Interferometría de moteado

Imagen tomada por una cámara digital del moteado producido por un puntero láser verde.

La interferometría Speckle o interferometría de moteado, consiste en el análisis de patrones de intensidad producidos por la interferencia mutua entre frentes de onda coherentes que son sujetos a diferencias de fase o fluctuaciones de intensidad. Estos patrones constituyen una valiosa fuente de información sobre la superficie iluminada. Distintos ejemplos de patrones Speckle se presentan cuando se ilumina una superficie rugosa con un haz láser o cuando la imagen de una estrella distante es observada a través de la atmósfera ( Speckle Imaging). Además, con el uso de estos sistemas es posible analizar, en un sólo punto, deformaciones o desplazamientos en la superficie de una muestra tanto en la dirección axial (modo out-plane) como en la dirección tangencial (modo in-plane).

Métodos experimentales

El patrón speckle es producido al iluminar una superficie difusora con luz coherente. La interferencia de los frentes de onda dispersados produce una distribución de motas (speckles) de luz en el área iluminada. Los datos recogidos son analizados para obtener la parte de la señal que corresponde al desplazamiento o deformación del punto de la muestra donde se hizo la medida. Después la señal es observada a través de un osciloscopio y luego transferida a un ordenador para obtener su espectro de amplitud.

Dos haces, con la misma intensidad, son enfocados en un punto de la superficie iluminando un área de alrededor de de diámetro. Entre los dos haces hay una diferencia de frecuencia () (Dändliker & Willemin 1980) producida al hacer pasar la salida un láser a través de una rejilla acusto-óptica de Bragg. El haz láser es dividido en dos para luego irradiar la muestra con dos ángulos de incidencia iguales y opuestos a la normal de la superficie. La luz dispersada es detectada en la dirección del bisector del ángulo formado por los dos haces incidentes. Al ser un sistema heterodino, la frecuencia de la señal de interferencia resultante es igual a la diferencia entre las dos señales incidentes. La luz dispersada es detectada por un fotodiodo cuya apertura debe ser escogida de forma que al menos 100 speckles sean recogidos por el detector, así se asegura una suficiente potencia óptica media (Dändliker & Willemin 1980). El montaje para la medida por interferometría speckle para desplazamientos tangenciales (modo in-plane) se esquematiza en la siguiente figura:

Montaje experimental para la interferometría speckle.

Al registrar el patrón speckle antes y después de la deformación:

La diferencia entre estas dos intensidades es: . Esta se hace cero cuando el desplazamiento cumple la relación:

Lo que quiere decir que cada franja que se observa en el interferograma puede ser interpretado como una variación de una longitud de onda () en el camino óptico.

Para el sistema ilustrado, un desplazamiento crea una variación en el camino óptico igual a . Donde es el ángulo formado entre el rayo de incidencia y la normal de la superficie, es la longitud de onda y es el desplazamiento en .

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