Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

ייצור אטאלון פברי-פרוט בעלות נמוכה, מצומד סיבים ומרווח באוויר

Published: February 3, 2023 doi: 10.3791/65174
Automatic Translation
1, 1, 1
1Institute of Electrical Measurement and Sensor Systems, Technical University of Graz

Summary

פרוטוקול זה מתאר בנייה של אטלון פברי-פרו בעלות נמוכה, בדיד, מצומד סיבים ומרווח אוויר, עם יישומים שונים, כגון בספקטרוסקופיית גז עקבות. הייצור אפשרי בכל מתקן עם ציוד מעבדה אופטי סטנדרטי זמין.

Abstract

Fabry-Pérot etalons (FPE) מצאו את דרכם ליישומים רבים. בתחומים כגון ספקטרוסקופיה, טלקומוניקציה ואסטרונומיה, FPEs משמשים בשל רגישותם הגבוהה כמו גם יכולת הסינון יוצאת הדופן שלהם. עם זאת, אטלונים מרווחים באוויר עם עדינות גבוהה נבנים בדרך כלל על ידי מתקנים מיוחדים. הייצור שלהם דורש חדר נקי, טיפול מיוחד בזכוכית ומכונות ציפוי, כלומר FPE זמין מסחרית נמכרים במחיר גבוה. במאמר זה מוצגת שיטה חדשה וחסכונית לייצור FPEs מצומדים לסיבים עם ציוד מעבדה פוטוני סטנדרטי. הפרוטוקול צריך לשמש כמדריך שלב אחר שלב לבנייה ואפיון של FPEs אלה. אנו מקווים שזה יאפשר לחוקרים לבצע אב טיפוס מהיר וחסכוני של FPEs עבור תחומי יישום שונים. ה- FPE, כפי שמוצג כאן, משמש ליישומים ספקטרוסקופיים. כפי שמוצג בסעיף התוצאות המייצגות באמצעות הוכחת מדידות עקרוניות של אדי מים באוויר הסביבה, FPE זה יש עדינות של 15, אשר מספיק לזיהוי פוטותרמי של ריכוזי עקבות של גזים.

Introduction

בצורתו הבסיסית ביותר, FPE מורכב משני מישורים מקבילים המשקפים חלקית משטחי מראה1. בהסברים הבאים, כאשר מתייחסים למראות, מתייחסים למצע האופטי ולציפוי הרפלקטיבי כאחד. ברוב היישומים, המראות המשמשות כוללות משטח טריז אחד2 כדי למנוע השפעות אטלון לא רצויות. איור 1 מדגים את היווצרות תבנית ההתאבכות של אטלון מרווח אוויר (איור 1A), כמו גם את פונקציית ההחזרה עבור החזרי מראה שונים (איור 1B).

האור נכנס לחלל דרך מראה אחת, עובר השתקפויות מרובות, ויוצא מהחלל על ידי השתקפות כמו גם שידור. מכיוון שמאמר זה מתמקד בייצור של FPE המופעל בהשתקפות, ההסברים הנוספים מתייחסים באופן ספציפי להרפלקציה. הגלים העוזבים את החלל מפריעים, בהתאם להפרש הפאזה, q = 4πnd/λ. כאן, n הוא מקדם השבירה בתוך החלל, d הוא מרווח המראה, ו-λ הוא אורך הגל של מקור האור של האינטרפרומטר, הנקרא כאן לייזר הגשושית. השתקפות מינימלית מתרחשת כאשר הפרש הנתיב האופטי תואם לכפולה השלמה של אורך הגל, Equation 2. העדינות של אטלון מקבילי-מישורי אידיאלי נקבעת על ידי החזרות המראה R1 ו-R2 רק3:

Equation 3

עם זאת, אטלון אמיתי נתון להפסדים רבים, אשר משפילים את העדינות התיאורטית הניתנת להשגה 4,5,6. סטייה של תקבולת המראה7, שכיחות לא נורמלית של קרן הלייזר, צורת קרן8, זיהומים בפני המראה, פיזור, בין היתר, מובילים להפחתת העדינות. ניתן לתאר את דפוס ההפרעה האופייני על ידי הפונקציה אוורירי1:

Equation 4

ניתן לחשב את הרוחב המלא בחצי מקסימום (FWHM), כמו גם את הטווח הספקטרלי החופשי (FSR) של פונקציית ההחזרה, באופן הבא:

Equation 5

Equation 6

Figure 1
איור 1: תיאוריית האינטרפרומטר פברי-פרו . (A) תיאור סכמטי של התאבכות רב-אלומה עבור אטלון מרווח אוויר עם חלונות תקועים. גל מישורי, E0, נכנס לחלל בזווית מסוימת, φ, דרך משטח מצופה נגד השתקפות (AR) ולאחר מכן עובר השתקפויות מרובות בין המשטחים בעלי ההשתקפות הגבוהה (R גבוה) במרווחים מרוחקים, d. עם כל השתקפות, חלק מהאור נמצא מחוץ לאטלון או בשידור או בהחזרה, שם הוא מפריע לגלים האחרים. (B) פונקציית ההחזרה של אטלון פברי-פרו אידיאלי עבור החזרי מראה שונים (ציר y). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

