Рис. 6. Зависимость коэффициента пропускания интерферометр от частоты: а) при возбуждении высших поперечных мод; б) при возбуждении основной поперечной моды.
В соответствии с соотношением (4) при параллельном смещении в пространстве одного из зеркал интерферометра, последовательность резонансных кривых перемещается по частотной шкале. Изменение длины интерферометра на величину 0.5λ приводит к сдвигу ряда резонансных кривых по оси абсцисс на межмодовый интервал ΔνМ .
Если на интерферометр падает излучение светового источника, то на выходе интерферометра появится световой сигнал, частота которого совпадает с частотой одного из резонансов пропускания. При перемещении зеркала происходит поочередное пропускание через интерферометр спектральных составляющих исследуемого сигнала (рис. 7). Регистрация интенсивности света на выходе прибора с помощью фотоприемника с последующей разверткой ее во времени на экране осциллографа позволяет получить спектрограмму светового источника.
Рис. 7. Спектрограммы, объясняющие принцип работы сканирующего интерферометра: а) спектр излучения лазера; б) коэффициент пропускания интерферометра; в) ток через нагрузку ФЭУ.
Важнейшими параметрами сканирующего интерферометра
как спектрального прибора являются постоянная интерферометра и разрешающая
способность. Постоянная прибора в данном случае представляет собой частотный
интервал между продольными типами колебаний оптического резонатора,
используемого в качестве сканирующего интерферометра. Если ширина спектра
исследуемого сигнала превышает постоянную интерферометра 
, то
фотоприемник одновременно будет фиксировать различные спектральные составляющие
(разнесенные по частоте на интервалы, кратные ΔνМ) и
однозначная интерпретация полученных спектрограмм становится невозможной.
Для описания свойств интерферометра в оптике вводится понятие разрешающей способности:
(10)
где δν ширина кривой коэффициента пропускания по уровню 0.5Тmax, ν – частота светового сигнала, d – расстояние между зеркалами, r – коэффициент отражения зеркал, с – скорость света.
В радиофизике для описания резонансных свойств колебательных систем оперируют понятием добротности. По определению добротность резонатора равна:
(11)
Мощность излучения Р для волн,
распространяющихся в противоположных направления резонатора приблизительно
одинакова. Энергия, накопленная в резонаторе, составляет 
. Энергия,
теряемая резонатором за период колебания 
, составляет 
. Учитывая сказанное, получим:
,
(12)
т.е. понятия разрешающая способность интерферометра и добротность резонатора эквивалентны.
Согласование оптических резонаторов
Необходимым условием нормальной работы сканирующего интерферометра является согласование параметров исследуемого оптического пучка с параметрами собственных типов колебаний интерферометра. В этом случае обеспечивается максимальная величина отношения сигнал/шум и отсутствуют искажения спектрограммы, вызванные возбуждением в интерферометре «паразитных» типов колебаний, соответствующих высшим поперечным модам.
Практически согласование достигается путем преобразования лазерного пучка с помощью тонкой линзы. Предварительный расчет позволяет определить требуемые расстояния между лазером, линзой и интерферометром, а также фокусное расстояние линзы.
Схема расчета согласующего элемента (тонкой линзы приведена на рис. 8). На схеме обозначено: dL – расстояние между зеркалами лазера; dJ– расстояние между зеркалами интерферометра; ωJ – радиус пучка на сферическом зеркале интерферометра; ω0L – минимальное значение радиуса пучка лазера; ω0j – минимальное значение радиуса пучка интерферометра; d1– расстояние от согласующей линзы до плоскости с минимальным значением радиуса пучка лазера; d2– расстояние от согласующей линзы до плоскости с минимальным значением радиуса пучка интерферометра.
Рис.
8. Схема согласования оптических резонаторов.
Для преобразования пучка с минимальным размером радиуса ω0L в пучок с минимальным размером радиуса ω0J с помощью согласующей линзы вводится характеристическая длина f0:
(13)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.