白色光干渉法の簡単な理解 (MATLAB シミュレーション コードを使用)

白色光干渉法は、測定用の干渉光源として単色光の代わりに特定のスペクトル幅を持つ白色光を使用する特別な干渉法です。白色光干渉信号の短いコヒーレンス長と非常に明らかなコヒーレンスピークの特性に従って、干渉信号は垂直走査干渉法によって取得されます。
同じ周波数の2つのレーザーが干渉して干渉縞が形成される場合、その干渉縞を「レーザーペア」とみなし、白色光の干渉信号は無数の「レーザーペア」から構成されていると理解できます。

白色光には広いスペクトル成分、つまり連続的だが不均等な正弦波が多く含まれているため、「レーザーペア」の周波数も異なり、光路差がゼロのときは位相は同じとなり、重ね合わせた結果は次のようになります。最大値、つまりコヒーレンス ピーク。
光路差が徐々に大きくなるにつれて、位相は徐々に分散し、干渉光強度は徐々に平坦化し、コントラストも低下し、最終的にはゼロに向かう傾向となる。さらに、白色光干渉信号の包絡線はガウス分布に一致しており、これは白色光干渉信号が正弦波変調されたガウス信号曲線であることも示している。
参考文献:

1. 白色光干渉垂直走査測定アルゴリズムの概要

2. フルフィールドヘテロダイン白色光干渉法技術

3. フルフィールドヘテロダイン白色光干渉法に基づくアルゴリズム研究

    具体代码如下所示：
   

clc;clear;
close all;

z = linspace(-5e-6,5e-6,2e3);    % 干涉信号坐标
h = 0;                           % 干涉位置
lamda = 1550e-9;                 % 光源中心波长
d_lamda = 25e-8;                 % 光谱宽度
lc = lamda^2/d_lamda;            % 相干长度
gz = exp(-((z-h)*2*pi/lc).^2);   % 高斯包络曲线
cz = cos(4*pi/lamda*(z-h));      % 正弦调制
I = 3*gz.*cz+3;                  % 白光干涉信号
figure,plot(z,I,'k');
hold on,plot(z,3*gz+3.1,'r','linewidth',2);
xlabel('Interfemetry Label(mm)','FontSize',12);
ylabel('Light Intensity(cd)','FontSize',12);
title('Signal Gauss Envelope Curve','FontSize',12);

cz1 = cos(4.1*pi/lamda*(z-h));      % 正弦调制
cz2 = cos(4.2*pi/lamda*(z-h));      % 正弦调制
cz3 = cos(4.3*pi/lamda*(z-h));      % 正弦调制
cz4 = cos(4.4*pi/lamda*(z-h));      % 正弦调制
cz5 = cos(4.5*pi/lamda*(z-h));      % 正弦调制

plot(z,cz);
plot(z,cz1);
plot(z,cz2);
plot(z,cz3);
plot(z,cz4);
plot(z,cz5);
legend('白光干涉信号','包络曲线','激光对1','激光对2','激光对3','激光对4','激光对5','激光对6');