近代光学 - 豆丁网

　　7-1近代光學 Fabry-Parot干与儀實驗 日期：2000327-2 學習Fabry-Prot干与儀的操作及原理 觀察He-NeLaser 使用Fabry-Perot頻譜儀，找尋雷射的頻率分佈，求出雷射光束兩波長的 頻率差及在一固定偏壓下的解析度resolution。 實驗器件7-3 Opticalisolator 光隔绝器 Fabry-Perot干与儀 RampGenerator 不同波長在不同長度的共振腔產生駐波，光需直線前進且尋原路反射，則共振腔兩面需平行，先粗調使光成一點打到detector，在用電壓微調壓控晶體， 首要，將Isolator移開，調整共振腔的高度及左右，使光線能反射後仍打回 此時可使用平面鏡的三個粗調鈕，在使用平面鏡後方的壓控晶體受细小電壓可改7-4 變共振腔長度的微調鈕，當光線构成駐波時就可增強光強度而穿透平面鏡，在利 用反射鏡打到detector，中間可加上會聚透鏡，期望光能會聚成一點，而更简单 我們由示波器的圖形上，看到每一段有兩個波峰，兩個波峰代表有兩個波長，波峰愈大代表在雷射中所佔比重愈大，而為了準確，不斷粗調、微調及外加電壓， 使兩個波峰分的更清楚，我們期望示波器上的圖形，波峰與波峰之間愈平整愈 等值。接下來再將示波器上的圖形列印下來，以求得我們所要的資料。 詳細步驟如下: 架設He-Ne雷射光源。 調整光隔绝器使雷射光從鏡面中心射入，且使鏡面與入射雷射光笔直，也就 是使雷射光大部分都射入光隔绝器，減少因反射而构成的能量損失。換言之 在isolator 與一平面鏡挨近detector 者間放入干与儀,使共振腔平面與雷射 7-5 光行進方向大約笔直。在示波器上找到兩波峰。 實際實驗時因使用了兩個平面反射鏡，所以在粗調壓電晶體時也需調整平面鏡的俯仰角。 當粗調使示波器上的振幅為最大時，換調整壓電晶體的控制器，同樣也是調整使示波器上的振幅為最大。 調整干与儀的水平、手動平行、RampGenerator 波器上的兩波峰峰值最大,且彼此分離。10 完结細調後，用印表機列印X-Y mode 接RampGenerator 的bias 接Detector示波器圖形。11 都卜勒加寬效應：入射光在某個頻率ν 下，能够產生gain，可是因為光子的相對速度，使得在ν 而有gain，雷射光的頻率範圍加寬，而不约束在十分峻峭的範圍裡。為什麼示波器上的圖形會每一段有 兩個波峰不斷重複？原因是He-Ne 雷射，當入射光頻率契合粒子數反轉所產 生光的頻率ν 離開，持續添加，將构成十分大強度的雷射，而因為光子的相對速度，產生都卜勒加寬效應，即在ν 邻近都有gain 的現象，在加上共振腔長度的共振現象，只要在必定的共振條件下 才能够通過所以結果只留下兩個頻率。將示波器autostore，即兩個頻率的相 對方位持續記錄下來，而一切雷射光可產生的方位便是屬於都卜勒頻寬的範 7-6 甲、數據收拾：雷射光的波長為6328 289cm FSR= 2*289*10-2 5190311419Hz 519GHz 在圖上量出 09cm cm由份额關係可得出 1095334686Hz 1095GHz 6328*10-10 1461590816*10-2 振幅太小7-7 Fabry-PerotInterferometer 其結構是使用兩個近乎平行的高反射 鏡間做屡次反射及折射，兩相鄰的反射光線或穿透光線會產生光程差。如下圖所示，其光程差Δ 2lcosθ所以其相位差，δ＝KΔ＝（2πλ）2lcosθ＝（4πlλ）cosθ 1-cosδ由反射及穿透的關係，即t 2mπ時，穿透率為1，其物理意義為， 動而無二次輻射，而能量的吸收為最少，故幾乎為1的穿透性。因而 2lcos7-8 稱為自在頻譜範圍freespectral range，其與光學腔的長度成反比，如 長度改變dl -2dl cosθ 時，此干与儀所能通過之主頻位移，其值與波長成反比。當相位差由2mπ 位移δ 12 時，其穿透率下降為原來的 12，由相位距δ 12 cosθ1-RR 12 值與干与儀的解析度resolvingpower成正比，鏡片的反射率R 大，而解析度也愈佳。7-9 Fabry-Perot干与儀量到的到底是絕對波長還是相對波長? Ans：相對波長！因為此干与儀所使用的是兩個不同頻率之間的差值來 計算FSR，所以在這邊所測出的波長不是絕對的，而兩個不同頻率 的關係是由光程差到相位差進而找出來的，這當中還短少一個條件 便是級數不知道，所以無法断定其絕對波長為何！ PerotEtalon Cavity Ans:就上題而言，光柵是能够測定出絕對波長的用具，因為從實驗的過程能够知道我們所要的級數，故能够找出恣意色光的波長，可是 Fabry-Perot 干与儀卻做不到上述的工作，可是它對於頻率的變化有 很很多測性，所以能够找出半強度頻寬巨细，進而表現出特别的都 在此實驗的7-5頁的当地因為編排有瑕疵，導致這段当地的說明不明確。 Hecht,”Optics”Chapter