ניתן למצוא FPEs במגוון רחב של יישומים 9,10,11. במקרה המוצג כאן, FPE משמש בהגדרת אינטרפרומטריה פוטותרמית (PTI). ב-PTI, צפיפות קטנה, ומכאן שינויים במקדם השבירה, הנגרמים על ידי עירור תקופתי ואחריו תרמיזציה מהירה של גז מטרה באמצעות לייזר שני, נמדדים באופן אינטרפרומטרי12. כמות החום, ולכן גודל השינוי במדד השבירה פרופורציונליים לריכוז הגז. בעת מדידת עוצמת פונקציית ההחזרה של FPE בנקודה התלולה ביותר שלה (נקודת פעולה), שינויים אלה במקדם השבירה מזיזים את פונקציית ההחזרה, ובכך משנים את העוצמה הנמדדת. מכיוון שניתן להניח שפונקציית ההחזרה היא ליניארית באזור סביב נקודת הפעולה, האות הנמדד הוא אז פרופורציונלי לריכוז הגז. רגישות החיישן נקבעת על ידי שיפוע פונקציית ההחזרה ולכן היא פרופורציונלית לעדינות. PTI, בשילוב עם FPEs, הוכח כשיטה רגישה וסלקטיבית לזיהוי כמויות זעירות של גזים ואירוסולים 13,14,15,16,17,18. בעבר, חיישנים רבים למדידות לחץ ואקוסטיקה הסתמכו על שימוש בחלקים נעים, כמו ממברנות, שהחליפו את המראה השנייה של FPE19. סטיות של הממברנה מובילות לשינוי במרחק המראה ובכך באורך הנתיב האופטי. מכשירים אלה יש את החיסרון של להיות נוטה תנודות מכניות. בשנים האחרונות, הפיתוח של מיקרופונים אופטיים באמצעות FPE מוצק הגיע לרמה מסחרית20. על ידי הימנעות משימוש בחלקים נעים, המדידה השתנתה ממרחק למקדם השבירה בתוך חלל פברי-פרו, ובכך הגדילה את הקשיחות של החיישנים באופן משמעותי.

FPEs זמינים באוויר זמינים מסחרית עולים מעבר למה שמקובל לאב טיפוס ולבדיקה, כמו גם שילוב מכשירי ייצור בנפח גבוה. רוב הפרסומים המדעיים הבונים ומשתמשים ב- FPE כאלה דנים בנושא הייצור רק באופן מינימלי21,22. ברוב המקרים, ציוד ומכונות ספציפיים (למשל, חדרים נקיים, מתקני ציפוי וכו ') נחוצים; לדוגמה, עבור FPE משולב סיבים מלאים, ציוד micromachining מיוחד הוא הכרחי. כדי להפחית את עלויות הייצור ולאפשר בדיקה של תצורות FPE שונות מרובות כדי לשפר את התאמתן להגדרות PTI, פותחה שיטת ייצור חדשה, המתוארת בפירוט בפרוטוקול הבא. על ידי שימוש רק ברכיבים אופטיים סטנדרטיים בתפזורת ובסיבים אופטיים של טלקום, ניתן להפחית את עלויות הייצור לפחות מ-400 אירו. כל מתקן שעובד עם ציוד פוטוני סטנדרטי אמור להיות מסוגל לשחזר את תוכנית הייצור שלנו ולהתאים אותה ליישומים שלהם.

Protocol

1. הדפסה תלת מימדית של תא המדידה

  1. התאם את תא המדידה, כפי שניתן בקובץ קידוד משלים 1, ליישום שלך. הדפסה תלת מימדית של התא וכן של המכסים, הניתנים בקבצי קידוד משלימים 1-3, להרכבת החומרים האופטיים בתפזורת.
    הערה: במחקר הנוכחי נעשה שימוש במדפסת תלת-ממד SLA (ראה טבלת חומרים).
  2. בעת הפקת עבודת ההדפסה, הקפד למזער את מספר מבני התמיכה בתוך החללים והפתחים. שרף שיורי יכול להקטין את הקוטר, והאופטיקה בתפזורת עלולה להיתקע.
  3. לאחר ההדפסה, לנקות את התא עם אלכוהול איזופרופיל, ולהסיר את כל מבני התמיכה עם חותך חוט נייר זכוכית.
  4. השחילו את החורים המתאימים מיד לאחר ההדפסה ולפני הריפוי.
    1. השחיל את כניסת הגז ויציאת הגז כ-M5 כדי להרכיב את מחבר הצינור.
    2. השחילו את החור המרכזי בתחתית כ-M4 להרכבה שלאחר התקנת התא.
    3. השחילו את החורים הקטנים יותר בניצב לתוך מוט הכלוב דרך חורים כ-M3 כדי לאפשר קיבוע של התא למערכת הכלובים (איור 2).
  5. לרפא UV את התא (405 ננומטר) ואת הכובעים ב 60 ° C במשך 40 דקות לפחות באמצעות מכשיר ריפוי UV זמין מסחרית (ראה טבלה של חומרים).

Figure 2
איור 2: עיבוד מודל CAD מסומן של תא המדידה. תצוגה חלקית מסופקת כאן לבהירות רבה יותר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

2. הכנת הספייסרים

  1. חתכו שני ספייסרים מחלון אחד מדויק של סיליקה מותכת UV (UVFS). גזרו שתי חתיכות ברוחב של כ-3 מ"מ מהחלון המדויק, כפי שמוצג באיור 3B.
    הערה: ניתן לחתוך את הספייסרים באמצעות חותך זכוכית קונבנציונלי בעלות נמוכה (ראה טבלת חומרים).
    אזהרה: יש ללבוש כפפות ומשקפי מגן בעת חיתוך וטיפול באופטיקה בתפזורת.
  2. הנח קו ישר על החלון המדויק בעזרת כלי החיתוך, ולאחר מכן שבור את הזכוכית באמצעות צבת. השתמשו תמיד בצבת עם משטחים שטוחים, והניחו רקמות ניקוי עדשות (או דומות) בין המתכת לזכוכית על מנת למנוע נזק למשטח הזכוכית.
  3. נקו את הספייסרים עם תרסיס אבק כדי להסיר שאריות שאריות זכוכית.
    הערה: בנוסף, ניתן לנגב בזהירות את הספייסרים עם נוזל לניקוי עדשות וכן רקמות ניקוי עדשות מבלי להפעיל לחץ.

