Artykuł metodologiczny

Wytwarzanie taniego, sprzężonego z włóknami i rozmieszczonego powietrznie etalonu Fabry-Pérot

8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65174

⸱

3 lutego 2023

 ,  , 
1Institute of Electrical Measurement and Sensor Systems, Technical University of Graz

W tym artykule

Podsumowanie

Ten protokół opisuje budowę taniego, dyskretnego, sprzężonego światłowodami i z przestrzenią powietrzną etalonowego Fabry'ego-Perota z różnymi zastosowaniami, takimi jak spektroskopia gazów śladowych. Produkcja jest możliwa w każdym obiekcie, w którym dostępny jest standardowy optyczny sprzęt laboratoryjny.

Streszczenie

Etalony Fabry'ego-Pérota (FPE) znalazły zastosowanie w wielu aplikacjach. W dziedzinach takich jak spektroskopia, telekomunikacja i astronomia FPE są stosowane ze względu na ich wysoką czułość, a także wyjątkową zdolność filtrowania. Jednak etalony z odstępami powietrznymi o wysokiej finezji są zwykle budowane przez wyspecjalizowane obiekty. Ich produkcja wymaga pomieszczenia czystego, specjalnej obróbki szkła i maszyn do powlekania, co oznacza, że dostępne na rynku FPE są sprzedawane po wysokiej cenie. W artykule przedstawiono nową i opłacalną metodę wytwarzania FPE sprzężonych ze światłowodami za pomocą standardowego fotonicznego sprzętu laboratoryjnego. Protokół powinien służyć jako przewodnik krok po kroku przy budowie i charakterystyce tych FPE. Mamy nadzieję, że umożliwi to naukowcom szybkie i efektywne kosztowo prototypowanie FPE dla różnych obszarów zastosowań. FPE, jak przedstawiono tutaj, jest używany do zastosowań spektroskopowych. Jak pokazano w sekcji dotyczącej reprezentatywnych wyników za pomocą pomiarów potwierdzających zasadę pary wodnej w otaczającym powietrzu, ten FPE ma finezję 15, która jest wystarczająca do fototermicznego wykrywania śladowych stężeń gazów.

Wprowadzenie

W swojej najprostszej formie FPE składa się z dwóch równoległych płaszczyzn częściowo odbijających powierzchni luster1. W poniższych wyjaśnieniach, odwołując się do luster, podłoże optyczne i powłoka odblaskowa są traktowane jako jedna całość. W większości zastosowań stosowane lustra posiadają jedną powierzchnię klinową2, aby zapobiec niepożądanym efektom etalonowym. Rycina 1 przedstawia powstawanie wzoru interferencyjnego etalonu z przerwą powietrzną (Rycina 1A), a także funkcję odbiciowości dla różnych współczynników odbicia luster (Rycina 1B).

Światło wpada do wnęki przez jedno z luster, ulega wielokrotnym odbiciom, a następnie opuszcza wnękę poprzez odbicie oraz transmisję. Ponieważ niniejszy artykuł skupia się na wykonaniu FPE pracującego w trybie odbiciowym, dalsze wyjaśnienia odnoszą się konkretnie do odbicia. Fale opuszczające wnękę interferują w zależności od różnicy faz q = 4πnd/λ. Gdzie n to współczynnik załamania światła wewnątrz wnęki, d to odstęp między lustrami, a λ to długość fali źródła światła interferometru, nazywanego tutaj laserem sondującym. Minimum odbiciowości występuje, gdy różnica dróg optycznych odpowiada całkowitej wielokrotności długości fali, figure-introduction-1. Finesse idealnego etalonu płasko-równoległego jest określona wyłącznie przez współczynniki odbicia luster R1 i R23:

figure-introduction-2

Jednak rzeczywisty etalon podlega wielu stratom, które obniżają teoretycznie osiągalną dobroć (finesse)4,5,6. Do czynników prowadzących do zmniejszenia dobroci należą między innymi: odchylenie od paralelizmu luster7, nieprostopadłe padanie wiązki lasera, kształt wiązki8, zanieczyszczenia powierzchni luster oraz rozpraszanie. Charakterystyczny wzór interferencyjny można opisać za pomocą funkcji Airy'ego1:

figure-introduction-3

Pełną szerokość połówkową (FWHM), a także wolny zakres widmowy (FSR) funkcji odbicia, można obliczyć w następujący sposób:

figure-introduction-4

figure-introduction-5

figure-introduction-6
Rycina 1: Teoria interferometru Fabry-Pérota. (A) Schematyczne przedstawienie interferencji wielowiązkowej dla etalonu z przerwą powietrzną i klinowymi oknami. Fala płaska, E0, wpada do wnęki pod określonym kątem φ przez powierzchnię z powłoką antyrefleksyjną (AR), a następnie ulega wielokrotnym odbiciom między wysoko odbijającymi (high R) powierzchniami oddalonymi od siebie o dystans d. Przy każdym odbiciu część światła jest wyprowadzana z etalonu w transmisji lub odbiciu, gdzie interferuje z innymi falami. (B) Funkcja odbiciowości idealnego etalonu Fabry-Pérota dla różnych wartości odbiciowości luster (oś y). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

FPE można wykorzystać w szerokim zakresie zastosowań9,10,11W przedstawionym tutaj przypadku FPE jest wykorzystywany w układzie interferometrii fototermalnej (PTI). W PTI niewielkie zmiany gęstości, a w konsekwencji współczynnika załamania światła, są indukowane przez okresowe wzbudzanie, po którym następuje szybka termalizacja gazu docelowego poprzez drugi laser, są mierzone interferometrycznie12Ilość ciepła, a tym samym wielkość zmiany współczynnika załamania światła, są proporcjonalne do stężenia gazu. Podczas pomiaru natężenia funkcji odbicia FPE w jej punkcie o największym nachyleniu (punkcie pracy), zmiany tego współczynnika przesuwają funkcję odbicia, zmieniając tym samym zmierzone natężenie. Ponieważ można przyjąć, że funkcja odbicia jest liniowa w obszarze wokół punktu pracy, zmierzony sygnał jest wówczas proporcjonalny do stężenia gazu. Czułość sensora jest określana przez nachylenie funkcji odbicia i jest zatem proporcjonalna do finesse. Metoda PTI w połączeniu z FPE okazała się czułą i selektywną metodą detekcji śladowych ilości gazów i aerozoli.13,14,15,16,17,18W przeszłości wiele czujników do pomiarów ciśnienia i akustyki opierało się na zastosowaniu ruchomych elementów, takich jak membrany, które zastępowały drugie lustro FPE.19Odkształcenia membrany prowadzą do zmiany odległości między lustrami, a tym samym do zmiany długości drogi optycznej. Instrumenty te mają tę wadę, że są podatne na wibracje mechaniczne. W ostatnich latach rozwój mikrofonów optycznych wykorzystujących stałe elementy piezoelektryczne (FPE) osiągnął poziom komercyjny.20Dzięki rezygnacji z zastosowania ruchomych części, wielkość pomiarowa uległa zmianie z odległości na współczynnik załamania światła wewnątrz wnęki Fabry-Pérota, co znacząco zwiększyło wytrzymałość czujników.

