Лабораторный интерферометр Фабри-Перо.
Для точных измерений длины волны нужно воспользоваться лабораторным интерферометром ИТ – 28-30 с высоким разрешением. Кроме этого потребуются:
1. Микроамперметр.
2. Цифровой фотоаппарат на штативе.
3. Виброизолированный стол для голографии.
Методика измерений
Большинство полупроводниковых лазеров красного излучения имеет длину когерентности порядка 1 – 5 мм. Но для некоторых лазерных диодов можно подобрать значения тока питания и температуры, при которых возникнут условия одночастотной генерации, а длина когерентности может достигать десятков сантиметров. Интерферометр Фабри – Перо – наиболее удобное устройство для настройки полупроводниковых лазеров в любительских условиях. Он позволит по картине интерференции засечь одночастотный режим лазера непосредственно на рабочей позиции.
Измерения с помощью интерферометра Фабри-Перо
Конструкция ИФП.
Интерферометр Фабри−Перо (или, как его еще называют, эталон Фабри−Перо) представляет собой плоскопараллельный слой из оптически однородного прозрачного материала, ограниченный отражающими плоскостями. Наиболее широко применяемый ИФП состоит из двух клиновидных стеклянных или кварцевых пластинок (рис. 1).
Интерференционная картина, образующаяся в фокальной плоскости выходного объектива ИФП, может быть использована для прямого определения длины волны излучения. Для этого необходимо измерить радиусы (или диаметры) двух соседних колец. Из выражения для радиуса интерференционного кольца (40) легко получить следующее соотношение:
Rk^2 - Rk+1^2+12 = F2^2 λ/t;
где t – база интерферометра (расстояние между зеркалами);
Rk – радиус внешнего кольца интерференции;
Rk+1 – радиус предыдущего кольца интерференции;
λ – длина волны.
F2 – фокусное расстояние линзы (2);
исходя из которого, можно рассчитать длину волны:
λ = (Rk^2 - Rk+1^2)*t/ F2^2;
Однако точность определения длины волны в этом случае невелика, главным образом, из-за малой точности измерения радиуса колец.
Экспериментальная установка
Схема экспериментальной установки.
LD – лазерный диод;
F1 и F2 – фокусные расстояния линз L1 и L2;
ИФП – интерферометр Фабри-Перо;
ПЗС – матрица фотокамеры 18х24 мм.
Схема измерений интерференционной картины.
Расчет длины волны, ширины спектра и длины когерентности излучения лазерного диода по картине ИФП
λ = (Dk^2 - Dk+1^2)*t/( 4*n*F2^2); (1)
Δν = ((D21)^2 – (D11)^2)/(2*t*(( D2)^2 - ( D1)^2)); (2)
Lког = 1/Δν; (3)
где Δν – ширина спектра излучения. n – коэффициент преломления среды между зеркалами.
Фото интерференционной картины.
λ = (Dk^2 - Dk+1^2)*t/( 4*F2^2);
Δν = ((D21)^2 – (D11)^2)/(2*t*(( D2)^2 - ( D1)^2));
Lког = 1/Δν;
