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法布里——珀罗干涉仪

2007-03-24 12:45:02 来源: 作者: 【 评论:0

    用平面平行空气板产生多光束干涉的光学装置。是法布里和珀罗两人于1899年首次研制的。空气板由两块略带楔形的玻璃或石英夹成,相向的两平面镀以银膜或 其它高反射膜,平行膜面加工精度要求很高,与标准样板的偏差不允许超过1/20~1/50个波长。平行空气板厚度可用准确的厚度为d的环隔开。若该厚度可 以改变,则称为法布里—珀罗干涉仪;若不能改变,称为法布里—珀罗标准具或法布里—珀罗光谱仪。

原理  干涉仪的工作原理是多光束干涉效应。光在腔内往返一次的相



一般情况光为正入射,故折射角γ~0;n为介质折射率,用平行空气板时n=1;ρ为反射率。因此j为常数,输出光强与输入光强呈斜率为T的线性关系。当ρ→1时,经多次反射后形成的各透射光接近于等振幅光束,相邻光束的相位差为j。因此可获得锐利的干涉条纹。由于两镀银面相互平行,且光源为扩展面光源,故产生等倾干涉,干涉条纹是同心圆,中心处级次高,外围干涉圈的级次低。


参量  定 义λ/△λ为光谱分辨率。△λ为刚能被分辨的两相邻波长的波长差。因镀银面反射系数越大,由透射光获得的干涉亮圆环越细锐,△λ越小,故分辨本领越大。两 镀银面间距离d大,干涉条纹的级次k也就高,分辨本领也越大。但分辨本领大了,不同级不同波长的条纹容易重叠,使自由光谱范围,即互不重叠的光谱范围变得 很窄。法布里—珀罗干涉仪的自由光谱范围为l2/2d。


应用  由于分辨本领很高,这类干涉仪可应用于光谱线超精细结构的研究。例如一条波长为0.6438微米的镉红谱线,在光谱分析实验中,粗看起来是一条谱线,但是如果用分辨本领为10-6微米的法布里—珀罗标准具分析,就可以发现它实际上包含了许多很细的谱线。


在普通法布里—珀罗干涉仪中放置某种非线性介质,使它的吸收率随入射光强而变化。当入射光较弱时,非线性介质吸收很强,不会出现多光束干涉,透射光强随入射光强的增加而缓慢增加。但当入射光强达到某一值时,非线性介质变成透明,使透射光强变得很强。在取入射光强IT作横坐标、透过光强I0作纵坐标的图上,IT先是缓慢上升,在介质变成透明的I0值处,IT突然垂直升跃。若降低I0IT此 时并不按原路返回,而是沿一条像磁滞回线那样的轨迹变化。就是说,对于一定的入射光强,透过光强具有两个稳定值。如果不是利用非线性介质的吸收特性,而是 利用它的折射率随入射光强变化的特性,也能观察到同样的双稳态现象。与电子器件和半导体器件中的非线性元件一样,这种光学双稳态器件也可以应用于计算机 (光计算机),模拟与门和或门,作为逻辑开关、转换开关或控制开关等元件,在新一代计算机的研制和光通信中具有重要价值。

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