In der Optik, Fabry-Pérot interferometer oder etalon wird normalerweise aus einem durchsichtigen Teller mit zwei nachdenkenden Oberflächen oder zwei Parallele gemacht, die hoch Spiegel widerspiegelt. (Technisch ist der erstere ein etalon, und der Letztere ist ein interferometer, aber die Fachsprache wird häufig inkonsequent verwendet.) Sein Übertragungsspektrum weil stellt eine Funktion der Wellenlänge Spitzen der großen Übertragung entsprechend der Klangfülle des etalon aus. Es wird nach Charles Fabry und Alfred Perot genannt. "Etalon" ist vom französischen étalon, bedeutend, "Maß" oder "Standard" messend.

Die Klangfülle-Wirkung von Fabry-Pérot interferometer ist dazu identisch, das in einem dichroic Filter verwendet ist. D. h. dichroic Filter sind sehr dünne folgende Reihe von Fabry-Pérot interferometers, und werden deshalb charakterisiert und hat das Verwenden derselben Mathematik entworfen.

Etalons werden im Fernmeldewesen, den Lasern und der Spektroskopie weit verwendet, um die Wellenlängen des Lichtes zu kontrollieren und zu messen. Neue Fortschritte in der Herstellungstechnik erlauben die Entwicklung von sehr genauem stimmbarem Fabry-Pérot interferometers.

Theorie

Die unterschiedliche Übertragungsfunktion eines etalon wird durch die Einmischung zwischen dem vielfachen Nachdenken des Lichtes zwischen den zwei nachdenkenden Oberflächen verursacht. Konstruktive Einmischung kommt vor, wenn die übersandten Balken in der Phase sind, und das einer Spitze der hohen Übertragung des etalon entspricht. Wenn die übersandten Balken gegenphasig sind, zerstörende Einmischung vorkommt und das einem Übertragungsminimum entspricht. Ob das Multiplizieren von widerspiegelten Balken in der Phase ist oder nicht von der Wellenlänge (λ) des Lichtes (im Vakuum), der Winkel das leichte Reisen durch den etalon (θ), die Dicke des etalon () und der Brechungsindex des Materials zwischen den nachdenkenden Oberflächen (n) abhängt.

Der Phase-Unterschied zwischen jedem folgenden Nachdenken wird durch δ gegeben:

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Wenn beide Oberflächen einen reflectance R haben, wird die Durchlässigkeitsgrad-Funktion des etalon durch gegeben

:wo:

ist der Koeffizient der Finesse.

Maximale Übertragung kommt vor, wenn der optische Pfad-Länge-Unterschied zwischen jedem übersandten Balken eine der Wellenlänge vielfache ganze Zahl ist. Ohne Absorption ist der reflectance des etalon R die Ergänzung des Durchlässigkeitsgrads, solch dass. Durch das maximale Reflexionsvermögen wird gegeben:

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und das kommt vor, wenn der Unterschied der Pfad-Länge einem halben sonderbaren Vielfache der Wellenlänge gleich ist.

Die Wellenlänge-Trennung zwischen angrenzenden Übertragungsspitzen wird die freie geisterhafte Reihe (FSR) des etalon, Δλ genannt und wird gegeben durch:

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wo λ die Hauptwellenlänge der nächsten Übertragungsspitze ist. Der FSR ist verwandtes Vollständig-Breite-Halbmaximum, δλ irgendwelchen Übertragungsbandes durch eine als die Finesse bekannte Menge:

:.

Dem wird (für R> 0.5) durch allgemein näher gekommen

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Etalons mit der hohen Finesse zeigen schärfere Übertragungsspitzen mit niedrigeren minimalen Übertragungskoeffizienten. Im schiefen Vorkommen-Fall wird die Finesse vom Polarisationsstaat des Balkens abhängen, da der Wert von "R", der durch die Gleichungen von Fresnel gegeben ist, für p und s Polarisationen allgemein verschieden ist.

