§4.5法布里—泊罗(Fabry—Perot)干涉仪与干涉滤光片
- 格式:pdf
- 大小:1.53 MB
- 文档页数:19
法布里珀罗滤波器原理法布里珀罗滤波器(Faber-Perot Interferometer)是一种利用多次反射和透射现象实现滤波的光学仪器。
它由两个平行的反射镜构成,之间的空间被称为皮尔斯堡夫透射腔(Fabry-Perot Etalon),其中一个镜子可调节距离,以改变滤波器的特性。
法布里珀罗滤波器的原理基于干涉现象。
当一束光射入法布里珀罗滤波器时,部分光线被反射,经过多次反射和透射后形成干涉图案。
这些干涉图案会导致特定波长的光被增强或抑制,从而实现滤波的效果。
在法布里珀罗滤波器中,光线在两个反射镜之间多次来回反射,形成了一系列的干涉光束。
这些干涉光束会叠加在一起,形成干涉图案。
干涉图案的形状取决于入射光的波长和反射镜之间的距离。
当入射光的波长与干涉图案的峰值或谷值对齐时,干涉图案会增强或抑制该波长的光,实现滤波效果。
调节法布里珀罗滤波器的滤波特性可以通过改变反射镜之间的距离来实现。
当反射镜之间的距离为整数倍的波长时,滤波器将增强该波长的光,形成共振现象。
而当反射镜之间的距离为半波长时,滤波器将抑制该波长的光。
通过调节反射镜的距离,可以选择性地增强或抑制特定波长的光。
法布里珀罗滤波器的应用非常广泛。
它可以用于光谱分析、激光调谐、光纤通信等领域。
在光谱分析中,法布里珀罗滤波器可以选择特定波长的光进行测量,提高测量的准确性和分辨率。
在激光调谐中,法布里珀罗滤波器可以通过调节反射镜的距离来选择性地调谐激光的波长。
在光纤通信中,法布里珀罗滤波器可以用于选择特定波长的光进行传输,提高通信的速率和可靠性。
尽管法布里珀罗滤波器在光学领域有许多应用,但也存在一些局限性。
首先,法布里珀罗滤波器的滤波特性受到入射光的角度和偏振状态的影响。
其次,法布里珀罗滤波器的制造和调节相对复杂,需要高精度的光学元件和精密的调节装置。
此外,法布里珀罗滤波器对入射光的强度非常敏感,需要进行精确的功率控制。
法布里珀罗滤波器是一种基于干涉现象实现滤波的光学仪器。
法布里珀罗腔(fp腔)的原理及应用1. 简介法布里珀罗腔(Fabry-Perot cavity)是一种光学腔,由两个高反射率的光学镜片夹持而成。
它是一种基于干涉效应的光学器件,可以用于光谱分析、激光器和光纤通信等领域。
本文将介绍法布里珀罗腔的原理及其应用。
2. 原理法布里珀罗腔的原理基于光的干涉现象,两个平行的高反射率光学镜片之间形成一个干涉空腔。
当光线从一个镜片入射后,一部分光会被反射回来,而另一部分光会透过镜片进入腔内。
在腔内,光线来回多次反射,形成了干涉现象。
具体的原理可以用以下步骤来说明:•光线从入射面射入法布里珀罗腔,一部分光被反射回来,一部分光透过进入腔内。
•光线在腔内来回反射,形成了构成干涉的光束。
•反射光与透射光相互干涉,形成干涉图样。
法布里珀罗腔的干涉图样取决于入射光的频率和反射镜的特性。
当入射光的频率与腔内干涉频率相匹配时,干涉峰会出现,从而形成谐振。
由于一系列干涉峰的出现,法布里珀罗腔可以实现对特定频率的光的增强。
3. 应用法布里珀罗腔在光学领域有广泛的应用,下面将介绍几个常见的应用领域。
3.1 光谱分析法布里珀罗腔可以用于光谱分析,通过改变入射光的频率,可以得到不同频率的干涉峰,从而实现对光的频谱分析。
光谱分析在物质分析和光学研究中具有重要意义,法布里珀罗腔的高分辨率和灵敏度使其成为一种常见的光谱分析工具。
3.2 激光器法布里珀罗腔也可以作为激光器的腔体。
当激发介质位于法布里珀罗腔中时,光在腔内来回反射增强,从而形成激光输出。
法布里珀罗腔激光器具有窄谱线宽、较高的功率和较长的寿命等优点,被广泛应用于激光技术领域。
3.3 光纤通信法布里珀罗腔还可以用于光纤通信系统中。
在光纤通信中,法布里珀罗腔可以作为滤波器或反射器件,实现对特定波长光的选择性传输和控制。
通过调节法布里珀罗腔的参数,可以实现光纤通信的波长调制和调制多路复用等功能。
