Dispersão de Brillouin, primeiro descrito por Leon Brillouin 1 em 1922, é a dispersão elástica de luz a partir dos meios térmicos acústicos em forma de um sólido e a partir das flutuações térmicas de densidade em um líquido ou gás. O desvio espectral da luz difusa, geralmente na gama de sub-GHz, fornece informações sobre a interacção entre a luz incidente e as fonões acústicas da amostra. Como um resultado, ele pode fornecer informação útil sobre as propriedades viscoelásticas do material examinado.
Na sua versão espontânea, geralmente a dispersão de Brillouin tem secções transversais da ordem de dispersão de Raman, resultando num sinal muito fraco. Além disso, as mudanças de freqüência de Brillouin são ordens de grandeza menor do que mudanças Raman. Como conseqüência, elasticamente espalhados luz (de Rayleigh ou espalhamento Mie), a luz difusa, e back-reflexões fora da amostra pode facilmente ofuscar a assinatura espectral Brillouin. Conseqüentemente, Um espectrômetro de Brillouin precisa não só alcançar sub-GHz resolução espectral, mas também alto contraste espectral ou extinção.
Em espectrômetros de Brillouin tradicionais cumprimento desses requisitos, por monocromadores-grade de digitalização, métodos de espancamento ópticos, e, mais popularmente, a digitalização de várias passagens Fabry-Perot interferômetros 2. Estes métodos medir cada componente espectral em seqüência. Esta abordagem conduz a tempos de aquisição de um espectro de Brillouin única que varia de alguns minutos a várias horas, dependendo do instrumento e na amostra. O espectrômetro VIPA em duas fases, construído usando este protocolo, tem a capacidade de recolher todos os componentes espectrais dentro de menos de um segundo, proporcionando extinção suficiente (> 60 dB) para suprimir eficazmente outros sinais espúrios 2.
A integração dos etalons Vipa é o elemento-chave deste espectrômetro. Um VIPA é um étalon sólido com três diferentes cáreas flutuantes: na superfície da frente, uma tira de revestimento anti-reflexão estreita permite que a luz entre na VIPA, enquanto que o resto da superfície apresenta um (RH) de revestimento altamente reflector; na superfície traseira, um revestimento parcialmente reflector permite que uma pequena porção (~ 5%) de que a luz seja transmitida. Quando focado na entrada estreita do VIPA ligeiramente inclinada, o feixe de luz se reflete em sub-componentes com diferença de fase estável no VIPA 2. Interferência entre as sub componentes alcança a alta dispersão espectral aspirado. Alinhando dois VIPAs sequencialmente em configuração de eixo transversal apresenta dispersão espectral em direcções ortogonais 3. A dispersão espectral em direcções ortogonais espacialmente separa os picos de Brillouin de diafonia não desejada, o que faz com que seja possível pegar apenas o sinal de Brillouin. A Figura 1 mostra uma representação esquemática do espectrómetro de duas fases VIPA. As setas abaixo dos elementos ópticos indicar as degree de liberdade em que devem ser orientados os estágios de translação.

Figura 1. Configuração Instrumental. Uma fibra óptica proporciona o espalhamento de Brillouin no espectrómetro. Uma lente cilíndrica C1 (F = 200 mm) foca a luz para a entrada do primeiro VIPA (VIPA1). Outra lente cilíndrica C2 (F = 200 mm) mapeia a dispersão angular espectral para uma separação espacial no plano focal de C2. Neste plano, uma máscara vertical é utilizado para seleccionar a parte desejada do espectro. Uma configuração análoga segue, inclinado em 90 graus. O feixe passa através de uma lente esférica S1 (f = 200 mm) e é focada na abertura de entrada da segunda VIPA (VIPA2). Uma lente esférica S2 (f = 200 mm) cria o padrão separadas espectralmente bidimensional no seu plano focal, onde outro horizontal máscara é colocado. O hormáscara izontal é fotografada na câmara EMCCD utilizando um par de lente acromática. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Um estudante de graduação com alguns cursos óptica e experiência básica de alinhamento deve ser capaz de construir e usar este espectrômetro de dois estágios. O espectrómetro foi recentemente mostrado para ser compatível com uma variedade de sondas ópticas 3,4,5 padrão (por exemplo, microscópio confocal, endoscópio, oftalmoscópio com lâmpada de fenda). Aqui, o espectrómetro está ligado a um microscópio confocal. A luz de laser está alinhado em um sistema de investigação microscópio invertido padrão depois de integrar um divisor de feixe 90:10. A luz de retroespalhamento a partir da amostra é acoplado a uma fibra de modo único, fazendo com que o microscópio confocal.