Fabry-Pérot interferometer unterscheidet sich von Fabry-Pérot etalon in der Tatsache, dass die Entfernung  zwischen den Tellern abgestimmt werden kann, um die Wellenlängen zu ändern, an denen Übertragungsspitzen im interferometer vorkommen. Wegen der Winkelabhängigkeit der Übertragung können die Spitzen auch durch das Drehen des etalon in Bezug auf den Balken ausgewechselt werden.

Fabry-Pérot interferometers oder etalons werden in optischen Modems, Spektroskopie, Lasern und Astronomie verwendet.

Ein zusammenhängendes Gerät ist Gires-Tournois etalon.

Ausführliche Analyse

Zwei Balken werden im Diagramm am Recht gezeigt, von denen einer (T) durch den etalon übersandt wird, und von denen die anderen (T) zweimal widerspiegelt werden, bevor er übersandt wird. Bei jedem Nachdenken wird der Umfang dadurch reduziert, und die Phase wird dadurch ausgewechselt, während an jeder Übertragung durch eine Schnittstelle der Umfang dadurch reduziert wird. Keine Absorption annehmend, verlangt die Bewahrung der Energie T + R = 1. In der Abstammung unten ist n der Index der Brechung innerhalb des etalon, und n ist diese Außenseite der etalon. Der Ereignis-Umfang am Punkt zu sein, der genommen ist, um ein, und Operatoren zu sein, wird verwendet, um den Umfang der Radiation zu vertreten. Der übersandte Umfang am Punkt b wird dann sein

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wo der wavenumber innerhalb des etalon ist und λ die Vakuumwellenlänge ist. Am Punkt c der übersandte Umfang wird sein

:.

Der Gesamtumfang von beiden Balken wird die Summe der Umfänge der zwei Balken sein, die entlang einer Liniensenkrechte zur Richtung des Balkens gemessen sind. Der Umfang am Punkt b kann deshalb zu einem Umfang t gleich im Umfang zum Umfang am Punkt c hinzugefügt werden, aber hat in der Phase durch einen Betrag k  verzögert, wo der wavenumber außerhalb des etalon ist. So

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wo  ist

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Das Vernachlässigen der Phase ändert sich wegen des zwei Nachdenkens, der Phase-Unterschied zwischen den zwei Balken ist

:.

Die Beziehung zwischen θ und θ wird durch das Gesetz von Snell gegeben:

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so dass der Phase-Unterschied geschrieben werden kann:

:.

Zu innerhalb eines unveränderlichen multiplicative Phase-Faktors hat der Umfang des mth Balken übersandt kann als geschrieben werden:

:.

Der übersandte Gesamtumfang ist die Summe von Umfängen aller individuellen Balken:

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Die Reihe ist eine geometrische Reihe, deren Summe analytisch ausgedrückt werden kann. Der Umfang kann als umgeschrieben werden

:.

Die Intensität des Balkens wird gerade t Zeiten sein verbundener Komplex sein. Seitdem, wie man annahm, der Ereignis-Balken eine Intensität von einer hatte, wird das auch die Übertragungsfunktion geben:

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Ein anderer Ausdruck für die Übertragungsfunktion

Das Definieren des obengenannten Ausdrucks kann als geschrieben werden:

:

Der zweite Begriff ist zu einem gewickelten Vertrieb von Lorentzian proportional, so dass die Übertragungsfunktion als eine Reihe von Funktionen von Lorentzian geschrieben werden kann:

:wo:

