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        法布里-珀羅(F-P)標準具實驗測試分享 - 筱曉光子實驗分析④ 2021-10-08

        一、法布里-珀羅(F-P)標準具




        法布里-珀羅干涉儀(英文:Fabry–Pérot interferometer),是一種由兩塊平行的玻璃板組成的多光束干涉儀。其中兩塊玻璃板相對的內表面都具有高反射率。當兩塊玻璃板間用固定長度的空心間隔物來間隔固定時,它也被稱作法布里-珀羅標準具或直接簡稱為標準具。


        F-P(法布里-珀羅)標準具因為平板反射率高,多光束等傾斜干涉條紋極窄,所以是一種高分辨率的光譜儀器??捎糜诟叻直婀庾V學,和研究波長非??拷淖V線,諸如元素的同位素光譜、光譜的超精細結構、光散射時微小的頻移,原子移動引起的譜線多普勒位移,和譜線內部的結構形狀;也可用作高分辨光學濾波器、構造精密波長計;在激光系統中它經常用于腔內壓窄譜線或使激光系統單模運行,可作為寬帶皮秒激光器中帶寬控制以及調諧器件,分析、檢測激光中的光譜(縱模、橫模)成分。




        二、工作原理及主要參數


        干涉儀采用的是多光束干涉原理,主要由兩塊平行平板(G1、G2)組成,內側分別鍍上高反射膜,于是入射到平板內的光線會多次反射,然后光束干涉,投射出亮暗相間的干涉圖案。


        微信圖片_20211008093519.jpg



        微信圖片_20211008093530.jpg


        工作原理



        干涉儀:G1、G2板間距離可變,
        標準具:G1、G2板間距離固定。

        標準具光譜圖與光源強度有關:


        微信圖片_20211008093549.jpg






        光源光譜


        微信圖片_20211008093614.jpg


        標準具實際光譜圖


        微信圖片_20211008093630.jpg


        歸一化標準具光譜圖




        F.P標準具主要技術參數:

        1、自由光譜范圍(Free Spectral Range,FSR):相鄰兩個峰之間的間距。

        微信圖片_20211008093650.jpg


        2、精細度(Fitness,F):兩個相鄰條紋之間(一個FSR范圍內)能分辨條紋的最大數目。

        條紋精細度越大,條紋越細銳,波長鎖定性能越好。


        微信圖片_20211008093708.jpg


        透射光譜隨高反射膜的反射率變化的特性曲線




        3、半高寬(Full width at half maximum, FWHM):峰值高度一半時的透射峰寬度。


        微信圖片_20211008093729.jpg


        三、筱曉光子近紅外中紅外FP標準具技術參數




        技術參數

        技術指標

        工作波段

        近紅外1.3-2.0um,中紅外2.5-14um

        直徑

        25.4mm+/-0.05mm

        通光孔徑

        22.9mm

        長度

        100mm+/-0.2mm

        平行度

        5-10 arc sec

        端面平整度

        中紅外 1/4 lambda,近紅外 1/10 lambda

        表面質量

        中紅外80-50,近紅外60-40

        管殼




        四、實驗測試



        微信圖片_20211008093751.jpg


        測試步驟:

        1,安裝1532nm激光器,連接電源,USB線

        2,激光器輸出連接到光纖準直器

        3,用BNC轉BNC線連接信號發生器到激光器驅動的低頻調制端口

        4,用BNC轉BNC線連接探測器到示波器的通道2端口

        5,打開激光器,打開信號發生器(三角波調制,頻率1KHZ,電壓幅值500mW)

        6,激光器發出的光通過標準具,打在探測器光敏面上,通過調整標準具的角度,在示波器上查看調制波形。




        測試結果:

        微信圖片_20211008093825.jpg


        微信圖片_20211008093838.jpg


        微信圖片_20211008093849.jpg


        微信圖片_20211008093902.jpg


        實驗結論:

        通過實驗,我們觀察示波器上的波形可以看出,標準具的平行度好,端面平整度高,條紋細銳,表示精細度越高,波長鎖定性能越好。















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