Dostępne komercyjnie FPE z przerwą powietrzną kosztują więcej, niż jest to dopuszczalne w przypadku prototypowania i testowania, a także integracji z instrumentami w produkcji wielkoseryjnej. Większość publikacji naukowych dotyczących konstrukcji i zastosowania takich FPE omawia kwestię ich wykonania jedynie w niewielkim stopniu21,22. W większości przypadków niezbędny jest specjalistyczny sprzęt i urządzenia (np. pomieszczenia typu clean room, instalacje do powlekania itp.); na przykład w przypadku FPE w pełni zintegrowanych z włóknem niezbędny jest specjalistyczny sprzęt do mikrobicia. Aby obniżyć koszty produkcji i umożliwić testowanie wielu różnych konfiguracji FPE w celu zwiększenia ich przydatności w układach PTI, opracowano nową metodę wykonania, która została szczegółowo opisana w poniższym protokole. Dzięki zastosowaniu wyłącznie dostępnych komercyjnie, standardowych komponentów optyki objętościowej i światłowodowej telekomunikacyjnej, koszty produkcji udało się zredukować do kwoty poniżej 400 €. Każda jednostka pracująca ze standardowym sprzętem fotonicznym powinna być w stanie powtórzyć nasz schemat wykonania i dostosować go do swoich zastosowań.

Protokół

1. Drukowanie trójwymiarowe celi pomiarowej

  1. Dostosuj komórkę pomiarową, przedstawioną w Supplementary Coding File 1, do swojej aplikacji. Wytnij w druku 3D komórkę oraz nakrętki, przedstawione w Supplementary Coding Files 1-3, służące do montażu elementów optyki masowej.
    UWAGA: W niniejszym badaniu wykorzystano drukarkę 3D SLA (patrz Table of Materials).
  2. Podczas generowania zadania drukowania należy zadbać o zminimalizowanie liczby struktur podporowych wewnątrz wnęk i otworów. Pozostałości żywicy mogą zmniejszyć średnicę, co może doprowadzić do zaklinowania elementów optyki masowej.
  3. Po wydrukowaniu oczyść komórkę alkoholem izopropylowym i usuń wszystkie struktury podporowe za pomocą obcinaczek do drutu i papieru ściernego.
  4. Gwintuj odpowiednie otwory bezpośrednio po druku i przed utwardzaniem.
    1. Gwintuj wlot i wylot gazu jako M5 w celu zamontowania złącza węża.
    2. Gwintuj centralny otwór na spodzie jako M4 w celu późniejszego montażu komórki.
    3. Gwintuj mniejsze otwory przelotowe prostopadle do otworów prętów klatki jako M3, aby umożliwić zamocowanie komórki do systemu klatkowego (Figure 2).
  5. Utwardzaj komórkę (405 nm) i nakrętki promieniami UV w temperaturze 60 °C przez co najmniej 40 min, używając dostępnego w handlu urządzenia do utwardzania UV (patrz Table of Materials).

figure-protocol-1
Rycina 2: Render modelu CAD opisujący ogniwo pomiarowe. Dla większej przejrzystości przedstawiono tutaj widok przekroju. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

2. Przygotowanie przekładek

  1. Wytnij dwa dystanse z jednego precyzyjnego okna z krzemionki topionej w promieniowaniu UV (UVFS). Z okna precyzyjnego wytnij dwa kawałki o szerokości około 3 mm, zgodnie z rysunkiem w Rysunek 3B.
    UWAGA: Dystanse można dociąć za pomocą zwykłego, niedrogiego przecinaka do szkła (patrz Tabela materiałów).
    UWAGA: Podczas cięcia i obchodzenia się z optyką wolną należy używać rękawiczek i okularów ochronnych.
  2. Narysuj linię prostą na okienku precyzyjnym za pomocą narzędzia tnącego, a następnie przełam szkło przy użyciu szczypiec. Zawsze używaj szczypiec z płaskimi powierzchniami i umieść między metalem a szkłem chusteczki do czyszczenia soczewek (lub podobne), aby zapobiec uszkodzeniu powierzchni szkła.
  3. Oczyścić dystanse za pomocą sprayu do odkurzania, aby usunąć pozostałości odłamków szkła.
    UWAGA: Dodatkowo odstępniki można ostrożnie przetrzeć płynem do czyszczenia soczewek oraz chusteczkami do czyszczenia soczewek, nie wywierając nacisku.

3. Montaż etalonu

  1. Umieść wydrukowaną w 3D celę (krok 1) na stole, tak aby otwór na etalon był skierowany do góry.
  2. Włóż uszczelkę O-ring (10 mm x 1 mm, patrz Tabela materiałów) do otworu na etalon i lekko dociśnij ją do wyznaczonego rowka.
  3. Umieść dzielnik wiązki w otworze na etalon, na uszczelce O-ring, powierzchnią refleksyjną skierowaną do góry.
  4. Używając pęsety, ostrożnie połóż dwa dystansowniki na dzielniku wiązki. Umieść je w taki sposób, aby stworzyć wolną aperturę dla gazu i lasera wzbudzającego, który wnika do komory powietrznej przez otwór przelotowy prowadzący z jednej strony celi na drugą (Rysunek 2, numer 3).
    ​UWAGA: Dystansowniki muszą zostać umieszczone po obu stronach, aby uzyskać komorę powietrzną w środku, jak pokazano na Rysunku 3B. Dystansowniki należy chwytać wyłącznie za powierzchnie boczne, aby uniknąć zarysowania powierzchni równoległych.
  5. Po umieszczeniu dystansowników ustaw na nich lustro stroną refleksyjną skierowaną w dół. Dzielnik wiązki, dystansowniki i lustro muszą być teraz wyrównane współśrodkowo.
  6. Weź wydrukowaną w 3D pokrywę etalonu i włóż obie uszczelki O-ring (10 mm x 1 mm oraz 14 mm x 2 mm) do wyznaczonych rowków.
  7. Dopasuj pokrywę do prostokątnego rowka celi i umieść ją na lustrze.
    1. Wywrzyj nacisk na pokrywę, aby unieruchomić dystansowniki. Podnieś celę, cały czas naciskając na pokrywę, i włóż cztery śruby M4 przez wyznaczone otwory od strony tylnej.
    2. Zamocuj je za pomocą czterech nakrętek M4 od strony przedniej i dokręć, aż nacisk pokrywy będzie wystarczający do utrzymania dystansowników na miejscu, a uszczelki O-ring zostaną odpowiednio ściśnięte.
    3. Sprawdź, czy dystansowniki nadal są na swoim miejscu; jeśli tak, etalon jest gotowy do dalszego użytku.
  8. Użyj dwóch dodatkowych wydrukowanych w 3D pokryw, aby zamontować okna laserowe po bokach celi pomiarowej w celu zapewnienia szczelności gazowej celi. W tym celu włóż uszczelkę O-ring (10 mm x 1 mm) do wyznaczonego rowka w celi oraz drugą uszczelkę (10 mm x 1 mm) do pokrywy. Umieść okno w rowku i zamocuj pokrywę okna za pomocą czterech śrub M3 i nakrętek, jak pokazano na Rysunku 2, numer 2).

