基于紫外胶粘接的准单片紧凑干涉仪构建方法

准单片干涉仪在高精度测量实验中起着关键作用，包括引力波探测、惯性传感、振动测量与地震学。在此类干涉仪中实现高稳定性与高精度需要将光学元件粘接至基底的方法。虽然光学接触 bonding 与硅酸盐 bonding 是常用方法，紫外胶具有可控固化以及对光学元件与基底几何要求低的优势。本文提出一种基于紫外胶粘接的准单片紧凑干涉仪详细构建方法。我们用此方法构建了两类干涉仪：一个 $100\,{\rm mm} \times 100\,{\rm mm}\times 20\,{\rm mm}$ 的 Mach-Zender 同相干涉仪，其不等臂长约为 $100\,{\rm mm}$，用于激光频率噪声监测；以及一个尺寸为 $20\,{\rm mm} \times 30\,{\rm mm}\times 20\,{\rm mm}$ 的外差干涉仪作为位移传感头。我们的 Mach-Zender 干涉仪在 $1\,{\rm Hz}$ 处实现了 $2\,\mu{\rm rad}\sqrt{{\rm Hz}}$ 的相位噪声水平，以及约 $1\,{\rm kHz}/\sqrt{{\rm Hz}}$ 的等效激光频率噪声监测灵敏度。该紧凑外差干涉仪传感头在平移上显示了 $1\,{\rm pm}/\sqrt{{\rm Hz}}$ 的灵敏度，在两个倾斜方向上高于 $0.4\,{\rm Hz}$ 时显示了 $0.2\,{\rm nrad}/\sqrt{{\rm Hz}}$ 的灵敏度。我们的测试表明，基于紫外胶粘接的准单片紧凑干涉仪可在皮米与纳弧度尺度上实现高灵敏度水平。