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法布里珀罗干涉仪设计案例

简介

法布里珀罗干涉仪作为一种高分辨率光学仪器，基于多光束干涉原理构建。其核心结构由两块高度平行的反射镜组成谐振腔，当光进入该谐振腔后，会在镜面间进行多次反射。在这一过程中，透射光会形成干涉条纹，而这些干涉条纹的强度分布取决于光在腔内传播产生的相位差。

该干涉仪具备极高的光谱分辨率和精细度，这使其在众多领域都有着广泛的应用。在光谱学领域，它能够用于研究光谱的精细结构和超精细结构；在激光技术中，可用于激光腔的设计与优化，提升激光输出的质量与稳定性；在光学通信方面，有助于实现更高效的信号传输与处理；在精密测量领域，能够对微小的位移、厚度、折射率等物理量进行高精度测量。

实验设置与操作

光源参数

在本次展示的案例中，所采用的光源具有特定参数：其束腰半径为 9mm，波长为 0.6328μm。这样的光源特性决定了光在干涉仪中的初始传播状态和能量分布。干涉仪的平面 1 与平面 2 处于平行状态，并且这两个平面都被赋予了特殊的膜层，该膜层具有透射 30%，反射 70% 的光学特性。这种膜层设置直接影响了光在平面间的反射与透射比例，是决定干涉条纹形成与特征的关键因素之一。

参数配置

在使用 OAS 软件对本案例中的法布里珀罗干涉仪进行分析时，首先需要在软件中准确构建干涉仪的模型。这包括定义平面 1 和平面 2 的位置、平行关系以及它们所具有的膜层光学参数（30% 透射率和 70% 反射率）。接着，输入光源的详细参数，即束腰半径 9mm 和波长 0.6328μm。完成模型搭建与参数设置后，启动软件的光束追迹功能。此时，软件会依据内置的波动光学传播算法，模拟光从光源发出，进入干涉仪系统，在平面 1 和平面 2 之间多次反射，并最终被探测器面吸收的全过程。

（法布里珀罗干涉仪的三维追迹图）

（法布里珀罗干涉仪的探测器结果图）

总结

经过 OAS 软件的光线追迹模拟后，可在探测器窗口中查看干涉图样。该干涉图样以直观的方式展示了光在干涉仪内干涉的结果。通过对干涉图样的分析，能够获取诸多关键信息。例如，干涉条纹的间距、形状以及强度分布等，这些信息与干涉仪的性能参数（如光谱分辨率、精细度）以及被测物理量（若用于测量场景）存在紧密联系。研究人员可依据这些信息，对干涉仪的工作状态进行评估，判断其是否满足实际应用需求，或者进一步分析干涉仪所处环境是否存在干扰因素等。