figure-protocol-2
Rysunek 3: Wizualizacja celi pomiarowej i FPE. (A) Wizualizacja procesu montażu celi wydrukowanej w technologii 3D oraz FPE z odpowiednią nakrętką mocującą. (B) Wizualizacja komponentów optyki objętościowej w odpowiedniej kolejności. Dystanse tworzą przestrzeń powietrzną między dwiema powierzchniami zwierciadeł. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

4. Montaż platformy do wyrównywania włókien

  1. Zmontować stoliki i płytki adapterowe wymienione w Tabela materiałówZastosowanie Rysunek 4 jako orientacja podczas konstrukcji.
  2. Zamontuj pierwszą jednoosiową platformę goniometryczną na płycie optycznej w kierunku x.
    UWAGA: Nazewnictwo osi zostało wybrane w sposób dowolny. Płaszczyzna stołu optycznego została zdefiniowana jako płaszczyzna x-y, przy czym kierunek pionowy, skierowany na zewnątrz stołu, stanowi dodatnią oś z.
  3. W zależności od stosowanych stopni, w razie potrzeby zamontuj płytę adapterową na górze stopnia goniometrycznego.
    1. Zamontuj dwuosiowy mikrometryczny stół translacyjny x-y centralnie na płycie adaptera.
    2. Zamocuj kątownik na stole pozycjonującym, kierując go w stronę osi y.
    3. Zamontuj jednoosiowy stół translacyjny na kątowniku w kierunku osi z.
  4. Za pomocą dodatkowych płyt adapterowych zamontuj drugi stopień goniometryczny w kierunku z na stopniu translacyjnym.
  5. Zamocuj zacisk tulei światłowodowej na górze słupka. Dobierz długość słupka w taki sposób, aby tuleja światłowodowa znajdowała się dokładnie w punkcie obrotu drugiej pionowej stopnicy goniometrycznej. Odległość ta jest podana w instrukcji obsługi stopnicy.
  6. Średnica zewnętrzna ferruli światłowodowej wynosi 2,8 mm. W przypadku braku zacisku o tej średnicy należy użyć zacisku 2,5 mm i poszerzyć go za pomocą wiertła.
  7. Zamocuj trzpień z zaciskiem tulejkowym na drugiej pionowej platformie goniometrycznej w pozycji z odpowiadającej punktowi obrotu pierwszej poziomej platformy goniometrycznej z kroku 4.2.
    1. Należy upewnić się, że tuleja ferruli oraz soczewka GRIN wystają z zacisku ferruli o kilka milimetrów w ujemnym kierunku osi z.
    2. Wybierz pionową pozycję uchwytu w taki sposób, aby końcówka soczewki GRIN znajdowała się w punkcie obrotu stolika goniometrycznego.
  8. Aby zamocować etalon, należy wziąć trzpień, zamontować na nim uchwyt kątowy, a następnie przykręcić do niego standardową płytkę klatki 30 mm z gwintem SM1. Zamontuj cztery pręty klatki (>40 mm) na płytce, skierowany w dodatnim kierunku osi z.
  9. Pobrać cztery sprężyny metalowe o średnicy wewnętrznej nieco większej niż średnica prętów klatki i nałożyć jedną na każdy pręt. Nasunąć celę pomiarową z zintegrowanym FPE na pręty, stroną z dzielnikiem wiązki skierowaną do góry, aż spocznie ona na sprężynach.
    ​UWAGA: Należy upewnić się, że komórka może swobodnie poruszać się w kierunku osi z. Jeśli tarcie jest zbyt duże, konieczne jest dodatnie poszerzenie otworów przelotowych w komórce przeznaczonych dla prętów klatki. Najlepiej wykonać to za pomocą okrągłego pilnika.
  10. Zamocuj wspornik, poprzez uchwyt stały, płytę podstawy oraz widelec zaciskowy, znajdujące się bezpośrednio pod platformą do wyrównywania światłowodu. Należy upewnić się, że otwór kuwety, odsłaniający dzielnik wiązki, znajduje się mniej więcej 10 mm poniżej uchwytu tulejki (krok 4.5).

figure-protocol-3
Rysunek 4: Zdjęcie platformy pozycjonującej z FPE sprzężonym z soczewką GRIN podczas procesu utwardzania promieniami UV. Elementy opisane na szaro służą do pomiarów PTI i nie są niezbędne w procesie pozycjonowania. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

5. Układ optoelektroniczny

  1. Złóż komponenty optoelektroniczne wymienione w Tabeli Materiałów i rozmieść je zgodnie ze schematem przedstawionym na Rysunku 5.
  2. Zamocuj komponenty światłowodowe na stole optycznym, korzystając z odpowiednich uchwytów na komponenty.
  3. Zamontuj laser w uchwycie do diody laserowej. Podłącz źródło lasera do sterownika lasera i kontrolera TEC (chłodniczego termoelektrycznego) z zintegrowaną funkcją modulacji (modulacja trójkątna); w przeciwnym razie konieczne jest użycie dodatkowego generatora funkcji.
  4. Ustaw amplitudę trójkątnej modulacji prądu w taki sposób, aby objąć zakres długości fali znacznie przekraczający przewidywaną wartość FWHM etalonu (obliczenia znajdują się w sekcji dyskusji). Ustaw częstotliwość modulacji na około 100 Hz.
  5. Podłącz wyjście optyczne lasera do wejścia izolatora za pomocą tulejek łączących w kształcie litery L.
  6. Zamontuj tłumik światłowodowy 15 dB za izolatorem i podłącz go do portu wejściowego sprzęgacza 1 x 2.
  7. Podłącz port wyjściowy sprzęgacza o mocy optycznej 90% do portu 1 cyrkulatora optycznego.
  8. Podłącz port wyjściowy sprzęgacza o mocy optycznej 10% do fotodiody referencyjnej detektora zrównoważonego.
  9. Podłącz port 2 cyrkulatora do systemu soczewka-GRIN z ferulą i pigtailami.
  10. Podłącz port 3 do fotodiody sygnałowej detektora.
  11. Ustaw detektor zrównoważony w trybie „Auto-Balanced”. Podłącz elektryczne wyjście „Signal” detektora do jednego kanału oscyloskopu za pomocą kabla BNC.

