Hệ thí nghiệm nghiên cứu tính chất quang của mơi trường, sử dụng bộ định hướng quang học IO-5-780-HP, của hãng Thorlab (Hình 2.24) có các thơng số kỹ thuật như sau.
+ Dải bước sóng điều chỉnh: 760 nm – 800 nm + Dải hoạt động: 740 nm – 820 nm
+ Cường độ truyền qua: 92 % + Hệ số cách ly: 38 – 44 dB
+ Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số cách ly và hệ số truyền qua như Hình 2.25.
+ Đường kính cực đại chùm tia 4.7 mm + Cơng suất cực đại: 40 W
+ Cường độ chùm tia cực đại: 50 W/cm2.
Hình 2.25 Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc của hệ số truyền qua và hệ số cách ly
2.2.2.10. Giao thoa kế Fabry-Pérot
Hình 2.26 Giao thoa kế Fabry-Pérot. (a) Sơ đồ nguyên lý, (b) Ảnh chụp hệ giao thoa
kế Fabry-Pérot.
Hệ thí nghiệm sử dụng một giao thoa kế Fabry-Pérot của hãng TeachSpin để định cỡ tín hiệu phổ. Sơ đồ cấu tạo của giao thoa kế Fabry- Pérot được biểu diễn trên Hình 2.26, sơ đồ nguyên lý hoạt động của giao thoa kế được mơ tả như trong Hình 2.26a. Giao thoa kế được cấu tạo từ hai tấm thủy tinh (hoặc thạch anh) phẳng song song, bề mặt của mỗi tấm được phủ một lớp phản xạ. Hai bề mặt phản xạ được đặt song song và hướng vào nhau. Mặt bên ngoài được phủ lớp chống phản xạ để tránh sự phản xạ ánh sáng từ các bề mặt vào bên trong gây ra tín hiệu nhiễu.
Do sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ, trong khoảng giữa hai gương xuất hiện tín hiệu cực đại khi tần số laser bằng: v
k k 2d
, (k = 1,2,…),
trong đó c là tốc độ ánh sáng và d là khoảng cách giữa hai bề mặt phản xạ. Tín hiệu giao thoa cực đại xuất hiện khi khoảng cách giữa hai gương bằng nguyên lần nửa bước sóng d k k
. Do đó, bước sóng cho tín hiệu cộng hưởng cực 2
đại là k c / vk 2d / k. Tín hiệu giao thoa cực điều khi khoảng cách giữa hai gương thỏa mãn d k k
k
. Do đó, khoảng cách giữa hai tần số cho tín hiệu
2 4
cực đại là vF c / 4d c0 / 4d n , ta gọi vF là khoảng phổ tự do (FSR). Hình 2.27 mơ tả biên độ mode cộng hưởng trong giao thoa kế Fabry-Pérot với số mode k d / ( / 2).
Hệ thí nghiệm sử dụng giao thoa kế Fabry-Pérot của hãng Techspin, với miền điều hưởng hoạt động trong vùng bước sóng 740 nm - 820 nm. Hai bề mặt gương phản xạ trong giao thoa kế có hệ số phản xạ R > 0.995. Với khoảng cách giữa hai bề mặt phản xạ là 20 cm do đó có thể tính được phổ tự do của giao thoa kế là FSR = 380 MHz.
Hình 2.27 (a) Biên độ của mode cộng hưởng trong giao thoa kế Fabry-Pérot (b)
Phân bố cường độ tín hiệu.
2.2.2.11. Đầu thu tín hiệu quang (Photodetector)
Đầu thu tín hiệu quang chúng tơi sử dụng trong hệ thí nghiệm là đầu thu FDS010 của hãng Teachspin (Mỹ) như Hình 2.28. Đây là đầu thu cho phép thu
ánh sáng laser trong miền bước sóng từ 400 nm đến 1100 nm. Các thông số kỹ thuật của đầu thu được liệt kê trên Bảng 2.2.
Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật của đầu thu quang học.
Thông số Mặc định Các lựa chọn
Dải phổ (10% giá trị cực đại) 750 – 1000 nm 400 – 1100 nm Độ nhạy đỉnh (peak sensitivity) 900 nm 850 nm
Diện tích vùng nhạy 1 1 mm2
Cơng suất tới cực đại 500 W
Độ nhạy biểu kiến 30 mV/ W
Hình 2.28 Đầu thu tín hiệu quang.
2.2.3. Bộ phận điều khiển
Hệ của chúng tôi sử dụng bộ điều khiển laser diode dò của hãng TeachSpin gồm năm module chính (Hình 2.29). Các module điều khiển độc lập giúp hệ có thể điều chỉnh được nhiều thơng số khác nhau.