trong đó : n là chiết suất của Fabry – Perot
d là khoảng cách giữa hai bản song song của mẫu Fabry – Perot λ bƣớc sóng của bức xạ laser
Trong trƣờng hợp này độ đơn sắc của bức xạ truyền đƣợc qua mẫu đƣợc xác định theo công thức : = 2 (1 ) 2 R nd R (3.30)
với : R là độ phản xạ của bản mặt song song Hệ số tinh tế của mẫu Fabry – Perot
1 R F R (3.31) Nếu xét trƣờng hợp R1 ta có : 1 F R (3.32)
Khi đó độ rộng phổ của laser sẽ xác định đƣợc nếu đo đƣợc độ rộng phổ của laser và khoảng cách giữa hai vân giao thoa liên tiếp:
3. 3. 1 Cấu tạo của cấu hình đo độ rộng phổ
Hình 3.6 Sơ đồ đo độ đơn sắc của xung laser băng hẹp
+ Thấu kính phân kỳ dùng để tách chùm tia tới song song thành chùm tia phân kỳ chiếu tới giao thoa kế F-P
+ Giao thoa kế F-P đƣợc chọn sao cho độ phân giải nhỏ, tức là khoảng phổ tự do nhỏ, độ phản xạ cao.
+ Thấu kính hội tụ: nhiệm vụ của thấu kính này là hội tụ chùm tia phân kỳ sau khi đi qua giao thoa kế F-P để đƣợc chùm tia song song chiếu đến máy thu huỳnh quang
+ Máy thu huỳnh quang: Ánh sáng sau khi giao thoa đƣợc hội tụ qua thấu kính L2 thì thu đƣợc hệ vân giao thoa tròn trên máy thu huỳnh quang. Độ phân giải của máy huỳnh quang đủ cao để phân biệt đƣợc các hình ảnh của hai bƣớc sóng khác nhau trong một khoảng phổ tự do của giao thoa kế F-P
3. 3. 2 Kỹ thuật xác định độ rộng phổ
Bố trí thí nghiệm nhƣ sơ đồ 3.6. Để xác định độ rộng phổ cần xác định các đại lƣợng sau:
+ Đo khoảng cách giữa hai vân sáng thứ n và thứ n +1 là d
+ Đo độ rộng của vân l
+ Tính độ đơn sắc của bức xạ theo công thức: = =
F với F = l/d
3. 3. 3 Kết quả thực đƣợc
Trong thí nghiệm xác định độ đơn sắc của bức xạ laser xung (có độ rộng xung 10ns bƣớc sóng λ = 545nm) chúng tôi sử dụng giao thoa kế Fabry – Perot (Burleigh) với khoảng phổ tự do = 17,1GHz.
Tiến hành đo thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
+ Khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp là d = 9,4mm + Độ rộng của vân l = 1,6 mm
+ Độ rộng phổ của bức xạ theo công thức: = F với F = l/d Hay: = F = l d = 17,1. 1,6 9,4 = 2,91(GHz) + Có thể tính độ rộng phổ theo bƣớc sóng: = c 2 = 9 9 2 0 8 2,91.10 .(545.10 ) 0, 029 3.10 A Kết luận chƣơng
Trong chƣơng này đã tìm hiểu đƣợc nguyên lí làm việc của giao thoa kế Pabry-Perot. Đồng thời cũng tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lí làm việc của cấu hình đo độ rộng phổ của laser băng hẹp
Nhƣ vậy bằng cách sử dụng giao thoa ké Pabry-Perot chúng tôi có thể xác định đƣợc độ rộng phổ của laser băng hẹp.
KẾT LUẬN CHUNG
Bản luận văn này đã tìm hiểu, nghiên cứu đƣợc một số vấn đề sau:
+ Tìm hiểu đƣợc nguyên tắc tạo ra lasrer băng hẹp, nguyên lí làm việc của các buồng cộng hƣởng laser băng hẹp. Nêu đƣợc một số buồng cộng hƣởng phát lsaser băng hẹp
+ Tìm hiểu nguyên lí vật lí lasm thay đổi bƣớc sóng và một số phƣơng pháp thay đổi bƣớc sóng.
+ Nêu đƣợc nguyên lí làm việc của giao thoa kế Pabry-Perot và sự phản xạ nhiều chùm tia qua nó. Từ đó đề xuất đƣợc nguyên lí cấu tạo và làm việc của cấu hình đo độ rộng phổ laser băng hẹp bằng giao thoa kế Pabry-Perot
Tài liệu tham khảo
1. Thiết bị và linh kiện quang học quang phổ laser - Nguyễn Đại Hƣng - NXB ĐHQG Hà Nội
2. Vật lí laser và ứng dụng - Đinh Văn Hoàng, Trịnh Đình Chiến - NXB ĐHQG Hà Nội (1999)
3. Vật lí và kỹ thuật laser - Nguyễn Đại Hƣng _ NXB ĐHQG Hà Nội
4. Luận án thạc sỹ: “Một số nghiên cứu và phát triển một hệ laser màu xung đơn sắc cao điều chỉnh liên tục bước sóng” Nguyễn Tiến Tuấn
5. Luận án thạc sỹ: “Vật lí và công nghệ nguồn bức xạ laser phát đơn mode một tần số và điều chỉnh bước sóng” - Trần Thị Phúc (2005)