figure-protocol-4
Rycina 5: Schemat układu optoelektronicznego do procedury wyrównania. Czerwone linie reprezentują światłowody, czarne linie to kable elektroniczne, a niebieska wiązka to laser sondy. Zastosowano tutaj detektor zrównoważony, lecz można go zastąpić konwencjonalnym fotodetektorem. W takim przypadku można pominąć sprzęgacz 1 x 2. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

6. Wyrównanie soczewki światłowód-GRIN

  1. Zamontuj zacisk tulejki na słupku i unieruchom go. poprzez uchwyt do prętów na stole optycznym.
  2. Zamocuj tulejkę feruli światłowodowej w zacisku do ferul. Jeśli jest to konieczne, zgodnie z opisem w kroku 4.6, poszerz zacisk do ferul za pomocą wiertła.
  3. Napełnić pipetę klejem utwardzanym promieniami UV (patrz Tabela materiałów).
    OSTRZEŻENIE: Podczas pracy z optyką w formie bloków oraz klejem utwardzanym promieniami UV należy stosować rękawiczki i okulary ochronne.
  4. Należy wziąć ferrulę światłowodu z pigtajem i nanieść kroplę kleju na powierzchnię boczną ferruli. Powierzchnia czołowa ferruli musi pozostać czysta.
  5. Wsuń tulejkę zaciskową do osłony tulejki. Należy upewnić się, że tulejka zaciskowa została wsunięta wystarczająco głęboko, aby przedni koniec soczewki GRIN wystawał poza osłonę tulejki o co najmniej 1-2 mm.
  6. Przeprowadź bardzo krótkie wstępne utwardzanie za pomocą lampy UV (~10 s). Naświetlaj wyłącznie od strony tylnej (koniec włókna w tulei), aby przymocować tuleję do przepustu, nie utwardzając przy tym żadnego kleju na przednim końcu tulei.
  7. Należy wziąć soczewkę GRIN i zidentyfikować stronę klinową. Można to zrobić za pomocą mikroskopu lub poprzez proste obracanie soczewki. W ten sposób 8° widoczna staje się strona klinowa.
  8. Nanieś kroplę kleju na klinowy koniec soczewki GRIN, a następnie włóż ją do tulei ferruli.
    UWAGA: Poprzez wywarcie lekkiego nacisku powietrze uchodzi z przestrzeni między tulejką a soczewką GRIN. Pomiędzy obiema powierzchniami nie mogą znajdować się pęcherzyki powietrza. W przypadku ich wystąpienia pomocne może być lekkie obrócenie soczewki; w przeciwnym razie należy wyjąć soczewkę GRIN i powtórzyć krok 6.8.
  9. Ostrożnie obracaj soczewkę GRIN, aż dwie powierzchnie ukośne znajdą się w pozycji równoległej.
  10. Zamontuj analizator wiązki w odległości około 150 mm przed soczewką GRIN. W przypadku braku analizatora wiązki można zastosować miernik mocy z otworem dopasowanym (pinhole) przed detektorem.
  11. Podłącz ferulę z warkoczem do lasera o odpowiedniej długości fali. Włącz laser.
    UWAGA: Należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa przy pracy z laserem.
  12. Za pomocą pęsety należy lekko wysunąć soczewkę GRIN z tulei ferrulu, aby zmienić odległość między ferrulem a soczewką GRIN. Odległość ta ma kluczowe znaczenie dla ustawienia ogniskowej układu. Podczas przesuwania soczewki GRIN należy stale monitorować kształt wiązki (lub moc optyczną).
    UWAGA: Krótkie wstępne utwardzanie (~ 10 s) może pomóc, jeśli proces pozycjonowania jest zbyt niestabilny.
  13. Po ustawieniu optymalnego ostrzenia systemu należy przeprowadzić końcowe utwardzanie poprzez naświetlanie promieniowaniem UV przez około 10 minut.
  14. Po utwardzeniu należy wyjąć tulejkę pierścienia z zacisku; w tym momencie jest ona gotowa do dalszego użycia.

