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阿爾弗雷德·佩羅
鎖定
讓-巴蒂斯特·阿爾弗雷德·佩羅(1863年11月3日-1925年11月28日)是一名法國
物理學家。1899年,佩羅和他的同事
夏爾·法布里共同發明了法布里-佩羅干涉儀。1912年,佩羅獲得了
法國科學院的讓森獎章。 1918年,法布里和佩羅獲得了英國皇家學會的
拉姆福德獎章。
- 中文名
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阿爾弗雷德·佩羅
- 外文名
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Jean-Baptiste Alfred Perot
- 領 域
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光學,物理學
阿爾弗雷德·佩羅簡介
讓-巴蒂斯特·阿爾弗雷德·佩羅(法語:
Jean-Baptiste Alfred Perot,法語:[pəʁo],1863年11月3日-1925年11月28日),法國
物理學家。
1899年,佩羅和他的同事
夏爾·法布里共同發明了法布里-佩羅干涉儀。
1912年,佩羅獲得了
法國科學院的讓森獎章。1918年,法布里和佩羅獲得了英國皇家學會的
拉姆福德獎章。
[1]
阿爾弗雷德·佩羅法布里-佩羅干涉儀
在
光學中,
法布里-佩羅干涉儀(英文:Fabry–Pérot interferometer)是一種由兩塊平行的玻璃板組成的多光束
干涉儀,其中兩塊玻璃板相對的內表面都具有高
反射率。法布里-佩羅干涉儀也經常稱作
法布里-佩羅諧振腔,並且當兩塊玻璃板間用固定長度的空心間隔物來間隔固定時,它也被稱作
法布里-佩羅標準具或直接簡稱為
標準具(來自法語étalon, 意為“測量規範”或“標準”),但這些術語在使用時並不嚴格區分。這一干涉儀的特性為,當入射光的頻率滿足其共振條件時,其透射頻譜會出現很高的峯值,對應着很高的透射率。法布里-佩羅干涉儀這一名稱來自法國物理學家
夏爾·法布里和
阿爾弗雷德·佩羅。
法布里-佩羅干涉儀的共振特性和二項色性濾鏡所利用的共振特性是相同的。實質上,二項色性濾鏡是由很薄的法布里-佩羅干涉儀組連續排列得到的,從而在設計上它們有着相同的數學處理方法。法布里-佩羅干涉儀還被廣泛應用在通信、
激光和
光譜學領域,它主要用於精確測量和控制光的頻率和波長。當代工藝已經能夠製造出非常精密且可調諧的法布里-佩羅干涉儀。
[1]
阿爾弗雷德·佩羅法布里-佩羅干涉儀應用
法布里-珀羅干涉儀最常見的應用之一是二項色性濾鏡,它是利用
物理氣相沉積(PVD)方法將一組標準具薄膜鍍在光學器件表面。相比於吸收濾鏡,這種光學濾鏡往往具有更精確的反射和透射頻帶,特別是當設計恰當時,它們不會像吸收濾鏡那樣容易造成升温,因為它們可以反射掉那些不必要的波長的色光。二項色性濾鏡被廣泛應用在光源、相機及天文器材等光學儀器中。
在使用
波分複用技術的通信網絡中,
塞取多工機包含了成排的由熔凝石英或
金剛石製成的微型標準具。這些標準具邊長約為2毫米,嵌入到高精度的微型框架中併發出彩虹色的光澤。這類材料能夠保持兩個反射鏡之間距離的高度穩定性,從而使標準具的諧振頻率在環境温度變化時也保持高度穩定。金剛石的優越性在於,它具有更好的導熱性而仍擁有較低的熱膨脹係數。2005年起,有些通信儀器公司開始採用
光纖本身作為固態標準具,這種設計的好處是減少了大部分嵌入、準直和冷卻帶來的困難。
光學
波長計通常可由多至五台法布里-珀羅干涉儀的組合來構成,這些干涉儀的共振頻率兩兩具有10倍的間隔。待測光束被一面圓柱透鏡發散後,它在這些法布里-珀羅干涉儀中發生各自的干涉,所產生的亮紋的間距則被一台
CCD相機所記錄,由此可以確定入射光的波長。
當激光諧振腔採用平行平面腔的結構時,它可認為是一種法布里-珀羅干涉儀,雖然對於很多
激光器而言,其中一面反射鏡的反射比可非常接近100%,從而這種諧振腔更像是一種Gires–Tournois干涉儀。
半導體激光器有時會採用法布里-珀羅干涉儀的幾何結構。
法布里-珀羅標準具可用來產生單模激光。在沒有標準具的情況下,激光器產生的激光頻譜會出現
展寬,從而使諧振腔內的激光產生多種模式。使用標準具後,在精細度及自由光譜範圍都適當的情形下可以抑制其他模式的產生,使諧振腔內的激光工作在單模情形下。
在
天文學中法布里-珀羅標準具可以用來作為一種窄頻濾鏡,從原子躍遷的多條譜線中過濾出所需的譜線並使之成像,最常見的例子是太陽的
H-α線以及Ca-K線。
在
引力波探測中,採用法布里-珀羅諧振腔可以用來在毫秒量級的時間上儲存
光子,使其在諧振腔的反射鏡之間反覆振盪。這種做法增加了
引力波探測器的干涉臂的有效長度,從而提高了引力波探測器的靈敏度。這種原理被廣泛應用在引力波探測器如LIGO和
VIRGO上,它們的構造都是帶有法布里-珀羅諧振腔的等臂邁克耳孫干涉儀,干涉臂長度在幾千米的量級。同時這些探測器還採用了小型的諧振腔,這些諧振腔通常被稱作模式過濾器,它們可用於參與主激光的頻率穩定工作。
在激光穩頻中,法布里-珀羅諧振腔使用低膨脹係數的玻璃,具有穩定的光學長度,用來作為頻率穩定的參考。
[2]
- 參考資料
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1.
Lipson, S.G.; Lipson, H.; Tannhauser, D.S. Optical Physics 3rd. London: Cambridge U.P. 1995: 248. ISBN 0521069262.
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2.
Hernandez, G. Fabry–Pérot Interferometers. Cambridge: Cambridge University Press. 1986. ISBN 0521322383.