3. הרכבת האטלון

  1. הניחו את התא המודפס בתלת-ממד (שלב 1) על השולחן כאשר בור האטלון פונה כלפי מעלה.
  2. הכניסו טבעת O (10 מ"מ x 1 מ"מ, ראו טבלת חומרים) לבור האטלון, ולחצו אותה מעט לתוך החריץ המיועד.
  3. הניחו את מפצל הקורות כאשר המשטח המחזיר פונה כלפי מעלה בבור האטלון ועל טבעת ה-O.
  4. הניחו בזהירות את שני הספייסרים על מפצל הקורות באמצעות טוויטר. הניחו אותם באופן שיוצר צמצם ברור עבור לייזר הגז והעירור, אשר נכנס לחלל האוויר דרך חור המעבר מצד אחד של התא לצד השני (איור 2, מספר 3).
    הערה: יש למקם את הספייסרים בכל צד כדי לקבל חלל אוויר באמצע, כפי שמוצג באיור 3B. תפסו רק את הספייסרים על משטחי הצד כדי למנוע שריטות של המשטחים המקבילים.
  5. כאשר הספייסרים נמצאים במקומם, יישרו את המראה מעליהם, כאשר הצד המחזיר פונה כלפי מטה. מפצל הקורות, הספייסרים והמראה צריכים להיות מיושרים באופן קונצנטרי כעת.
  6. קחו את מכסה האטלון המודפס בתלת-ממד, והכניסו את שני ה-O-rings (10 מ"מ x 1 מ"מ ו-14 מ"מ x 2 מ"מ) לתוך החריצים המיועדים.
  7. ישרו את המכסה לחריץ המלבני של התא והניחו אותו על גבי המראה.
    1. הפעילו לחץ על הפקק על מנת לקבע את הספייסרים במקומם. הרימו את התא תוך הפעלת לחץ על הפקק, והכניסו ארבעה ברגי M4 דרך החורים המיועדים לכך מהצד האחורי.
    2. הרכיבו אותם עם ארבעה אומי M4 בצד הקדמי, והדקו אותם עד שהלחץ מהפקק מספיק כדי להחזיק את הספייסרים במקומם וטבעות ה-O נדחסות מספיק.
    3. בדוק אם הספייסרים עדיין במקומם; אם כן, האטלון מוכן כעת לשימוש נוסף.
  8. השתמש בשני הכובעים הנוספים המודפסים בתלת-ממד כדי להרכיב חלונות לייזר בצד תא המדידה כדי להפוך את התא לאטום לגז. לכן, הניחו טבעת O (10 מ"מ x 1 מ"מ) בחריץ המיועד על התא ועוד אחת (10 מ"מ x 1 מ"מ) על המכסה. הניחו את החלון בחריץ, וקבעו את מכסה החלון באמצעות ארבעה ברגי M3 ואומים, כפי שמוצג באיור 2, מספר 2).

Figure 3
איור 3: עיבוד תא המדידה וה-FPE . (A) עיבוד תהליך ההרכבה של התא המודפס בתלת-ממד וכן של ה-FPE עם מכסה ההרכבה המתאים. (B) עיבוד של הרכיבים האופטיים בתפזורת בסדר הנכון. הספייסרים יוצרים חלל מרווח אוויר בין שני משטחי המראה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

4. הרכבת פלטפורמת יישור הסיבים

  1. הרכיבו את השלבים ואת לוחות המתאם כמפורט בטבלת החומרים. השתמשו באיור 4 ככיוון במהלך הבנייה.
  2. הרכיבו את השלב הגוניומטרי הראשון בציר יחיד על לוח לחם אופטי בכיוון x.
    הערה: המינוח ציר נבחר באופן שרירותי. מישור לוח הלחם האופטי מוגדר כמישור x-y, כאשר הכיוון האנכי פונה החוצה מלוח הלחם בכיוון z חיובי.
  3. בהתאם לשלבים המשמשים, להרכיב צלחת מתאם על גבי השלב הגוניומטרי, במידת הצורך.
    1. הרכיבו שלב תרגום מיקרומטר x-y דו-צירי מרכזי על גבי לוח המתאם.
    2. הרכיבו סוגר ישר זווית על במת התרגום הפונה לכיוון Y.
    3. הרכיבו שלב תרגום חד-צירי על הסוגר הישר בכיוון z.
  4. באמצעות לוחות מתאם נוספים, הרכיבו את השלב הגוניומטרי השני בכיוון z בשלב התרגום.
  5. חבר מהדק סיבים על גבי עמוד. בחר את אורך הפוסט כך שפרול הסיבים יהיה בדיוק בנקודת הסיבוב של השלב הגוניומטרי האנכי השני. המרחק ניתן במדריך הבמה.
  6. הקוטר החיצוני של פרול הסיבים הוא 2.8 מ"מ. אם אין מהדק לקוטר זה, השתמש במהדק 2.5 מ"מ והרחיב אותו באמצעות מקדחה.
  7. הרכיבו את העמוד עם מהדק הפרול על השלב הגוניומטרי האנכי השני במיקום z המתאים לנקודת הסיבוב של השלב הגוניומטרי האופקי הראשון משלב 4.2.
    1. ודא ששרוול הפרול ועדשת GRIN בולטים החוצה מהדק הפרול בכמה מילימטרים בכיוון z השלילי.
    2. בחר את המיקום האנכי של העמוד כך שקצה עדשת GRIN יהיה בנקודת הסיבוב של השלב הגוניומטרי.
  8. כדי להרכיב את האטלון, קחו עמוד, הרכיבו עליו תושבת ישרת זווית וחברו עליו פלטת כלוב SM1 סטנדרטית מושחלת בקוטר 30 מ"מ. הרכיבו ארבעה מוטות כלוב (>40 מ"מ) על הצלחת הפונה לכיוון z חיובי.
  9. קחו ארבעה קפיצי מתכת בקוטר פנימי הגדול מעט מקוטר מוט הכלוב, והניחו אחד על כל מוט כלוב. החליקו את תא המדידה עם FPE משולב על המוטות כאשר צד מפצל הקורות פונה כלפי מעלה עד שהוא מונח על הקפיצים.
    הערה: ודא שהתא יכול לנוע בחופשיות בכיוון z. אם החיכוך גבוה מדי, יש צורך בהרחבה נוספת של חורי התא עבור מוטות הכלוב. זה נעשה בצורה הטובה ביותר עם קובץ עגול.
  10. הרכיבו את העמוד, באמצעות מחזיק עמוד, פלטת בסיס ומזלג הידוק, ממש מתחת לפלטפורמת יישור הסיבים. יש לוודא שפתח התא, החושף את מפצל הקורות, ממורכז כ-10 מ"מ מתחת למחזיק המוט (שלב 4.5).