7. Wyrównanie etalonu światłowodowego

  1. Pobrać tulejkę z tzw. „pigtail” oraz system soczewek GRIN z etapu 5 i zamontować je za pomocą zacisku do tulejek z etapu 4.5.
  2. Upewnić się, że przesuw w kierunku z został przesunięty na maksymalną wysokość, a wszystkie pozostałe stopnie znajdują się w pozycjach neutralnych (wycentrowanych).
  3. Wyrównać komórkę pod nimi. Upewnić się, że soczewka GRIN jest skierowana bezpośrednio na środek otworu. Utrwalić pozycję komórki na wysokości nieco poniżej soczewki GRIN (około 5 mm).
  4. Nanieść za pomocą pipety jedną lub dwie krople kleju na przednią krawędź soczewki GRIN.
  5. Obniżać przesuw w kierunku z, aż do zapewnienia kontaktu z powierzchnią beamsplittera z powłoką antyrefleksyjną. Kontynuować obniżanie soczewki GRIN, aż zostanie wywarte wystarczające ciśnienie, a sprężyny zostaną odpowiednio napięte.
    UWAGA: Zapewnia to utrzymanie kontaktu między soczewką GRIN a beamsplitterem podczas procesu pochylania w trakcie wyrównywania. Wymagana wartość nacisku zależy od konfiguracji i może być dostosowana podczas wyrównywania, jeśli nie można zaobserwować odpowiedniej funkcji odbiciowości. Doświadczenie pokazuje, że większy nacisk zazwyczaj ułatwia proces wyrównywania.
  6. Włączyć modulowany laser oraz oscyloskop. Na początku procesu wyrównywania upewnić się, że oscyloskop ma najwyższą możliwą rozdzielczość figure-protocol-5. Ustawić rozdzielczość czasową tak, aby widoczne były dwa do trzech okresów modulacji.
  7. Rozpocząć proces wyrównywania, upewniając się, że soczewka GRIN jest skierowana prostopadle do powierzchni beamsplittera. Można to zrobić poprzez kontrolę wizualną i odpowiednie obracanie stopni goniometrycznych. Jest to teraz pozycja zerowa.
  8. Krok po kroku lekko odchylić jeden stopień goniometryczny, a następnie przesuwać drugi stopień goniometryczny wokół pozycji zerowej.
    1. Jeśli na oscyloskopie nie zaobserwowano zmian, odchylić pierwszy stopień goniometryczny nieco bardziej i powtarzać ten proces iteracyjny, aż na oscyloskopie pojawi się trójkątna modulacja.
    2. Jeśli po ruchach stopni zaobserwowano histerezę sygnału, sprawdzić, czy wszystkie komponenty są prawidłowo zamocowane.
      UWAGA: Pomóc może również zwiększenie nacisku poprzez przesunięcie stopnia z w dół. Jeśli zaobserwowany sygnał nie jest tak silny, jak oczekiwano, odbicie wsteczne może pochodzić z jednej z powierzchni etalonu lub z jednego z peryferyjnych pików funkcji odbiciowości. Jako ogólną zasadę, przy beamsplitterze 70% i w pełni odbijającym lustrze, zaobserwowane odbicia szczytowe są rzędu 25% mocy optycznej wprowadzonej do etalonu.
  9. Po zaobserwowaniu silnego odbicia wstecznego dostosować rozdzielczość oscyloskopu i upewnić się, że szczyt funkcji odbiciowości etalonu znajduje się centralnie na zboczach modulacji trójkątnej (Rysunek 6). Dostroić szczyt etalonu, zmieniając temperaturę lasera, aż szczyt znajdzie się w centrum zbocza.
  10. Próbować zmaksymalizować siłę szczytu (minimalne napięcie), jednocześnie maksymalizując stosunek szczyt-szczyt modulacji trójkątnej poprzez niewielkie ruchy stopni goniometrycznych.
  11. Po zakończeniu procesu wyrównywania zamontować lampę UV blisko soczewki GRIN. Użyć samocentrującego uchwytu soczewek pod kątem 45°.
  12. Przeprowadzić utwardzanie etapowo. Najpierw utwardzić klej, który został już naniesiony w kroku 7.4. stale monitorując funkcję odbiciowości na oscyloskopie. Jeśli utwardzanie prowadzi do pogorszenia wyrównania z powodu skurczu kleju, lekko skorygować ustawienie stopni goniometrycznych.
  13. Po 5-10 min wyłączyć lampę UV i nanieść więcej kleju wokół soczewki GRIN, nie dotykając jej. Naświetlać klej światłem UV przez kolejne 5-10 min. Powtarzać ten krok, aż otwór komórki zostanie całkowicie wypełniony jednorodną warstwą kleju. Przeprowadzić końcowe utwardzanie przez ponad 1 h.
  14. Aby zapewnić prawidłowe połączenie sklejonych komponentów, pozostawić cały układ na 1 tydzień lub, jeśli to możliwe, poddać spoinę klejową obróbce termicznej w temperaturze 60 °C przez 1 h.
  15. Teraz tulejkę można wyjąć z zacisku. W tym celu przesunąć stopień translacyjny w dodatnim kierunku z, aż sprężyny zostaną w pełni rozluźnione. Unikać jakichkolwiek naprężeń w układzie tulejka-soczewka GRIN; otworzyć zacisk i wyjąć go. W ten sposób etalon jest gotowy do dalszego użytku.

figure-protocol-6
Rycina 6: Przykładowy, generyczny sygnał z oscyloskopu. Kolorem zielonym zaznaczono prawidłowe wyrównanie, a kolorem żółtym wyrównanie gorsze. Im lepsze wyrównanie, tym wyższy stosunek szczyt-szczyt modulacji trójkątnej i tym bardziej pik (dolina) odbicia zbliża się do zera. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

8. Charakterystyka etalonu

  1. Do oceny wykonanego etalonu należy wykorzystać ten sam układ światłowodowy, który opisano w kroku 5. Należy użyć systemu pomiarowego umożliwiającego skokowe dostrajanie temperatury lasera oraz zapewniającego odpowiednią szybkość rejestracji danych.
    UWAGA: W niniejszym przypadku zastosowano system oparty na układzie FPGA (patrz Tabela materiałów).
  2. Oblicz teoretyczny FSR. W zależności od zastosowanego lasera (patrz: współczynnik strojenia temperaturowego), przeprowadź skan temperatury odpowiadający co najmniej dwóm FSR. Zwiększaj temperaturę stopniowo (przyrosty o ok.0.005 °C), i należy odczekać 2–3 s, aż TEC opadnie, a następnie przeprowadzić pomiar trwający kolejne 2–3 s przy każdej z prób.
  3. Przetworzyć dane w dowolnym programie do obliczeń numerycznych. Należy użyć dowolnej biblioteki do przetwarzania sygnałów z zintegrowaną funkcją wyszukiwania pików. Odległość między dwoma kolejnymi pikami reprezentuje FSR. Obliczyć FWHM, oceniając szerokość piku na połowie jego wysokości.
    UWAGA: Ponieważ obliczanie FSR oraz FWHM jest silnie uzależnione od formatu danych, w niniejszym opracowaniu nie podano kodu, jednak może on zostać udostępniony przez autora na żądanie.
  4. Przelicz temperaturę na długość fali, korzystając z współczynnika strojenia temperatury lasera.
  5. Oblicz FSR oraz FWHM na podstawie pomiarów (Rysunek 7).
  6. Oblicz dobroć (finesse) wykonanego FPE za pomocą następującego wzoru:
    figure-protocol-7.

Wyniki

Jak widać na Rysunku 7, udało się wytworzyć FPE o dobrze zdefiniowanej funkcji odbicia.

figure-results-1
Rysunek 7: Zmierzona funkcja odbicia gotowego elementu FPE. W celu pomiaru funkcji odbicia FPE przeprowadzono pomiar w funkcji temperatury, odpowiadający zmianie długości fali lasera. Służy to do oceny parametrów takich jak pełna szerokość połówkowa (FWHM) oraz wolny zakres spektralny (FSR) wykonanego urządzenia. Względna odbitność odnosi się do względnej proporcji światła odbitego z powrotem do włókna po przejściu przez FPE. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Zmierzone parametry FPE są wymienione w Tabeli 1 i porównane z obliczonymi wartościami idealnego etalonu o tych samych specyfikacjach. Wzory dla idealnego FPE znajdują się w sekcji wprowadzenia.

