什么是法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer）？
发布时间：2023-05-16 08:00:00 阅读数： 829
法布里-珀罗干涉仪是一种高分辨率的干涉仪，其工作原理是多光束干涉。多重光束干涉是一种发生在多个相干光束相互作用时的现象，导致形成一个干涉图案。它用于测量精确的波长，分析两个非常接近的波长，确定气体的折射率，以及以波长为单位校准标准米尺等。
法布里-珀罗干涉仪的构造
图1：法布里-珀罗干涉仪的设置
干涉仪是由两块非常平整且相互平行的玻璃板组成的。它们之间形成一个平坦的空气间隙。玻璃板的内表面有一个闪亮的金属涂层，可以反射80%的光线。干涉仪的运作是由于这些板之间发生的多次反射。
干涉仪中使用的玻璃板的厚度并不相同，而且玻璃板的外部相对于内表面有一个小角度（约0.1º）的倾斜。这样做是为了消除玻璃板本身可能产生的任何干涉条纹，如果它们是平行的和同样倾斜的。其中一块玻璃板是固定的，而另一块玻璃板可以用一个精密的千分尺螺丝来移动。这就改变了板之间的空气间隙的厚度。有时两块板都是固定的，在这种情况下，该仪器被称为法布里-珀罗伊塔伦。法布里-珀罗干涉仪的设置如图1所示。
法布里-珀罗干涉仪的工作原理
图2：法布里-珀罗干涉仪的工作原理
玻璃板系统保持垂直于光轴。图2说明了法布里-珀罗干涉仪的工作。假设一束来自光源S的窄光束用准直透镜聚焦，以一个角度θ入射到系统上。由于玻璃板之间的多次反射，在另一侧出现了一组平行的透射光束。然后，这些光束被聚焦在会聚透镜L的焦平面上的一个点P上。类似地，来自源的其他点的所有入射光束，以相同的角度θ倾斜，也被聚焦在P上。这在屏幕上产生了圆形的边缘，线的间距相等，如图3中所示。
图3：法布里-珀罗干涉仪的干涉条纹
P处的最大值或最小值的条件是：、
其中t是空气板的厚度，θ是入射角，λ是光的波长，m是一个整数。
当cos θ=1，θ=0时，形成最高阶的最大值。也就是说，中心点是最高阶的最大值；外环是低阶的。
板块之间的间距，t，是法布里-珀罗干涉仪的一个关键参数。通过调整间距，干涉仪可以选择特定波长的光进行传输或反射。
自由光谱范围（FSR）是两个连续的传输最大值之间的波长范围，由以下公式给出：
其中c是真空中的光速，n是板间介质的折射率。
自由光谱范围与板间间距t成反比。
法布里-珀罗干涉仪的精细度（F）是衡量其分辨光谱线的能力，由以下公式得出：
其中√R是Airy函数的半宽半高值，表示透射光的强度与波长和镜面间距的关系。
精确度的值越高，可见度就越好。
法布里-佩罗干涉仪的应用
法布里-佩罗干涉仪在天文学中用于研究天体的特性，如恒星和星系。通过测量这些物体发出的光的波长，天文学家可以确定它们的组成、温度和相对于地球的运动。它也被用于光谱学，以测量材料的特性，如其吸收和发射光谱。
它被用于电信领域，在光纤通信系统中过滤和解复用光信号。干涉仪可以通过选择特定波长的光来分离在一根光纤上发送的多个信号，从而实现更高的数据传输率和更有效地利用光带宽。