Figure 4
איור 4: תמונה של פלטפורמת היישור עם FPE מצומד לעדשת GRIN במהלך תהליך ריפוי UV. הרכיבים הכתובים באפור מיועדים למדידות PTI ואינם נחוצים לתהליך היישור. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

5. התקנה אופטו-אלקטרונית

  1. הרכיבו את הרכיבים האופטו-אלקטרוניים כפי שהם מפורטים בטבלת החומרים, וסדרו אותם כפי שמוצג באופן סכמטי באיור 5.
  2. הרכיבו את רכיבי הסיב האופטי על לוח לחם אופטי באמצעות מגשי הרכיבים המתאימים.
  3. הרכיבו את הלייזר על תושבת דיודת לייזר. חבר את מקור הלייזר למנהל התקן לייזר ולבקר TEC (מצנן תרמואלקטרי) באמצעות פונקציית אפנון משולבת (אפנון משולש); אחרת, יש צורך במחולל פונקציות נוסף.
  4. הגדר את משרעת אפנון הזרם המשולש באופן שיכוסה טווח אורכי גל שהוא הרבה מעל FWHM הצפוי של האטלון (חישובים ניתן למצוא בחלק הדיון). הגדר את תדר האפנון לסביבות 100 הרץ.
  5. חבר את הפלט האופטי של הלייזר לקלט המבודד באמצעות שרוולי הזדווגות מסוג L-bracket.
  6. הרכיבו מנחת סיב אופטי של 15 dB לאחר המבודד, וחברו אותו ליציאת הקלט של המצמד 1 x 2.
  7. חבר את יציאת הפלט של המצמד עם 90% עוצמה אופטית ליציאה 1 של הסירקולטור האופטי.
  8. חבר את יציאת היציאה של המצמד בעוצמה אופטית של 10% לפוטודיודת הייחוס של הגלאי המאוזן.
  9. חבר את יציאה 2 של הסירקולטור למערכת עדשות ferrule-GRIN עם זנב חזיר.
  10. חבר את יציאה 3 לפוטודיודת האות של הגלאי.
  11. הגדר את הגלאי המאוזן במצב "איזון אוטומטי". חבר את פלט "האות" החשמלי של הגלאי לערוץ אחד של האוסילוסקופ באמצעות כבל BNC.

Figure 5
איור 5: סכמטיות של ההגדרה האופטואלקטרונית עבור הליך היישור. הקווים האדומים מייצגים סיבים אופטיים, הקווים השחורים הם כבלים אלקטרוניים, והקרן הכחולה היא לייזר הבדיקה. גלאי מאוזן משמש כאן, אבל זה יכול להיות מוחלף על ידי photodetector קונבנציונאלי. לכן, ניתן להשמיט את המצמד 1 x 2. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

6. יישור עדשת Fiber-GRIN

  1. הרכיבו את מהדק הפרול על עמוד, וקיבעו אותו באמצעות מחזיק עמוד על לוח לחם אופטי.
  2. מקבעים את שרוול הסיב למהדק פרול. כפי שהוזכר בשלב 4.6, להרחיב את מהדק ferrule עם מקדחה במידת הצורך.
  3. מלאו פיפטה בדבק מרפא UV (ראו טבלת חומרים).
    אזהרה: יש ללבוש כפפות ומשקפיים בעת הטיפול באופטיקה בתפזורת וכן בדבק לריפוי UV.
  4. קח את ferrule סיבים זנב חזיר, ולהוסיף טיפה של דבק על פני השטח הצדדי של ferrule. שמור על המשטח הקדמי של הלהט נקי.
  5. הכנס את הפרולן לשרוול הפרול. הקפד להכניס את הפרול עמוק מספיק כך שהקצה הקדמי של עדשת GRIN יהיה לפחות 1-2 מ"מ מחוץ לשרוול הפרול.
  6. החל תרופה מוקדמת מהירה מאוד עם מנורת UV (~ 10 שניות). האירו את האור רק מהצד האחורי (קצה הסיב של הפרול) כדי לקבע את הפרול לשרוול מבלי להקשיח דבק כלשהו בקצה הקדמי של הפרול.
  7. קח את עדשת GRIN, ומצא את הצד הטריז. זה יכול להיעשות עם מיקרוסקופ או פשוט על ידי סיבוב זה. בכך, הצד הטריז של 8° הופך גלוי.
  8. יש למרוח דבק טיפה על הקצה הטרוד של עדשת GRIN ולהכניס אותו לשרוול הפרול.
    הערה: על ידי הפעלת לחץ קל, האוויר עוזב את החלל שבין עדשת הפרול לעדשת GRIN. ייתכן שלא יהיו בועות אוויר סגורות בין שני המשטחים. אם יש, פנייה קלה יכולה לעזור; אחרת, הסר את עדשת GRIN וחזור על שלב 6.8.
  9. סובב את עדשת GRIN בזהירות עד ששני המשטחים הזוויתיים יהיו מקבילים.
  10. הרכיבו מנתח אלומות כ-150 מ"מ מול עדשת GRIN. אם אין אנלייזר אלומה זמין, ניתן להשתמש במד חשמל עם חור סיכה מלפנים.
  11. חבר את פרול זנב החזיר ללייזר באורך הגל המתאים. הפעל את הלייזר.
    זהירות: יש לנקוט אמצעי זהירות בלייזר.
  12. בעזרת פינצטה, הזיזו מעט את עדשת ה-GRIN משרוול הפרול כדי לשנות את המרחק בין עדשת הפרול לעדשת ה-GRIN. מרחק זה חיוני לקביעת אורך המוקד של המערכת. בעת הזזת עדשת GRIN, עקוב באופן קבוע אחר צורת הקרן (או הכוח האופטי).
    הערה: תרופה מקדימה קצרה (~ 10 שניות) יכולה לעזור אם תהליך היישור אינו יציב מדי.
  13. כאשר המערכת ממוקדת לאופטימום הרצוי, יש למרוח את התרופה הסופית על ידי חשיפתה לאור UV למשך כ-10 דקות.
  14. לאחר הריפוי, להסיר את שרוול ferrule מן המהדק; בשלב זה, הוא מוכן לשימוש נוסף.