ZmierzonoIdealny FPE
Precyzja12.817.1
FWHM (pełna szerokość połówkowa maksymalnej wartości)0,0268 nm0,0234 nm
FSR0,3441 nm0,4004 nm
Czułość14 1/nm21 1/nm

Tabela 1: Porównanie zmierzonych i obliczonych parametrów wykonanego etalonu FPE.

W celu walidacji przydatności do określonego zastosowania, FPE jest wykorzystywane do pomiarów PTI pary wodnej w powietrzu otaczającym. W związku z tym laser wzbudzający o długości fali 1364 nm jest wprowadzany do celi prostopadle do lasera badawczego. Oba lasery przecinają się wewnątrz FPE. Laser wzbudzający jest modulowany sinusoidalnie z częstotliwością 125 Hz. Poprzez stabilizację lasera badawczego na najstrmszym zboczu FPE, poprzez przy stałym prądzie osiągana jest najwyższa czułość czujnika. W przypadku pomiarów pary wodnej ogniwo pracuje z otwartymi oknami i jest wystawione na powietrze otoczenia o stężeniu 13 762 ppmV, zmierzonym za pomocą urządzenia referencyjnego (temperatura = 21.4 °C, ciśnienie = 979,9 hPa, wilgotność względna = 52,2%). Sygnał jest ekstrahowany za pomocą szybkiej transformaty Fouriera (FFT) i porównywany z sygnałem tła przy wyłączonym laserze wzbudzającym, jak pokazano w Rycina 8Można uzyskać stosunek sygnału do szumu przekraczający 7 000, co odpowiada granicy wykrywalności wynoszącej około 5 ppmV (3σ).

figure-results-2
Rysunek 8: Pomiary PTI pary wodnej w powietrzu otaczającym. Kolorem czarnym przedstawiono sygnał FFT pomiaru z wzbudzeniem laserowym o częstotliwości 125 Hz. Kolorem niebieskim ukazano sygnał tła bez wzbudzenia. Wstawka przedstawia w powiększeniu zmierzony pik przy 125 Hz. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Uzupełniający plik kodu 1: Measurement_cell.SLDPRT. Plik CAD celi pomiarowej. Celę można dostosować do wymagań konkretnej aplikacji, a następnie wydrukować w technologii 3D. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.

Plik pomocniczy z kodem 2: cap_etalon.SLDPRT. Plik CAD służący do mocowania etalonu wewnątrz celi pomiarowej. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.

Plik kodowy uzupełniający 3: cap_window.SLDPRT. Plik CAD służący do mocowania okien laserowych do celi pomiarowej. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.

Dyskusja

Ponieważ FPE wytworzony zgodnie z podanym tutaj protokołem jest zoptymalizowany pod kątem konkretnego zastosowania, możliwe adaptacje i krytyczne kroki zostały wyjaśnione w tym rozdziale. Przede wszystkim FPE i cela pomiarowa przeznaczone są do pomiarów PTI. Dlatego do ogniwa dodawany jest wlot i wylot gazu, a także kanał dla lasera wzbudzającego, który jest prostopadły do lasera sondy. Wszystkie otwory w komórce są szczelnie zamknięte za pomocą O-ringów i/lub zakryte oknami UVFS, aby umożliwić propagację lasera. Jeśli jest używana w inny sposób, ogniwo, jak podano w dodatkowym pliku kodowania 1, może zostać przeprojektowane i dostosowane do konkretnego zastosowania. Gwintowanie w kroku 1.4 odbywa się po wydrukowaniu. Gwinty mogą być również drukowane w 3D, ale ponieważ mają one tendencję do szybkiego zużywania się, drukowane są tylko otwory o odpowiedniej średnicy otworu rdzenia, które są następnie gwintowane.

Wybór materiału na przekładki w kroku 2.1 ma kluczowe znaczenie. Równoległość przekładek określa równoległość zwierciadeł etalonowych, a tym samym wpływa na finezję7. W pracy zastosowano precyzyjne okno UVFS o średnicy 1/2 cala, zgodnie z tabelą materiałów, o równoległości ≤5 sekundy kątowej i płaskości powierzchni λ/10 nad przezroczystą aperturą. Współczynnik rozszerzalności cieplnej UVFS wynosi 0,55 x 10−6/°C. Stabilność temperaturową można dodatkowo zwiększyć, stosując np. przekładki Zerodur5 , o współczynniku rozszerzalności cieplnej niższym niż 0,1 x 10−6/°C; Ma to jednak tę wadę, że są to wyższe koszty.

FPE składa się z jednego w pełni odbijającego zwierciadła, a także rozdzielacza wiązki. Beamsplitter ma jedną powierzchnię odbijającą w 70%, a także tylną stronę pokrytą powłoką antyrefleksyjną. Umożliwia to sprzężenie światła z etalonem i z niego. Dodatkowo podłoże rozdzielacza wiązki ma jedną zaklinowaną stronę, aby zapobiec niepożądanym efektom etalonu. Tylna strona lustra jest szorstka z tych samych powodów.

W kroku 5.1 opisano optoelektroniczną konfigurację do śledzenia procesu osiowania. Wszystkie użyte włókna to standardowe włókna SMF-28 ze złączami FC/APC. Ze względu na przeznaczenie do zastosowania PTI, w tym badaniu łatwo dostępny był zrównoważony fotodetektor, ale generalnie nie jest to konieczne. Zamiast tego można użyć konwencjonalnego fotodetektora; W takim przypadku stosowanie łącznika 1 x 2 jest przestarzałe. Zmiany te nie mają wpływu na inne komponenty konfiguracji, jak pokazano na rysunku 5. Trójkątna modulacja prądu lasera sondy, opisana w kroku 5.4, odpowiada przemiataniu długości fali. Należy wybrać zakres prądu wystarczający do przekroczenia co najmniej jednego piku współczynnika odbicia FPE. Dlatego jeden FSR może służyć jako praktyczna zasada. Obliczenia FSR idealnego FPE można znaleźć w sekcji wprowadzającej. Wraz z aktualnym współczynnikiem strojenia (nm/mA) lasera, podanym w odpowiedniej instrukcji, można obliczyć zakres prądu obejmujący jeden FSR. Na przykład laser użyty w tej pracy miał współczynnik strojenia prądu 0,003 nm/mA i był emitowany na długości fali 1 550 nm. Oczekiwany FSR idealnego FPE z rozstawem zwierciadeł 3 mm, d, wynosi około 0,4 nm. Daje to zakres strojenia prądu 133 mA.

