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共焦干涉仪阅读:136

共焦干涉仪是一种高分辨率的光谱分析仪器。它特别适合分析激光输出模谱结构,监控单频激光输出和探测锁相效应,也可用来分析光谱线轮廓、超精细结构和同位素位移;它还可用作可调谐的窄带通滤波器等。

工作原理

  共焦干涉仪透过率的频率就是干涉仪的共振频率,它决定于相邻相干光束的光程差。光程差正比于共振腔腔长,因而干涉仪透过波长是腔长的线性函数。若线性地改变腔长就可对波长进行线性扫描。干涉仪的透过光经光电转换,光源的频谱分布则可直接显示在示波器的荧光屏上或记录器上。
  共焦干涉仪是一个无源腔,由两块球形凹面反射镜构成,两块镜的曲率半径和腔长相等(即 ,构成共焦腔)。反射镜一块固定不动,另一块固定在可随外电压变化而变化的压电陶瓷环上。如图所示,由低膨胀系数材料制成的间隔圈,用以保持两球凹面反射镜 总处于共焦状态。压电陶瓷环的特点是,当在环的内壁上加一定数值的电压时,环的长度将会随之发生变化,且长度的变化与外加电压的幅度成线性关系,由于长度变化很小,仅为波长数量级,所以它不会改变腔的共焦状态。
  当一束波长为λ的光近轴入射到干涉仪内时,在忽略球差的条件下,在共焦腔中经四次反射走一闭合路径,光程近似为

  式中I0是入射光强,β是往返一次所形成的位相差,即
  u为腔内介质的折射率。
  当β=kπ(k为任意整数)时即4uL=kλ,此时透射率有极大值。

用途

  (1)高分辨率激光光谱测量
  (2)激光器模式检测与控制
  (3)单模激光器生产与检测
  (4)超声振动探测(无损检测)
  (5)激光陀螺生产与检测
  (6)超高频时钟信号提取/恢复(光纤通信)
  (7)稳频器
  (8)鉴频器
  (9)滤波器

腔体结构

  2—反射镜,3—针孔光栏,4—压电陶瓷,5—光电接收放大器。
  与通常的平面法珀干涉仪相比有如下优点:
  (1)衍射损失小几个数量级;
  (2)对反射镜光圈的要求大大降低;
  (3)对反射镜平行性调整公差要求较低;
  (4)与入射光束准直比较容易,可有较大的接收角。
  共焦干涉仪与一般球面干涉仪相比主要优点是“模简并”,与一般干涉仪不同,它并不需要与入射激光束进行模匹配,它甚至不需要精确与入射激光束同轴,而处于微离轴照明还避免了对激光器的反馈效应。

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