Исследование спектра излучения лазера, страница 3

В общем случае интерферометры строятся на основе двух параллельных отражающих поверхностей, например, зеркал с конечным пропусканием. Если одно из зеркал ИФП смещать возвратно-поступательно вдоль оптической оси, то синхронно с изменением LИФП будет периодически перемещаться (сканировать) и сетка резонансных частот интерферометра:

Такой интерферометр называется сканирующим ИФП. С помощью сканирующего интерферометра Фабри – Перо можно осуществить контроль спектра излучения лазера. В этом случае ИФП должен располагаться соосно с исследуемым лазером вне его оптического резонатора. В процессе сканирования резонансные частоты ИФП будут поочередно проходить область генерации лазера. При совпадении какой-либо перемещающейся частоты ν_{q ИФП} с одной из продольных мод ν_{q +1} лазера (рис. 2.1) на выходе ИФП появится оптический сигнал, который может быть зарегистрирован фотоприемным устройством. В ходе дальнейшего смещения (в рассматриваемом случае влево) последовательно будет происходить совпадение частоты ν_{q ИФП} с продольными модами ν_q и ν_{q – 1} лазера. При последовательном совпадении сканируемой частоты ν_{q ИФП} с отдельными модами лазера на выходе ИФП будут появляться оптические сигналы, пропорциональные интенсивности отдельных продольных мод в спектре излучения лазера. Поставив на выходе ИФП фотоприемник, подключенный к входу осциллографа, развертка которого синхронизирована со смещением зеркала сканирующего ИФП, можно наблюдать на экране неподвижную картину спектра излучения лазера.

Для получения однозначных результатов контроля спектра лазера с помощью сканирующего ИФП необходимо, чтобы в любой момент времени в пределах зоны генерации лазера находилась только одна резонансная частота – полоса пропускания ИФП. Это означает, что межмодовый  интервал интерферометра должен быть больше ширины зоны генерации лазера:

Условие (2.4) реализуется только в случае, если L_ИФП << L.

          При больших изменениях длины ИФП зона генерации лазера поочередно сканируется следующими друг за другом соседними резонансными частотами интерферометра ν_{q ИФП}, ν_{q+1 ИФП}, ν_{q+2 ИФП} и т. д., сдвинутыми относительно друг друга на величину межмодового интервала Δν_ИФП. В этом режиме на экране осциллографа будет наблюдаться картина, состоящая из нескольких сдвинутых во времени изображений спектра исследуемого лазера. Данный режим можно использовать для калибровки оси временной развертки осциллографа в единицах частоты. Основой процедуры такой калибровки является то обстоятельство, что любые две одинаковые точки двух соседних изображений спектров в масштабе частоты удалены друг от друга на величину, равную Δν_ИФП. Измерив расстояние между выбранными точками в линейном масштабе по экрану и рассчитав Δν_ИФП по известной L_ИФП, можно определить калибровочный коэффициент для горизонтальной оси осциллографа и использовать его при измерении необходимых частотных интервалов непосредственно в герцах. В качестве калибровочных точек удобно выбирать максимумы однотипных линий двух соседних спектров лазера.

Ширина отдельных линий экспериментально зарегистрированного спектра излучения лазера зависит от разрешения измерительного сканирующего интерферометра, определяемого шириной собственной резонансной линии Δν_0,5 ИФП. Величина Δν_0,5, измеряемая на половинном уровне спектральных линий экспериментального спектра, связана с добротностью интерферометра Q выражением