W tej pracy częstotliwość modulacji została ustawiona na 100 Hz w celu wygodnego wyświetlania na oscyloskopie. Ponieważ pożądany zakres strojenia prądu jest dość duży, można użyć tłumika ze stałym włóknem, aby pozostać w granicach mocy zastosowanego detektora. Tłumik może być zamontowany bezpośrednio za izolatorem.

Klej utwardzany promieniami UV zastosowany w kroku 6 i 7 jest przezroczysty dla światła laserowego i ma współczynnik załamania światła 1,56. Proces wyrównywania, opisany w kroku 7.1, zależy od dostępnego fotodetektora. Zbalansowany detektor zastosowany w tej konfiguracji generuje wyjście "sygnału" o ujemnym napięciu. Ze względu na ogólność zakłada się, że wyjście napięcia dodatniego jest dodatnie w opisie kroku 7.10 i na rysunku 6. W przypadku dobrze wyrównanego etalonu, szczyt odbicia będzie zbliżał się do zera, podczas gdy funkcja trójkątna zwiększy stosunek piku do szczytu.

Do charakterystyki etalonu, w kroku 8.1, stosuje się oprogramowanie do obliczeń numerycznych (patrz tabela materiałów). Zmierzone napięcie dla każdego kroku temperatury jest uśredniane i wykreślane, jak pokazano na rysunku 7. Aby przeliczyć kroki temperatury na kroki długości fali, stosuje się współczynnik strojenia temperatury lasera sondy. Biblioteki analizy sygnałów mają zintegrowane algorytmy znajdowania szczytów, które można wykorzystać do tego celu. Ponieważ analiza danych w dużym stopniu zależy od formatu danych, nie jest tutaj dostępny żaden kod, ale może on zostać udostępniony przez autora korespondencyjnego na żądanie.

Możliwym ograniczeniem przedstawionej tu techniki wytwarzania jest stabilność termiczna i mechaniczna w zmieniającym się środowisku. Ponieważ zakres tego dokumentu instruktażowego obejmuje tanie prototypowanie FPE do zastosowań laboratoryjnych, nie podano tutaj żadnych testów dotyczących stabilności mechanicznej i temperaturowej. Jeśli FPE jest używany do zastosowań mobilnych lub w zmieniającym się środowisku, należy podjąć dodatkowe środki w celu mechanicznej stabilizacji systemu soczewek fiber-GRIN względem etalonu.

Nowa metoda wytwarzania i charakteryzowania FPE została zademonstrowana tutaj za pomocą standardowych komponentów optycznych dostępnych w każdym laboratorium fotonicznym. Prezentowany FPE charakteryzuje się finezją około 15 i czułością wystarczającą do wykrycia około 5 ppmV pary wodnej. Oprócz przedstawionego zastosowania dla PTI, ten FPE może być stosowany w takich zastosowaniach jak budowa mikrofonów optycznych20, które są powszechnie stosowane w dziedzinie badań nieniszczących23, pomiary indeksu refrakcji24,25 czy higrometry26, żeby wymienić tylko kilka.

Oświadczenia

Nie ma konfliktu interesów.

Podziękowania

Prezentowana tutaj praca została przeprowadzona w ramach finansowanego przez FFG projektu "Green Sensing" oraz programu NATO SPS "Photonic Nano Particle Sensors for Detection CBRN events". Prace były również wspierane przez Fundusz Wydawniczy Otwartego Dostępu Uniwersytetu Technicznego w Grazu.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Automatycznie zbalansowany fotoodbiornik NirvanaNew Focus, Inc.2017Zrównoważony fotodetektor
Stacjonarny kontroler diody laserowej / TEC, 1A/96 WThorlabsITC4001
Mocowanie diody laserowej ButterflyThorlabsLM14S2
Widelec mocującyThorlabsCF175
compactRIONational InstrumentsDo akwizycji danych
OdpylaczRS Components168-1644
FC / APC do FC / APC Pojedyncza tuleja współpracująca z wspornikiem LThorlabsADAFCB3Wiele potrzebnych
Płyn do czyszczenia włókienThorlabsRCS3
Cyrkulator światłowodowy SMTechnologie AFWCIR-3-15-L-1-2
Łącznik światłowodowy SM 1 x 2, 90/10Technologie AFWFOBC-1-15-10-L-1-S-2Tylko w przypadku użycia
zrównoważonego fotodetektoraIzolator światłowodowy SMTechnologie AFWISOD-15-L-1-2
Szpule do przechowywania światłowodówThorlabsFSR1Wiele potrzebnych
Stały tłumik światłowodowyThorlabsFA15T-APCZastosowano różne poziomy tłumienia
Tuleja GRIN / Ferrule, 1.818 mm Średnica wewnętrzna, 10 mm Długość, szkło borokrzemianoweThorlabs51-2800-1800System soczewek Fiber-GRIN
Soczewka GRIN i Oslash; 1,8 mm, 0,23 skoku, 8°, 1560 nm Projektowa długość fali, AR Pokryty: 1250 - 1650 nmThorlabsGRIN2315ASystem soczewek Fiber-GRIN
Ręczna lampa UV-LEDRS Components220-6819Lampa do utwardzania kleju 
Stopień i podstawa o wysokiej precyzjiNewport9062-X-MTrzy nedded
Łącznik wężaRS Componentsz gwintem M5
, odległość 44,5 mm do punktu obrotu ± 5°, metryczneThorlabsGNL18 / MDwa potrzebne
L-Bracket Tuleja łączącaThorlabsADAFCB3
Magnetyczne zaciski doprzycisków ThorlabsBM075Wiele potrzebnych
mikrometrycznychNewport9355Trzy nedded
MIL-A-3920 Klej optyczny o sprężystości, 1 uncjaThorlabsNOA61Klej utwardzany promieniami UV
Podstawa montażowa, 50 mm x 75 mm x 10 mmThorlabsBA2/M
HaberkornRozmiary podane w tekście
Pasywna taca z włóknaThorlabsBFCTWiele potrzebnych
adapterów podstawy cokołuThorlabsBE1
Okucie z warkoczem i Oslash; 1,8 mm, 8°, FC/APC, AR Pokryty: 1310/1550 nmThorlabsSMPF0115-APCFiber-GRIN
Uchwyt na słupekThorlabsPH30/M
do montażu na słupku i Oslash; Zacisk tulejki 2,5 mm, kran M4ThorlabsFCM/M
PythonPython3.9Oprogramowanie do analizy danych numerycznych
Wspornik kątowyNewport9062-A-M
Samocentrujące mocowanie obiektywuThorlabsSCL03
Silberschnitt 3001Bohle 3001Zestaw frezów do szkła
SM1-gwintowana standardowa płyta klatkowaThorlabsCP33/M
Urządzenie do utwardzania UVFormlabsForm Cure
1550 nm 20 mW motyl DFB dioda laserowaAeroDiode1550LD-5-0-0-2
Drukarka 3DFormlabs3+
Ø Okno 1/2" UVFS Broadband Precision, niepowlekane, t = 3 mmThorlabsWG40530Dystanse
Ø 1/2" Szerokopasmowe lustro dielektryczne, 1280 - 1600 nmThorlabsBB05-E04Lustro
Oslash; 1/2" 70:30 (R:T) UVFS Beamsplitter, powłoka: 1,2 - 1,6 &mikro; m, t = 3 mmRozdzielacz wiązkiThorlabsBST06
Duży goniometr O-ringi System soczewek i