Anwendungen

• Die wichtigsten allgemeinen Anwendungen sind als dichroic Filter, in denen eine Reihe von etalonic Schichten auf einer optischen Oberfläche durch die Dampf-Absetzung abgelegt werden. Diese optischen Filter haben gewöhnlich genauer reflektierend und Pass-Bänder als Absorptionsfilter. Wenn richtig entworfen, führen sie Kühler als Absorptionsfilter, weil sie unerwünschte Wellenlängen widerspiegeln können. Filter von Dichroic werden in der optischen Ausrüstung wie leichte Quellen, Kameras und astronomische Ausrüstung weit verwendet.
• Fernmeldenetze, die gleichzeitig sendende Wellenlänge-Abteilung anstellen, haben Hinzufügen-Fall multiplexers mit Banken der abgestimmten verschmolzenen Kieselerde oder Diamanten der Miniatur etalons. Das sind kleine irisierende Würfel ungefähr 2 Mm auf einer Seite, die in kleinen Gestellen der hohen Präzision bestiegen ist. Die Materialien werden gewählt, um stabile Spiegel-zu-Spiegel-Entfernungen aufrechtzuerhalten, und stabile Frequenzen zu behalten, selbst wenn sich die Temperatur ändert. Diamant wird bevorzugt, weil er größere Hitzeleitung hat und noch einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten hat. 2005 haben einige Fernmeldeausrüstungsgesellschaften begonnen, feste etalons zu verwenden, die selbst Glasfaserleiter sind. Das beseitigt am meisten besteigend, Anordnung und kühl werdende Schwierigkeiten.
• Ein optischer Wellenmesser ist eine Kombination von bis zu fünf Fabry-Pérot interferometers mit einem Faktor von zehn Unterschied in Δλ zwischen irgendwelchen zwei von ihnen. Der Balken wird auseinander gehend durch eine zylindrische Linse gemacht, und die Entfernung zwischen zwei hellen Linien wird mittels einer CCD Kamera registriert.
• Laserresonatore werden häufig als Fabry-Pérot Resonatore beschrieben, obwohl für viele Typen des Lasers das Reflexionsvermögen eines Spiegels 100 % nah ist, es ähnlicher Gires-Tournois interferometer machend. Halbleiter-Diode-Laser verwenden manchmal eine wahre Fabry-Pérot Geometrie, wegen der Schwierigkeit des Überzugs die Endseiten des Spans.
• Etalons werden verwendet, um Laser der einzelnen Weise zu bauen. Ohne einen etalon wird ein Laser allgemein Licht über einen Wellenlangenbereich entsprechend mehreren Höhle-Weisen erzeugen, die Fabry-Pérot Weisen ähnlich sind. Das Einfügen eines etalon in die Laserhöhle, mit der treffenden Finesse und frei-geisterhaften Reihe, kann alle Höhle-Weisen abgesehen von einer unterdrücken, so die Operation des Lasers von der Mehrweise bis einzelne Weise ändernd.
• Fabry-Pérot etalons kann verwendet werden, um die Wechselwirkungslänge in Laserabsorptionsspektrometrie-Techniken zu verlängern.
• Fabry-Pérot etalon kann verwendet werden, um ein Spektrometer fähig dazu zu machen, die Wirkung von Zeeman zu beobachten, wo die geisterhaften Linien zu eng miteinander mit einem normalen Spektrometer unterscheiden sollen.
• In der Astronomie wird ein etalon verwendet, um einen einzelnen Atomübergang für die Bildaufbereitung auszuwählen. Das allgemeinste ist die H-Alpha-Linie der Sonne. Die Ca-K Linie von der Sonne wird auch mit etalons allgemein dargestellt.
• In der Gravitationswelle-Entdeckung wird eine Fabry-Pérot Höhle verwendet, um Fotonen für fast eine Millisekunde zu versorgen, während sie oben und unten zwischen den Spiegeln springen. Das vergrößert die Zeit eine Gravitationswelle kann mit dem Licht aufeinander wirken, das auf eine bessere Empfindlichkeit an niedrigen Frequenzen hinausläuft. Dieser Grundsatz wird durch Entdecker wie LIGO und Jungfrau verwendet, die aus einem Michelson interferometer mit einer Fabry-Pérot Höhle mit einer Länge von mehreren Kilometern in beiden Armen bestehen. Kleinere Höhlen, gewöhnlich genannte Weise-Reiniger, werden für die Raumentstörung und Frequenzstabilisierung des Hauptlasers verwendet.

Siehe auch

• Lummer-Gehrcke interferometer
• Atomlinienfilter
• PFEIL-Wellenleiter
• Verteilter Reflektor von Bragg
• Faser Bragg, der knirscht
• Optische Mikrohöhle
• Dünnfilm-Einmischung

Zeichen und Verweisungen

Links

• Kompakter FP interferometer für die Gasanalyse
• Fortgeschrittenes Design von Etalons-durch Precision Photonics Corporation