7. יישור סיבים-אטלון

  1. קח את ferrule זנב חזיר ואת מערכת עדשות GRIN משלב 5, והרכבה אותו עם מהדק ferrule משלב 4.5.
  2. ודא ששלב התרגום בכיוון z מועבר לגובהו המרבי ושכל השלבים האחרים נמצאים במיקום ניטרלי (ממורכז).
  3. ישר את התא שמתחתיו. ודא שעדשת GRIN מצביעה ישירות למרכז הפתח. קבע את מיקום התא בגובה מעט מתחת לעדשת GRIN (כ-5 מ"מ).
  4. יש למרוח טיפה אחת או שתיים של דבק על הקצה הקדמי של עדשת GRIN עם הפיפטה.
  5. הורידו את שלב התרגום בכיוון z עד שיובטח מגע עם המשטח המצופה נגד השתקפות של מפצל האלומה. המשיכו להוריד את עדשת ה-GRIN עד שיופעל לחץ מספיק והקפיצים יהיו תחת מתח מספיק.
    הערה: פעולה זו מבטיחה שהמגע בין עדשת GRIN למפצל האלומות יישמר במהלך תהליך ההטיה של היישור. כמות הלחץ הדרושה תלויה בהתקנה וניתן לכוונן אותה במהלך היישור אם לא ניתן להבחין בפונקציית החזרה סבירה. הניסיון מלמד כי לחץ רב יותר מסייע בדרך כלל לתהליך היישור.
  6. הפעל את הלייזר המווסת כמו גם את האוסילוסקופ. ודא שהאוסצילוסקופ הוא בעל הרזולוציה Equation 7הגבוהה ביותר האפשרית , בעת התחלת תהליך היישור. הגדר את רזולוציית הזמן כך ששתיים עד שלוש תקופות של האפנון יהיו גלויות.
  7. התחל את תהליך היישור על ידי וידוא שעדשת GRIN תצביע כרגיל על משטח מפצל האלומה. ניתן לעשות זאת על ידי בדיקה ויזואלית וסיבוב השלבים הגוניומטריים בהתאם. זו עכשיו עמדת האפס.
  8. צעד אחר צעד, הסיטו מעט שלב גוניומטרי אחד, ולאחר מכן הזיזו את השלב הגוניומטרי השני סביב מיקום האפס.
    1. אם לא ניתן להבחין בשינוי באוסילוסקופ, הסיטו את השלב הגוניומטרי הראשון מעט יותר, וחזרו על תהליך איטרטיבי זה עד שהאפנון המשולש הופך גלוי באוסילוסקופ.
    2. אם אתה מבחין בהיסטרזה של האות לאחר תנועות השלבים, בדוק אם כל הרכיבים קבועים כראוי.
      הערה: עלייה בלחץ הנגרמת על ידי הזזת שלב z כלפי מטה יכולה גם לעזור. אם האות שנצפה אינו חזק כצפוי, ההשתקפות האחורית עשויה להגיע מאחד ממשטחי האטלון או מאחת הפסגות ההיקפיות של פונקציית ההחזרה. ככלל אצבע, עם מפצל קרן של 70% ומראה המשקפת במלואה, שיא ההשתקפויות שנצפו הוא בסדר גודל של 25% מההספק האופטי שהוכנס לאטלון.
  9. לאחר שנצפתה השתקפות אחורית חזקה, התאימו את רזולוציית האוסילוסקופ, וודאו ששיא פונקציית ההחזרה של האטלון יושב במרכז שיפועי האפנון המשולשים (איור 6). כוונן את שיא האטלון על ידי שינוי הטמפרטורה של הלייזר עד שהשיא ממורכז במדרון.
  10. נסו למקסם את חוזק השיא (מתח מינימלי) ובו זמנית למקסם את יחס השיא לשיא של אפנון המשולש על ידי תנועות קלות של השלבים הגוניומטריים.
  11. בסיום תהליך היישור, הרכיבו את מנורת ה-UV קרוב לעדשת GRIN. השתמש בתושבת עדשה עם מרכוז עצמי בזווית של 45°.
  12. בצע את הריפוי בשלבים. ראשית, לרפא את הדבק שכבר יושם בשלב 7.4. המשך לעקוב אחר פונקציית ההחזרה באוסילוסקופ. אם הריפוי מוביל לירידה ביישור עקב התכווצות הדבק, התאימו מעט את השלבים הגוניומטריים.
  13. לאחר 5-10 דקות, כבו את מנורת ה-UV ומרחו דבק נוסף סביב עדשת GRIN מבלי לגעת בה. יש לחשוף את הדבק לאור UV למשך 5-10 דקות נוספות. חזור על שלב זה עד שפתח התא מלא לחלוטין בשכבה הומוגנית של דבק. בצע את התרופה הסופית במשך יותר מ 1 שעה.
  14. כדי להבטיח חיבור תקין של הרכיבים המודבקים, או לתת את כל ההתקנה לנוח במשך 1 שבוע או למתן את המפרק דבק ב 60 ° C במשך 1 שעה, אם אפשר.
  15. כעת, ניתן להסיר את שרוול הפרול מהמהדק. לכן, הזיזו את שלב התרגום לכיוון z חיובי עד שהקפיצים רגועים לחלוטין. הימנע מכל לחץ על מערכת עדשות ferrule-GRIN; פתח את המהדק והסר אותו. כעת, האטלון גמור ומוכן לשימוש נוסף.

