Бриллюэна, впервые описанный Leon Бриллюэна 1 в 1922 году, это рассеяние света от тепловых акустических мод в виде твердого вещества и от колебаний тепловых плотности в жидкости или газе. Спектральный сдвиг рассеянного света, как правило, в суб-ГГц диапазоне, предоставляет информацию о взаимодействии между падающего света и акустических фононов в образце. В результате, это может дать полезную информацию о вязкоупругих свойств исследуемого материала.
В своей спонтанной версии, Бриллюэна обычно имеет поперечное сечение в том порядке, комбинационного рассеяния, что приводит к очень слабым сигналом. Кроме того, частота Бриллюэна сдвиги порядков меньше, чем комбинационного рассеяния сдвигов. Как следствие, упруго рассеянного света (от Рэлея или рассеяния Ми), рассеянного света, и бэк-отражения от образца, может легко затмить Бриллюэна спектральной подпись. Следовательно, А Бриллюэна спектрометр должен не только достичь суб-ГГц спектральное разрешение, но и высокую спектральную контраст или вымирание.
В традиционных Бриллюэна спектрометров эти требования удовлетворяются сканирования решеткой монохроматорами, оптических методов избиение, и, наиболее широко, несколько частот сканирования Фабри-Перо 2. Эти методы измерения каждого спектрального компонента последовательно. Этот подход приводит к время обнаружения для одного Бриллюэна спектре от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от инструмента и на образце. VIPA спектрометр два этапа, построенный с помощью этого протокола, имеет способность собирать все спектральных компонентов в менее чем за секунду, обеспечивая достаточную вымирание (> 60 дБ) для эффективного подавления других паразитных сигналов 2.
Интеграция эталонов VIPA является ключевым элементом этого спектрометра. VIPA является твердой эталон с тремя различными Cплавающей области: на передней поверхности, узкая полоска антибликовое покрытие позволяет свету проникать в VIPA, в то время как остальная поверхность имеет высокой отражательной (HR) покрытие; В задней поверхности, частично отражающее покрытие обеспечивает небольшая часть (~ 5%) света должны быть переданы. При фокусировке на узком входе в слегка наклонена VIPA, луч света отражается в получает подкомпонентов с разницей фиксированной фазы в VIPA 2. Помехи между суб компонентов достигает стремился высокую спектральную дисперсию. Выравнивание два VIPAs последовательно в конфигурации поперечного оси вводит спектральную дисперсию в ортогональных направлениях 3. Спектральный дисперсия в ортогональных направлениях пространственно разделяет Бриллюэна пики от нежелательных помех, что позволяет подобрать только сигнал Бриллюэна. На рисунке 1 показан схематический вид VIPA спектрометра два этапа. Стрелки ниже оптических элементов указывают градРЗЭ свободы, в котором поступательные этапы должны быть ориентированы.

1. Инструментальная установки Рисунок. Оптическое волокно обеспечивает Бриллюэна в спектрометре. Цилиндрическая линза С1 (F = 200 мм) фокусирует свет во вход первой VIPA (VIPA1). Другой цилиндрической линзы С2 (F = 200 мм) отображает спектральный угловой дисперсии в пространственном разделении в фокальной плоскости С2. В этой плоскости, вертикальная маска используется, чтобы выбрать нужный участок спектра. Аналогичный конфигурации следующим образом, наклонена под углом 90 градусов. Луч проходит через сферическую линзу S1 (F = 200 мм) и ориентирована на входную щель второго VIPA (VIPA2). Сферической линзы S2 (F = 200 мм) создает двумерный спектрально разделенных образец в его фокальной плоскости, где горизонтальная другой маски находится. Хорзонтальная маска изображается на EMCCD камеры с помощью ахроматический объектив пару. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Студентом с некоторым оптики курсовых и основной опыт выравнивания должны быть в состоянии создавать и использовать этот двухступенчатый спектрометра. Спектрометр Недавно было показано, чтобы быть совместимым с различными оптическими датчиками стандартных 3,4,5 (например, конфокальный микроскоп, эндоскоп, щелевой лампы офтальмоскопа). Здесь спектрометр подключен к конфокальной микроскопии. Лазерный свет выравнивается в стандартный исследований инвертированной системы микроскопа после интегрирования разветвитель 90:10 луча. Свет обратного рассеяния от образца соединен в одномодовом волокне, что делает микроскопа конфокальной.