1.1.3. Лазерный интерферометр Фабри-Перо.
В лазерном интерферометре Фабри-Перо (ЛИФП) свет, проходя через две параллельные высоко отражающие поверхности и многократно отражаясь от них, на выходе образует интерференционные кольца. Оптическая схема метода ЛИФП представлена на рисунке 4.41. Доплеровское смещение частоты отраженного от движущейся поверхности излучения регистрируется в виде изменения диаметров интерференционных колец со временем на фотохронографе с щелевой разверткой при непрерывном измерении скорости или на фотоаппарате (см. рисунок 1.5.) при измерении мгновенной скорости. Система ЛИФП обладает наибольшей простотой и наглядностью получаемых результатов и не требует сложной расшифровки интерферограмм. На рисунке 1.6. представлена типичная интерферограмма для ЛИФП. Система ЛИФП (вместе с ORVIS) более надежна по сравнению с другими методами, т. к. регистрирует положение интерференционных колец, а не интенсивность света. Это преимущество особо ощутимо в экспериментах с ударными волнами, когда коэффициент отражения света от поверхности может сильно меняться в процессе регистрации.
Рисунок 4. 41 Оптическая схема измерения скорости интерферометром Фабри-Перо.[2]
Регистрируемая скорость определяется по формуле:
(1.6),
где
λ0 - длина волны лазерного
излучения; c – скорость света в
вакууме, L - расстояние между зеркалами
Фабри-Перо; n - целое число сдвига
интерференционных колец;
D1,
D2 -диаметры интерференционных
колец, соответствующих неподвижной
мишени;
Di(t) -диаметр
кольца, расположенного между кольцами
D1 и D2.
Здесь, аналогично схемам VISAR и ORVIS, длина оптической базы ЛИФП играет роль длины оптической линии задержки. С увеличением разрешения по скорости увеличивается время формирования новой интерференционной картины, т.е. ухудшается временное разрешение.
Временное разрешение методики ЛИФП, если разрешение регистратора значительно превышает разрешение оптической схемы, определяется выражением:
(1.7),
где Ф-П
- время заполнения светом ЛИФП, R-
коэффициент отражения зеркал ЛИФП,
- коэффициент прохождения света через
ЛИФП.
Большое значение имеет также выбор коэффициента отражения зеркал ИФП. Этот коэффициент должен быть достаточно большим, чтобы контрастность интерференционной картины была высокой, и ширина профилей интерференционных колец – малой. Однако нет смысла добиваться того, чтобы ширина профилей, определяемая интерферометром (его пространственным разрешением), была меньше ширины, определяемой характеристиками фотохронографа, так как при этом теряется интенсивность. С учетом изложенного обычно применяются зеркала с коэффициентом отражения 92-98%. Согласно [2], погрешность измерения скорости системой ЛИФП (при L=100 мм, R=93%) составляет 5 м/с, временное разрешение 20 нс.
Вследствие высокого разрешения по скорости, более широких возможностей в ударно-волновых исследованиях, а также простоты и удобства данная система получила в последние годы широкое распространение.