Figure 6
איור 6: אות אוסצילוסקופ גנרי לדוגמה. בירוק מתואר יישור טוב, ובצהוב מוצג יישור גרוע יותר. ככל שהיישור טוב יותר, כך יחס השיא לשיא של אפנון המשולש גבוה יותר, ושיא ההחזרה (עמק) מתקרב לאפס. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

8. אפיון אטאלון

  1. להערכת האטלון המיוצר, השתמש באותו מערך סיבים אופטיים כמתואר בשלב 5. השתמש במערכת מדידה המסוגלת לכוונן את הטמפרטורה של הלייזר בהדרגה ועם קצב רישום נתונים מספיק.
    הערה: כאן נעשה שימוש במערכת מבוססת FPGA (ראה טבלת חומרים).
  2. חישוב FSR תיאורטי. בהתאם ללייזר שבו נעשה שימוש (ראה מקדם כוונון טמפרטורה), בצע טאטוא טמפרטורה המתאים לשני FSR לפחות. הגדל את הטמפרטורה בהדרגה (מרווחים של ~0.005 ° C), ותן ל- TEC להסתפק ב- 2-3 שניות לפני המדידה למשך 2-3 שניות נוספות בכל פעם.
  3. עבד את הנתונים עם כל תוכנית חישוב מספרי. השתמש בכל ספריית עיבוד אותות עם מאתר שיא משולב. המרחק בין שתי פסגות עוקבות מייצג את FSR. חשב את FWHM על ידי הערכת רוחב הפסגה בחצי גובהה.
    הערה: מכיוון שהחישוב של FSR ו- FWHM תלוי מאוד בפורמט הנתונים, לא ניתן כאן קוד, אך הוא יכול להיות זמין על ידי המחבר על פי בקשה.
  4. המר את הטמפרטורה לאורך גל באמצעות מקדם כוונון הטמפרטורה של הלייזר.
  5. חשב את ה-FSR ואת ה-FWHM מהמדידות (איור 7).
  6. חשב את העדינות של FPE מפוברק עם הנוסחה הבאה:
    Equation 8.

Representative Results

כפי שניתן לראות באיור 7, FPE עם פונקציית החזרה מוגדרת היטב יכול להיות מפוברק.

Figure 7
איור 7: פונקציית החזרה מדודה של ה-FPE המוגמר. בוצע טאטוא טמפרטורה, המתאים לטאטוא אורך גל של הלייזר, כדי למדוד את פונקציית ההחזרה של ה- FPE. זה משמש להערכת מדדים כמו הרוחב המלא בחצי מקסימום (FWHM) והטווח הספקטרלי החופשי (FSR) של המכשיר המפוברק. החזרה יחסית מתייחסת ליחס היחסי של האור המוחזר בחזרה לתוך הסיב לאחר שעבר את ה- FPE. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

המדדים הנמדדים של ה- FPE מפורטים בטבלה 1 ומושווים לערכים המחושבים של אטלון אידיאלי עם אותם מפרטים. ניתן למצוא את הנוסחאות עבור FPE אידיאלי בסעיף המבוא.

נמדד FPE אידיאלי
פינס 12.8 17.1
FWHM 0.0268 נאנומטר 0.0234 נאנומטר
FSR 0.3441 נאנומטר 0.4004 נאנומטר
רגישות 14 1/ננומטר 21 1/ננומטר

טבלה 1: השוואה בין המדדים הנמדדים והמחושבים של אטלון FPE מפוברק.

כדי לאמת את ההתאמה ליישום ייעודי, ה- FPE משמש למדידות PTI של אדי מים באוויר הסביבה. לכן, לייזר עירור באורך גל של 1,364 ננומטר מונחה לתוך התא בניצב ללייזר הגשושית. שני הלייזרים מצטלבים בתוך ה-FPE. לייזר העירור הוא אפנן סינוזואידית עם תדר של 125 הרץ. על ידי ייצוב לייזר הבדיקה במדרון התלול ביותר של ה- FPE, באמצעות זרם קבוע, מושגת הרגישות הגבוהה ביותר של החיישן. עבור מדידות אדי מים, התא מופעל עם חלונות פתוחים וחשוף לאוויר הסביבה בריכוז של 13,762 ppmV, כפי שנמדד על ידי מכשיר ייחוס (טמפרטורה = 21.4 ° C, לחץ = 979.9 hPa, לחות יחסית = 52.2%). האות מופק באמצעות התמרת פורייה מהירה (FFT) ומושווה לאות הרקע כאשר לייזר העירור כבוי, כפי שמוצג באיור 8. ניתן לקבל יחס אות לרעש של יותר מ-7,000, המתאים למגבלת זיהוי של כ-5 ppmV (3σ).

