Сканирование интерферометра

В настоящей работе мы работали с параллельным пучком и следили за центральным пятном в интерференционной картине. Для получения спектра в этом случае необходимо изменять длину оптического пути в интерферометре (сканирование). Один из способов сканирования - изменение положения зеркал. При этом изменяется база интерферометра, а значит, в соответствии с формулой и разность фаз между двумя соседними пучками. В результате этого в фокальной плоскости можно наблюдать смену темных и светлых пятен. Однако, перемещение зеркал, не приводящее к разъюстировке прибора – технически очень сложная задача.

В данной работе применялось сканирование давлением. Изменение давления между зеркалами интерферометра приводит к изменению показателя преломления, вследствие чего изменяется разность хода лучей.

Для осуществления процесса сканирования, интерферометр помещался в герметичную камеру.

Камера накачивалась воздухом, предварительно очищенным фильтрами, через клапан К1. При достижении давления, устанавливаемого оператором, клапан К1 закрывался и открывался выпускной клапан К2. Таким образом, происходило сканирование интерферометра Фабри - Перо. Величина давления фиксировалась датчиком, сигнал с которого направлялся на АЦП. Импульсы на открытие и закрытие клапанов, которые подавались с ЦАП, формировались управляющей программой. В качестве устройства АЦП/ЦАП использовалась плата L-Card (L - 780)

Ниже представлены характеристики используемого в работе интерферометра:

База интерферометра:

Зона свободной дисперсии:

Коэффициент отражения зеркал R~95%

Нами были определены значения разрешающей способности и контрастности при наблюдении диффузионного рассеяния:

Разрешающая способность:

Контрастность не менее 300

Для интерферометра с заданными характеристиками (L и R) теоретически посчитанная разрешающая способность составляет ~70. Полученный же нами результат связан с неидеальностью зеркал и юстировки.

Измерения проводились с использованием He - Ne лазера с генерацией на длине волны 632.8 нм и с величиной мощности 10 мВт. Для перехода в одночастотный режим, в резонатор лазера был помещен эталон Фабри-Перо (кварцевая плоскопараллельная пластинка толщиной 20 мм c частично отражающим напылением).

Лазерное излучение фокусируется линзой L1 и рассеивается на исследуемом образце, помещенном в азотный криостат. Температура образца измеряется термопарой. Рассеянное излучение собирается линзой L2 и направляется в камеру с интерферометром через входную диафрагму D1=0.5 мм, сфокусированное линзой L3. Если рассеянный свет от упругой компоненты имеет большую интенсивность, то излучение перекрывается фильтром F, установленным перед входной диафрагмой. Это позволяет наблюдать компоненты Мандельштама - Бриллюэна, имеющие малую интенсивность по сравнению с центральной компонентой, а также защищает ФЭУ от повреждения при сканировании через упругую линию. Фильтр F приводится в движение электромеханическим устройством, управляемым импульсами ЦАП. Пропускание фильтра подбирается таким образом, чтобы снизить интенсивность рассеянного света до «безопасной» величины, но еще регистрируемой ФЭУ.

В камере по обе стороны от интерферометра располагаются две линзы L4 и L5. Первая служит для создания параллельного пучка, падающего на интерферометр, а вторая для фокусировки вышедшего пучка на выходную диафрагму D2=1 мм. Сигнал, регистрируемый ФЭУ (R6356 фирмы «Hamamatsu») направляется на АЦП. Программа, созданная в нашей лаборатории, записывает экспериментальные данные в два массива: давления и величины сигнала.