Параметры интерферометра Фабри — Перо

Центральная система колец при называется кольцами нулевого углового порядка, поскольку она образуется при

Следующие кольца называются кольцами первого углового порядка , минус первого порядка и т.д.

Поскольку абсолютной величиной кольца характеризовать сложно, ввели линейчатый порядок спектра.

Анализ спектральных составляющих базируется на формуле (8). В соответствие с этой формулой разные длины волн будут давать максимум пропускания при одном и том же j, но при нескольких отличающихся углов i. Т.е. можно просмотреть весь спектр излучения в одной области колец.

Если для какой-то конкретной длины волны в каком-то угловом порядке по формуле (1) рассчитать зависимость суммарного пропускания от , то получится следующий график.

мало отличается от . Кольца могут перекрываться настолько, что нельзя будет сказать, сколько спектральных составляющих в спектре. Именно поэтому для каждого интерферометра Ф-П есть минимальный диапазон, где кольца еще различимы.

Критерий Релея

Релей установил, что человеческий глаз различает темный провал между двумя яркими полосами, если его глубина не меньше 20% по сравнению с любым максимумом

Две спектральные линии разрешены, если максимум для одной линии совпадает с ближайшим минимумом для другой длины волны.

Глубина провала между горбами составляет 20% по сравнению с максимумом, для которого выполняется критерий Релея

Предел разрешения интерферометра Ф-П:

Чем больше коэффициент отражения r, тем меньше предел разрешения и лучше его разрешающая способность.

Разрешающая способность интерферометра Ф-П:

Лекция №5 Конструкции интерферометра Фабри — Перо

В стандартной конструкции интерферометр Ф-П при помощи специальных распорных колец устанавливают параллельно друг другу два хорошо отполированных кварцевых зеркала, на внутренней поверхности которых нанесены отражающие слои.

Область свободной дисперсии интерферометра Фабри — Перо

Широкие спектры в каждом угловом порядке будут давать большое число колец. При очень широких спектрах кольца соседних порядков перекрываются. В этом случае трудно определить состав спектра.

, где толщина пластинки.

Максимальная ширина спектра, при которых кольца соседних порядков еще не перекрываются называются областью свободной дисперсии интерферометра Ф-П.

Формула (1) связывает ширину исследуемого спектра и допустимое расстояние между пластинами.

Чаще всего с помощью интерферометра Ф-П на фотопластинке фиксируется спектры импульсных лазеров.

Определение абсолютного значения длины волны

Используется формула: , где f фокусное расстояние линзы за интерферометром Ф-П; D-диаметр колец соседних порядков.

Контроль спектра излучения непрерывных лазеров

Для контроля спектров непрерывных лазеров используют модификацию интерферометра Ф-П, который называется сканирующий интерферометр. Он используется для исследования модового состава излучение лазера.

1 – согласующая линза; 2 – сканирующий интерферометр; 3 – пьезокерамика; 4 – фазовращатель сигнала; 5 – характеристика пропускания Ф-П; 6 – спектр лазера; 7 – осциллограф.

С помощью фазовращателя картинка спектра устанавливается в центр экрана осциллографа.

Сканирование – это операция перемещения интерференционной картины, создаваемой интерферометром Ф-П.

Информацию о спектре дает электрический сигнал ФЭУ. В результате эта схема позволяет получить последовательный анализ спектра.

При сканировании одного из зеркал происходит сканирование характеристики пропускания интерферометра мимо спектра лазера.

Когда мода попадает на максимум пропускания, то на осциллографе наблюдается отклик. Таким образом получается последовательный спектр излучения.

А не сканирующий интерферометр Ф-П проводит параллельный анализ.

Постоянная напряжения на пьезокерамике позволяет установить спектр на линейный участок сигнала частотой 50 Гц

Для надежного анализа спектра необходимо чтобы предел разрешения интерферометра был меньше межмодового интервала лазера. Минимизируют предел разрешения используя достаточно большие базы (толщина пластинки 10-15 см). и высокий коэффициент отражения зеркал 0,99. Тогда в соответствен с формулой минимальное разрешите будет уменьшаться.

Поскольку приходится использовать воздушный промежуток, то зеркала самого интерферометра требуют точной юстировки и для ее облегчения одно из зеркал используют сферическое вогнутое.

В таком случае мы имеем обычный резонатор, в котором внешнее излучение может возбуждать свою модовую структуру.

В пассивном резонаторе интерферометр Ф-П каждый поперечной моде будет соответствовать своя характеристика пропускания. В итоге сканирование будет осуществляться сложным контуром пропускания, что приведет к ошибкам.

Чтобы избежать этого явления используется согласующая линзу, которая преобразует основную моду лазера только в основную моду сканирующего интерферометра.