Figure 8
איור 8: מדידות PTI של אדי מים באוויר הסביבה. בשחור, אות FFT של מדידה עם עירור לייזר של 125 הרץ מוצג. בכחול, אות הרקע ללא עירור מתואר. הכניסה מציגה את השיא הנמדד ב- 125 הרץ בפירוט רב יותר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

קובץ קידוד משלים 1: Measurement_cell. SLDPRT. קובץ CAD לתא המדידה. התא יכול להיות מותאם לדרישות של היישום הספציפי ולאחר מכן מודפס 3D. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ קידוד משלים 2: cap_etalon. SLDPRT. קובץ CAD לתיקון האטלון בתוך תא המדידה. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ קידוד משלים 3: cap_window. SLDPRT. קובץ CAD לקיבוע חלונות הלייזר לתא המדידה. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Discussion

מכיוון שה- FPE שנוצר בעקבות הפרוטוקול שניתן כאן מותאם ליישום ספציפי, התאמות אפשריות וצעדים קריטיים מוסברים בפרק זה. קודם כל, ה- FPE ותא המדידה מיועדים למדידות PTI. לכן, כניסת גז ויציאה, כמו גם ערוץ לייזר עירור, אשר בניצב לייזר בדיקה, מתווספים לתא. כל פתחי התא אטומים לאוויר באמצעות אורינגים ו/או מכוסים באמצעות חלונות UVFS כדי לאפשר התפשטות לייזר. אם נעשה שימוש שונה, התא, כפי שניתן בקובץ קידוד משלים 1, יכול להיות מעוצב מחדש ומותאם ליישום הספציפי. השחלה בשלב 1.4 מתבצעת לאחר ההדפסה. החוטים יכולים גם להיות מודפסים בתלת-ממד, אך מכיוון שאלה נוטים להישחק מהר, מודפסים רק חורים בקוטר חור הליבה המתאים, ואלה מושחלים לאחר מכן.

בחירת החומר עבור הספייסרים בשלב 2.1 היא קריטית. ההקבלה של הספייסרים קובעת את ההקבלה של מראות האטלון, ולכן משפיעה על העדינות7. במחקר זה נעשה שימוש בחלון UVFS מדויק בגודל 1/2 אינץ', כפי שמופיע בטבלת החומרים, עם הקבלה של ≤5 קשתות ושטוחות פני השטח של λ/10 מעל הצמצם השקוף. מקדם ההתפשטות התרמית של UVFS הוא 0.55 x 10−6/°C. ניתן להגדיל עוד יותר את יציבות הטמפרטורה על ידי שימוש, למשל, בספייסרים של Zerodur5 , עם מקדם התפשטות תרמית נמוך מ- 0.1 x 10−6/°C; עם זאת, זה יש את החיסרון של עלויות גבוהות יותר.

ה- FPE נוצר על ידי מראה אחת המשקפת במלואה, כמו גם מפצל קרן. למפצל הקורות משטח אחד מחזיר 70%, כמו גם צד אחורי מצופה אנטי רפלקטיבי. זה מאפשר צימוד של האור פנימה והחוצה אטלון. בנוסף, המצע של מפצל האלומות כולל צד טריז אחד כדי למנוע השפעות אטלון לא רצויות. הצד האחורי של המראה מחוספס מאותן סיבות.

בשלב 5.1, מתוארת ההגדרה האופטואלקטרונית למעקב אחר תהליך היישור. כל הסיבים המשמשים הם סיבי SMF-28 סטנדרטיים עם מחברי FC/APC. בשל היישום הייעודי עבור PTI, פוטו-גלאי מאוזן היה זמין במחקר זה, אך זה לא הכרחי באופן כללי. ניתן להשתמש במקום זאת בגלאי אור קונבנציונלי; במקרה זה, באמצעות מצמד 1 x 2 הוא מיושן. שינויים אלה אינם משפיעים על שאר רכיבי המערך, כפי שמוצג באיור 5. אפנון הזרם המשולש של לייזר הגשושית, כמתואר בשלב 5.4, מתאים לטאטוא אורך גל. יש לבחור טווח נוכחי מספיק כדי לטאטא לפחות שיא החזרה אחד של ה- FPE. לכן, FSR אחד יכול לשמש כלל אצבע. חישובים עבור FSR של FPE אידיאלי ניתן למצוא בסעיף מבוא. יחד עם מקדם הכוונון הנוכחי (nm/mA) של הלייזר, הנתון במדריך המתאים, ניתן לחשב את הטווח הנוכחי המכסה FSR אחד. לדוגמה, הלייזר ששימש בעבודה זו היה בעל מקדם כוונון זרם של 0.003 ננומטר/mA ונפלט באורך גל של 1,550 ננומטר. ה-FSR הצפוי של FPE אידיאלי עם מרווח מראה של 3 מ"מ, d, הוא כ-0.4 ננומטר. זה נותן טווח כוונון נוכחי של 133 mA.

בעבודה זו, תדר האפנון הוגדר ל -100 הרץ לתצוגה נוחה באוסילוסקופ. מכיוון שטווח כוונון הזרם הרצוי גדול למדי, ניתן להשתמש במנחת סיבים קבועים כדי להישאר במגבלות הכוח של הגלאי המשומש. ניתן להתקין את המנחת ישירות לאחר המבודד.