4. 总结法布里珀罗腔是一种基于光的干涉现象的光学器件,具有广泛的应用领域。
塞曼效应实验中关于法布里-珀罗(Fabry-Perot )标准具的几个问题摘要:对塞曼效应试验过程中F-P 标准具平行度调整方法的原理,以及仪器自由光谱范围、平整度与得到谱线的部分关系做出了简要的分析。
关键词:塞曼分裂 ; F-P 标准具 ; 自由光谱范围0引言:法布里-珀罗(简称F —P )干涉仪是一种重要的高分辨率光谱仪,在石英紫外至近红外光谱范围内有极高的分辨本领,用于一般塞曼效应,可以得到较好的谱线。
在实验中,如何准确的调整F-P 标准具平行度是关键点。
实验步骤(实验室里的方法步骤单)中给出了仪器调整的方法,有两种方法我们选取常用而且效果较好的方法,气压扫描法。
将针孔观察器具置于干涉图中心(已校准光路末端),改变标准具内气压,从针孔后看等厚干涉条纹。
气压增高时,条纹移动方向是镜面间距减小的方向,调节相应的旋钮改变镜面间距。
调到接近平行时,条纹间距最大,直线性变差,条纹宽度变大,气压扫描时,变为大片的亮斑和暗区。
那么,气压增高时,条纹移动方向为何是镜面间距减小的方向,为何接近平行时会观察到大片的亮斑和暗区? 实验未加磁场时,汞546.1nm 的透射光谱图,实验步骤中指出两峰a,b 之间所对应得波数Δv 即为自由光谱区,也应该做出解释。
1 原理F-P 标准具工作的简单原理:由两块精确平行的玻璃板或石英板组成,直径在2-15厘米之间.两板之间安放热膨胀系数极小的石英垫圈,标准具的垫圈厚度固定,一般在零点几毫米至几厘米之间。
两块板的表面平整度高达波长的1/20至1/200,反射率一般在90%以上。
如图(1—1),以θ角入射的光线在两板之间多次反射,相邻两透射光束的光程差Δ为2cos nt θ∆= (1)输出光强的极大条件为2cos nt N θλ=(2),N 为干涉序,n 为镜面间介质折射率,t 为两镜面间距。
若采用面光源,所有以i 角入射到FP 标准具的光线,均有相同的光程差,在焦面上形成一个以O 为原点,OP 为半径的圆。
实验七 法布里-珀罗(Fabry -Perot)干涉仪测量光波波长十九世纪末由法布里和珀罗首次制出的多光束干涉仪,在近代光学中非常重要。
它的特殊价值在于,它除了是一种分辨本领极高的光谱仪器之外,还是基本的激光器谐振腔。
通过本实验,可以了解法布里-伯罗干涉仪的基本功能。
实验目的:l 、应用光学元件组装法布里-珀罗(Fabry -Perot)干涉仪;2、用法布里-珀罗(Fabry -Perot)干涉仪测量光波波长;实验原理:见下页。
实验装置和调试:实验装置如下图所示。
图中Ml 、M2和M3为全反镜,其中M3固定在一支架上,支架为1:20的杠杆,通过千分尺可以读出M3移动的距离:L 为透镜(f=20mm).BS 1和BS 2为半反镜,透射率分别为70:30和50:50;sc 为光屏,光源为5mWHe -Ne 激光器。
具体调整步骤如下:l 、按图1把带有杠杆的有坐标线的小平板放置在大平板上,尽可能能使二者的坐标线重合。
2、按图放置光学元件元件M1、M2和M3,打开激光器,使得由Ml 、M2到M3的光束和由M3反射的光束在M2重合。
3、 放入半反镜BS 2(50:50),注意镀膜面(与下方的标签同向)朝向M3。
注意,此时应使由M3反射的光线垂直于光屏。
4、 放入半反镜BS 1(70:30),注意镀膜面(贴有7:3标签的一面)朝向M3.注意M3和BS1之间距离较近,约3mm 。
调整BS 1和M3,使得由BS 1反射的光束和由M3反射光束在屏上基本重合。
5、把透镜L 放入光路,小心调整M3,即可发现干涉图像(圆环)。
实验内容: 测量激光的波长。
1、 按照理论,当干涉环由暗变亮时,共振腔长度d(见图2)的变化量为半个光波波长()2/λ,故只要测量一定数量的干涉环的吞吐数n 和共振腔长度d 的改变量,即可根据公式(10)求出激光波长。
d n n=∙2λ (10)2、实验时要求测量干涉环吞吐50圈时,共振腔长度d 的改变量,求出波长,注意:杠杆比为l :20。