Bibliografia

  1. Vaughan, M. The Fary-Pérot Interferometer. History, Theory, Practice, and Applications. , CRC Press. Boca. Raton, FL. (1989).
  2. Liu, M., Chao, X., Ye, Z. Transmitting intensity distribution after a Gaussian beam incidenting nonnormally on a wedged Fabry-Pérot cavity. Optik. 119 (14), 661-665 (2008).
  3. Ismail, N., Kores, C. C., Geskus, D., Pollnau, M. Fabry-Pérot resonator: Spectral line shapes, generic and related Airy distributions, linewidths, finesses, and performance at low or frequency-dependent reflectivity. Optics Express. 24 (15), 16366-16389 (2016).
  4. Eklund, E. J., Shkel, A. M. J. Factors affecting the performance of micromachined sensors based on Fabry-Perot interferometry. Journal of Micromechanics and Microengineering. 15 (9), 1770-1776 (2005).
  5. Rees, D., Fuller-Rowell, T. J., Lyons, A., Killeen, T. L., Hays, P. B. Stable and rugged etalon for the Dynamics Explorer Fabry-Pérot interferometer. 1: Design and construction. Applied Optics. 21 (21), 3896-3902 (1982).
  6. Killeen, T. L., Hays, P. B., Kennedy, B. C., Rees, D. Stable and rugged etalon for the Dynamics Explorer Fabry-Pérot interferometer. 2: Performance. Applied Optics. 21 (21), 3903-3912 (1982).
  7. Marques, D. M., Guggenheim, J. A., Munro, P. R. T. Analysing the impact of non-parallelism in Fabry-Pérot etalons through optical modelling. Optics Express. 29 (14), 21603-21614 (2021).
  8. Marques, D. M., et al. Modelling Fabry-Pérot etalons illuminated by focussed beams. Optics Express. 28 (5), 7691-7706 (2020).
  9. Islam, M. R., Ali, M. M., Lai, M. -H., Lim, K. -S., Ahmad, H. Chronology of Fabry-Perot interferometer fiber-optic sensors and their applications: A review. MDPI Sensors. 14 (4), 7451-7488 (2014).
  10. Preisser, S., et al. All-optical highly sensitive akinetic sensor for ultrasound detection and photoacoustic imaging. Biomedical Optics Express. 7 (10), 4171-4186 (2016).
  11. Chen, J., et al. Micro-fiber-optic acoustic sensor based on high-Q resonance effect using Fabry-Pérot etalon. Optics Express. 29 (11), 16447-16454 (2021).
  12. Bialkowski, S. E., Astrath, N. G. C., Proskurnin, M. A. Photothermal Spectroscopy Methods. , Wiley. Hoboken, NJ. (2019).
  13. Campillo, A. J., Petuchowski, S. J., Davis, C. C., Lin, H. -B. Fabry-Pérot photothermal trace detection. Applied Physics Letters. 41 (4), 327-329 (1982).
  14. Breitegger, P., Lang, B., Bergmann, A. Intensity modulated photothermal measurements of NO2 with a compact fiber-coupled Fabry-Pérot interferometer. MDPI.Sensors. 19 (15), 1424(2019).
  15. Waclawek, J. P., Kristament, C., Moser, H., Lendl, B. Balanced-detection interferometric cavity-assisted photothermal spectroscopy. Optics Express. 27 (9), 12183-12195 (2019).
  16. Pevec, S., Donlagic, D. Miniature all-fiber Fabry-Pérot sensor for simultaneous measurement of pressure and temperature. Applied Optics. 51 (19), 4536-4541 (2012).
  17. Dudzik, G., Krzempek, K., Abramski, K., Wysocki, G. Solid-state laser intra-cavity photothermal gas sensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 328, 129072(2021).
  18. Chen, J., et al. Micro-fiber-optic acoustic sensor based on high-Q resonance effect using Fabry-Pérot etalon. Optics Express. 29 (11), 16447-16454 (2021).
  19. Hälg, B. A silicon pressure sensor with a low-cost contactless interferometric optical readout. Sensors and Actuators A: Physical. 30 (3), 225-230 (1992).
  20. Fischer, B. Optical microphone hears ultrasound. Nature Photonics. 10 (6), 356-358 (2016).
  21. Waclawek, J. P., Bauer, V. C., Moser, H., Lendl, B. 2f-wavelength modulation Fabry-Pérot photothermal interferometry. Optics Express. 24 (25), 28958-28967 (2016).
  22. Chen, J., et al. Acoustic performance study of fiber-optic acoustic sensors based on Fabry-Pérot etalons with different Q factors. MDPI Micromachines. 13 (1), 118(2022).
  23. Meyendorf, N., Ida, N., Singh, R., Vran, J. Handbook of Nondestructive Evaluation 4.0. , Springer. Cham, Switzerland. (2022).
  24. Kim, Y. J., Celliers, P. M., Eggert, J. H., Lazicki, A., Millot, M. Interferometric measurements of refractive index and dispersion at high pressure. Scientific Reports. 11, 5610(2021).
  25. Stollberger, W. F. Single particle photothermal interferometry. Technical University Graz. , Master's thesis (2022).
  26. Radeschnig, U., Bergmann, A., Lang, B. Flow-enhanced photothermal spectroscopy. MDPI Sensors. 22 (19), 7148(2022).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

etalon Fabry-Perotaetalon sprzężony z włóknemetalon z przerwą powietrznąwykonanie etalonudetekcja fototermicznazastosowania spektroskopoweustawianie etalonuwolny zakres spektralnywyszukiwarka pikówstrojenie temperaturowe
Wytwarzanie taniego, sprzężonego z włóknami i rozmieszczonego powietrznie etalonu Fabry-Pérot
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.