本期内容分为两部分：一、问题解答，上期介绍了利用多轴笼式结构搭建的迈克尔逊白光干涉仪，有很多朋友对技术细节非常感兴趣，提出了一些问题探讨，我们在本期解答；二、介绍什么是移相干涉仪，并且以迈克尔逊干涉仪为例。
一、 问题解答
上期介绍的使用锐光凯奇产品搭建的迈克尔逊干涉仪，大概是首款可以在普通室内条件下工作的白光干涉仪集成系统，上期推送的在高铁上工作的视频，引起很多朋友的极大兴趣，如图1所示：
图1. 白光迈克尔逊干涉仪
问题1：为什么在实验室很难调整出非常清楚的白光干涉条纹？
答： 因为白光的相干长度非常短，大约为几微米，使用微分螺杆的调整精度是10微米，因此很难调整到零光程。而我们的系统是采用哈尔滨芯明天科技有限公司纳米精度的stage，大家看到的视频是以步长20纳米对光程差扫描。
问题2：纳米stage是闭环系统吗，是否可以用来做Phase Stepping？
答： 目前使用的是开环纳米stage，哈尔滨芯明天科技有限公司可以提供闭环的纳米stage，完全可以满足Phase Stepping需求。
问题3：白光的光源是哪家公司的产品，是LED吗，可以提供光源的光谱图吗？
答：光源是锐光凯奇（镇江）光电科技有限公司自己设计的LED照明产品，不仅具有亮度可调整、体积小、散热好等优点，还具有外触发功能可以实现频闪照明。光源光谱图如图2所示：
图2. LED光源的光谱图
问题4：使用图1的白光干涉仪在教学上可以实现哪些实验内容？
答：众所周知，使用白光干涉仪可以利用零级条纹，配合纳米stage，实现测量功能。例如，测量薄膜的厚度、透明物体的折射率，还可以利用提供的气体池测量气体的折射率，使用半导体激光可以放置一个光电探测器记录条纹的个数测量波长、测量长度。
二、什么是移相干涉仪（Phase Stepping）？
为了方便起见，以大家熟悉的迈克尔逊干涉仪为例，图3是一个典型的迈克尔逊干涉仪的原理图：
图3. 迈克尔逊干涉仪原理（www来源）
当样品放置在某个位置时，干涉图的分布是：I0 = a+ bcos(Φ)，干涉图是按强度分布的，利用一张干涉图无法分离出振幅和相位，实验看到的只是干涉图，不能知道被测样品的表面信息。如果想办法将相位改变90度，得到几个干涉图重构就可以把相位和振幅分开，这种方法就是移相干涉仪的基本原理。移相90度的常用方法为使用SLM和纳米stage实现。
下列是移相以后干涉图的分布：
I0 = a+ bcos(Φ)
I1 = a+ bcos(Φ +π/2) = a - bsinΦ
I2 = a+ bcos(Φ+π) = a - bcosΦ
I3 = a+ bcos(Φ +3π/2) = a+ bsin Φ
由于移相器严格步进产生相位π/2的变化，对环境要求严格。当使用纳米stage实现移相时，光线要到反射镜返回，因此stage移动波长/8。图4是四张实际的移相干涉图：
图4. 4张实际系统的移相干涉图
通过联立4张干涉图方程，非常容易解调出相位为：
利用上边的方程对图4的干涉图处理后就得到了实际的表面分布信息，如图5所示：
图5. 经过解调后得到了表面的信息，样品是20纳米厚的生物光栅（这个工作是笔者在英国诺丁汉大学工作时的实验结果）。
感兴趣的朋友可以留下联系方式，我们提供四张移相的干涉图原始数据，和重构的计算程序。
下期预告：介绍迈克尔逊声光外差干涉仪