बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर

बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर (पीडीआई)  विशेष प्रकार का सामान्य-मार्ग इंटरफेरोमीटर है। आयाम-विभाजन इंटरफेरोमीटर के विपरीत, जैसे कि माइकलसन इंटरफेरोमीटर, जो असंतुलित बीम को पृथक करता है और परीक्षण बीम के साथ हस्तक्षेप करता है, सामान्य-मार्ग इंटरफेरोमीटर अपना स्वयं का संदर्भ बीम उत्पन्न करता है। पीडीआई प्रणाली में, परीक्षण और रेफरेंस बीम लगभग एक ही मार्ग पर चलते हैं। यह डिजाइन पीडीआई को अधिक उपयोगी बनाता है और पर्यावरण भिन्नता संभव नहीं है या त्रुटिहीन प्रकाशिकी की संख्या में कमी की आवश्यकता है। परीक्षण बीम के भाग से रेफरेंस बीम सेमीट्रांसपेरेंट कोटिंग में छोटे से पिनहोल से विवर्तन द्वारा बनाया जाता है।  पीडीआई का सिद्धांत चित्र 1 में दिखाया गया है।

डिवाइस स्थानिक फिल्टर के समान है। घटना प्रकाश अर्ध-पारदर्शी (लगभग 0.1% संचरण) केंद्रित है। केंद्र में वायुयुक्त डिस्क के आकार का छिद्र है, और बीम इस छिद्र पर फूरियर-रूपांतरित लेंस के साथ केंद्रित होता है। शून्य क्रम (फूरियर अंतरिक्ष में कम आवृत्ति) छिद्र से निकलता है और शेष बीम के साथ हस्तक्षेप करता है। परीक्षण और संदर्भ बीम की तीव्रता को संतुलित करने के लिए संचरण और छिद्र के आकर का चयन किया जाता है। डिवाइस चरण-विपरीत माइक्रोस्कोपी के संचालन के समान होता है।

पीडीआई प्रणाली में विकास
पीडीआई प्रणालियां ऑप्टिकल या परावर्तक उपकरणों की पूर्ण सतह विशेषताओं को गैर-विनाशकारी रूप से मापने के लिए मूल्यवान उपकरण हैं। सामान्य मार्ग डिजाइन संदर्भ प्रकाशिकी होने की किसी भी आवश्यकता को समाप्त करता है, जो परीक्षण वस्तु के पूर्ण सतह रूप को अपनी स्वयं की सतह रूप त्रुटियों के साथ ओवरलैप करने के लिए जाना जाता है। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, यह डबल मार्ग प्रणाली की हानि है, जैसे फ़िज़ाऊ इंटरफेरोमीटर है। इसी प्रकार सामान्य मार्ग डिज़ाइन परिवेश के लिए प्रतिरोधी है।

मूल डिजाइन की मुख्य आलोचनाएँ हैं (1) आवश्यकता कम-संचरण दक्षता को कम कर देता है। (2) जब बीम अधिक विचलित हो जाती है, तो अक्ष पर तीव्रता कम हो जाती है, और संदर्भ बीम के लिए कम रोशनी उपलब्ध होती है, फ्रिंज कंट्रास्ट की हानि के लिए अग्रणी होती है। कम संचरण शोर अनुपात के लिए सिग्नल से जुड़ा था। इन समस्याओं को चरण-स्थानांतरण बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर डिजाइनों में अधिक सीमा तक दूर किया जाता है, जिसमें ग्रेटिंग या बीमप्लिटर अपारदर्शी पर होने वाली बीम की कई, समान प्रतियां बनाता है। अवशोषण के कारण हानि के बिना, परीक्षण बीम झिल्ली में कुछ बड़े छिद्र से निकलता है; संदर्भ बीम उच्चतम संचरण के लिए पिनहोल पर केंद्रित होता है। ग्रेटिंग-आधारित उदाहरण में, फेज-शिफ्टिंग रूलिंग्स के लम्बवत् ग्रेटिंग का अनुवाद करके पूर्ण किया जाता है, जबकि कई चित्र रिकॉर्ड किए जाते हैं। फेज शिफ्टिंग पीडीआई में निरंतर विकास ने मानक फ़िज़ाऊ आधारित प्रणालियों की तुलना में अधिक परिमाण के त्रुटिहीनता के आदेश प्राप्त किए हैं।

चरण-स्थानांतरण [इंटरफेरोमेट्री देखें] माप संकल्प और दक्षता बढ़ाने के लिए संस्करण बनाए गए हैं। इनमें क्वोन द्वारा विवर्तन ग्रेटिंग इंटरफेरोमीटर और चरण-स्थानांतरण बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर सम्मिलित हैं।

फेज-शिफ्टिंग पीडीआई प्रणाली के प्रकार
सिंगल पिनहोल के साथ फेज-शिफ्टिंग पीडीआई

गैरी सोमरग्रेन ने बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर डिज़ाइन का प्रस्ताव दिया जो सरलता मूल डिज़ाइन से अनुसरित होता है जहाँ विवर्तित वेवफ्रंट के कुछ भागों का परीक्षण के लिए उपयोग किया गया था और शेष भाग को ज्ञात करने के लिए जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। यह डिज़ाइन उपस्तिथ प्रणालियों के लिए प्रमुख उन्नयन था। योजना 1 एनएम की विविधताओं के साथ ऑप्टिकल सतह को त्रुटिहीन रूप से माप सकती है। परीक्षण भाग को पीजो इलेक्ट्रिक ट्रांसलेशन चरण के साथ स्थानांतरित करके चरण स्थानांतरण प्राप्त किया गया था। परीक्षण भाग को हिलाने का अवांछित पक्ष प्रभाव यह है कि डिफोकस भी गति करता है जिससे किनारे विकृत हो जाते हैं। सोमरग्रेन के दृष्टिकोण का नकारात्मक पक्ष यह है कि यह कम कंट्रास्ट फ्रिंज उत्पन्न करता है और कंट्रास्ट को विनियमित करने का प्रयास भी मापा और तरंगफ्रंट को संशोधित करता है।

ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग कर पीडीआई प्रणाली
इस प्रकार के बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमीटर में बिंदु स्रोत एकल मोड फाइबर होता है। अंत का आकार शंकु जैसा दिखने के लिए संकुचित होता है और प्रकाश को कम करने के लिए धातु की फिल्म से ढका होता है। फाइबर की व्यवस्था की जाती है जिससे कि वे परीक्षण और संदर्भ दोनों के लिए गोलाकार तरंगें उत्पन्न कर सकें। ऑप्टिकल फाइबर का अंत गोलाकार तरंगों को अधिक त्रुटिहीनता के साथ उत्पन्न करने के लिए जाना जाता है $$\lambda \diagup 2000$$ चूँकि ऑप्टिकल फाइबर आधारित पीडीआई एकल पिनहोल आधारित प्रणाली पर कुछ उन्नति प्रदान करते हैं, किंतु उनका निर्माण और संरेखण करना जटिल होता है।



दो-बीम फेज-शिफ्टिंग पीडीआई
दो-बीम पीडीआई स्वतंत्र रूप से स्टीयरेबल बीम का लाभ उठाकर अन्य योजनाओं की तुलना में अधिक लाभ प्रदान करता है। जहाँ, परीक्षण और रेफरेंस बीम एक-दूसरे के लंबवत होते हैं, जहां रेफरेंस की तीव्रता को रेगुलेट किया जा सकता है। इसी प्रकार, परीक्षण भाग को स्थिर रखते हुए बीम के सापेक्ष स्थिर चरण परिवर्तन प्राप्त किया जा सकता है। चित्र 4 में दर्शाई गई योजना का निर्माण करना सरल है और यह उपयोगकर्ता के अनुकूल मापने की स्थिति प्रदान करता है, जो फ़िज़ो प्रकार के इंटरफेरोमीटर के समान है। समान समय में निम्नलिखित अतिरिक्त लाभ प्रदान करता है:
 * 1) परीक्षण भाग का पूर्ण सतह रूप।
 * 2) उच्च संख्यात्मक एपर्चर (एनए = 0.55)।
 * 3) उच्च कंट्रास्ट के स्पष्ट फ्रिंज पैटर्न।
 * 4) सतह फॉर्म परीक्षण की उच्च त्रुटिहीनता (वेवफ्रंट आरएमएस एरर 0.125 एनएम)।
 * 5) वेव-फ्रंट आरएमएस रिपीटेबिलिटी 0.05 एनएम।
 * 6) विध्रुवण परीक्षण भागों को माप सकते हैं।

डिवाइस स्व-संदर्भित है, इसलिए इसका उपयोग अधिक कंपन वाले वातावरण में किया जा सकता है या जब कोई संदर्भ बीम उपलब्ध नहीं होता है, जैसे कि कई अनुकूली प्रकाशिकी और लघु-तरंग दैर्ध्य परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है।

पीडीआई के अनुप्रयोग
इंटरफेरोमेट्री का उपयोग ऑप्टिकल प्रणाली के विभिन्न मात्रात्मक लक्षण वर्णन के लिए किया गया है जो उनके समग्र प्रदर्शन को दर्शाता है। परंपरागत रूप से, फ़िज़्यू इंटरफेरोमीटर का उपयोग ऑप्टिकल या पॉलिश सतह रूपों को ज्ञात करने के लिए किया गया है, किंतु त्रुटिहीन निर्माण में नई प्रगति ने औद्योगिक बिंदु विवर्तन इंटरफेरोमेट्री को संभव बनाया है। पीडीआई विशेष रूप से उच्च रिज़ॉल्यूशन, त्रुटिहीनता माप के लिए प्रयोगशाला स्थितियों में शोर कारखाने के फर्श के लिए अनुकूल है। संदर्भ प्रकाशिकी की कमी विधि को ऑप्टिकल प्रणाली के पूर्ण सतह रूप को देखने के लिए उपयुक्त बनाती है। इसलिए, फ़िज़ो इंटरफेरोमीटर के संदर्भ प्रकाशिकी को सत्यापित करने के लिए पीडीआई विशिष्ट रूप से उपयुक्त है। यह लेज़र आधारित प्रणालियों में प्रयुक्त प्रकाशिक संयोजनों के विश्लेषण में भी अत्यधिक उपयोगी है। जैसे यूवी लिथोग्राफी के लिए विशेषता प्रकाशिकी, त्रुटिहीन प्रकाशिकी का गुणवत्ता नियंत्रण, ऑप्टिकल असेंबली के वास्तविक रिज़ॉल्यूशन का सत्यापन, एक्स-रे ऑप्टिक्स द्वारा निर्मित वेवफ्रंट मैप को मापना और परिनियोजन से पूर्व स्पेस ऑप्टिक्स के रेटेड रिज़ॉल्यूशन को सत्यापित करने के लिए पीएस-पीडीआई का भी उपयोग किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * इंटरफेरोमेट्री

बाहरी संबंध

 * Making sure the space camera is up for the job before deployment: A case study by the Interferometer manufacturer Difrotec OÜ.