉冲序列（眼睛的不同 部位反射得到光脉冲序列） 中的某一个脉冲同时到达 探测器表面时,就会产生光 眼 学干涉现象。这种情形, 睛 只有当参考光与信号光的 这个脉冲经过相等光程时 才会产生。
因为10－15 秒的光脉冲大约只有一个波长。
探测器
便可得到样品的立体断层图像 。
（2）样品反射光脉冲强度的处理 不同材料或结构的样品反射光的强度不同。根据反射光
信号的强弱，赋予其相应的色彩，这样便得到样品的假彩 色图。
（3）OCT成像的特点： ▲ 对光程较长的多次散射光有极强的抑制作用。 即使透明度很差的样品,仍可得到清晰的图像。 ▲图像的断层分辨率由光的脉宽决定。
反射镜 M1 虚薄膜
M2
光源 S
半透半反膜
a1′
a1
G1
G2
M2
反
a2 射 镜
补偿板
a2′
E 观测装置
激光器光源
反射镜M1 扩束镜
反射镜M2
分光板 补偿板
观察屏
M2移动导轨
反射镜 M1 虚薄膜
M2
二 、工作原理
光源
S
半透半反膜
a1
G1
G2 M2 反
a2 射 镜
补偿板
a1′ a2′
补偿板作用：补偿两臂的附 加光程差。
1、原理
t
（1）样品反射光脉冲的延迟时间
样
品
样品中不同位置处反射的
光脉冲延迟时间也不同：
d
数量级估计：
要实现微米量级的空间分辨率（即d m），就要
求能测量 t 10 -14 秒的时间延迟。 激光器的脉冲宽度要很小—10－15秒（飞秒）
时间延迟短至10-14-10-15s，电子设备难以直接测量，
睫状体 晶状体上皮 角膜后表面
角膜前表面
外差干涉法 heterodyne interferometer
L1 S
M1
D 频率偏移器
M2
L2
A
B
P
外差干涉的原理
其中
AB
△t T
双频激光干涉仪
双频激光干涉仪的特点
(1) 光电探测器接收信号为交流信号，前置放大器为 高倍数的交流放大器，不用直流放大，故没有零点漂移等 问题。
重要的物理思想＋巧妙的实验构思 ＋精湛的实验技术 科学中的艺术
振幅分割型双光束干涉仪； 许多现代干涉计量仪器的基础。 1 构造和光路
不同方位看到的Michelson 干涉仪装置
B: beam-splitter(分束镜); C: compensator(补偿器); M1, M2: mirrors (反射镜)
光束 a2′和 a1′发生干涉
E 观测装置 十字叉丝
▲ M2、M1平行 等倾条纹
等厚条纹
▲ M2、M1有小夹角 等厚条纹
迈克耳孙等倾干涉
迈克耳孙等厚干涉
三、光程差计算 ∵ M2′M1为虚薄膜，n1=n2=1 ∴ 光束 a2′和 a1′无半波损失且入射角i1等于反射角i2
四、极值条件
若M1平移h时 光程差改变 2h 干涉条纹移过N条