דבק ריפוי UV המשמש בשלב 6 ושלב 7 שקוף לאור לייזר ויש לו מקדם שבירה של 1.56. תהליך היישור, כמתואר בשלב 7.1, תלוי בגלאי האור הזמין. הגלאי המאוזן המשמש במערך זה מייצר פלט "אות" מתח שלילי. מטעמי הכללה, מניחים יציאת מתח חיובי לתיאור שלב 7.10 ובאיור 6. עבור אטלון מיושר היטב, שיא ההחזרה ילך לכיוון האפס, בעוד הפונקציה המשולשת תגדיל את יחס השיא לשיא שלה.

לצורך אפיון אטלון בשלב 8.1 נעשה שימוש בתוכנת חישוב מספרי (ראה טבלת חומרים). המתח הנמדד עבור כל שלב טמפרטורה הוא ממוצע ומשורטט, כפי שניתן לראות באיור 7. כדי להמיר את מדרגות הטמפרטורה לשלבי אורך גל, נעשה שימוש במקדם כוונון הטמפרטורה של לייזר הבדיקה. ספריות ניתוח אותות שילבו אלגוריתמים למציאת שיא, שניתן להשתמש בהם למטרה זו. מכיוון שניתוח הנתונים תלוי מאוד בפורמט הנתונים, לא מסופק כאן קוד, אך הוא יכול להיות זמין על ידי המחבר המתאים על פי בקשה.

מגבלה אפשרית של טכניקת הייצור המוצגת כאן היא היציבות התרמית והמכנית בסביבות משתנות. מכיוון שהיקף נייר הדרכה זה הוא אב טיפוס בעלות נמוכה של FPEs ליישומי מעבדה, לא ניתנות כאן בדיקות הנוגעות ליציבות מכנית וטמפרטורה. אם ה-FPE משמש ליישומים ניידים או בסביבות משתנות, יש לנקוט באמצעים נוספים על מנת לייצב באופן מכני את מערכת עדשות ה-fiber-GRIN ביחס לאטלון.

שיטה חדשה לייצור ואפיון FPE מודגמת כאן עם רכיבים אופטיים סטנדרטיים הזמינים בכל מעבדה פוטונית. FPE המוצג יש עדינות של כ 15 רגישות מספיק לגילוי כ 5 ppmV של אדי מים. מלבד היישום המוצג עבור PTI, FPE זה יכול לשמש ביישומים כגון בניית מיקרופונים אופטיים 20, אשר מיושמים בדרך כלל בתחום של בדיקות אל-הרס 23, מדידות אינדקס שבירה 24,25, או היגרומטרים 26, רק כדי שם כמה.

Disclosures

אין ניגודי עניינים.

Acknowledgments

העבודה המוצגת כאן נערכה במסגרת הפרויקט "חישה ירוקה" במימון FFG ותוכנית נאט"ו SPS "חיישני חלקיקים ננו פוטוניים לגילוי אירועי CBRN". העבודה נתמכה גם על ידי TU Graz Open Access Publishing Fund.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Auto-Balanced Photoreceiver Nirvana New Focus, Inc. 2017 Balanced Photodetector
Benchtop laser diode/TEC controller, 1A/96 W Thorlabs ITC4001
Butterfly laser diode mount Thorlabs LM14S2
Clamping fork Thorlabs CF175
compactRIO National Instruments For data aquisition
Dust remover RS Components 168-1644
FC/APC to FC/APC Single L-Bracket Mating Sleeve Thorlabs ADAFCB3 Multiple needed
Fiber cleaning fluid Thorlabs RCS3
Fiber optic SM circulator AFW technologies CIR-3-15-L-1-2
Fiber optic SM coupler 1 x 2, 90/10 AFW technologies FOBC-1-15-10-L-1-S-2 Only if balanced photodetector is used
Fiber optic SM isolator AFW technologies ISOD-15-L-1-2
Fiber optic storage reels Thorlabs FSR1 Multiple needed
Fixed fiber optic attenuator Thorlabs FA15T-APC Different attenuation levels used
GRIN/Ferrule Sleeve, 1.818 mm Internal Diameter, 10 mm Length, Borosilicate Glass Thorlabs 51-2800-1800 Fiber-GRIN-lens system
GRIN Lens, Ø1.8 mm, 0.23 Pitch, 8°, 1560 nm Design Wavelength, AR Coated: 1250 - 1650 nm Thorlabs GRIN2315A Fiber-GRIN-lens system
Handheld UV-LED lamp RS Components 220-6819 Lamp for curing the adhesive 
High precision stage and base Newport 9062-X-M Three nedded
Hose conector RS Components M5 threaded
Large Goniometer, 44.5 mm Distance to Point of Rotation, ±5°, Metric Thorlabs GNL18/M Two needed
L-Bracket Mating Sleeve Thorlabs ADAFCB3
Magnetic button clamps Thorlabs BM075 Multiple needed
Micrometer screw Newport 9355 Three nedded
MIL-A-3920 Optical Adhesive with Resiliency, 1 oz. Thorlabs NOA61 UV-curing adhesive
Mounting Base, 50 mm x 75 mm x 10 mm Thorlabs BA2/M
O-Rings Haberkorn Sizes given in text
Passive component fiber tray Thorlabs BFCT Multiple needed
Pedestal base adapter Thorlabs BE1
Pigtailed Ferrule, Ø1.8 mm, 8°, FC/APC, AR Coated: 1310/1550 nm Thorlabs SMPF0115-APC Fiber-GRIN-lens system
Post holder Thorlabs PH30/M
Post-Mountable Ø2.5 mm Ferrule Clamp, M4 Tap Thorlabs FCM/M
Python Python 3.9 Numerical data analysis software
Right-angled-bracket Newport 9062-A-M
Self-centering lens mount Thorlabs SCL03
Silberschnitt 3001 Bohle  3001 Glas cutter set
SM1-threaded standard cage plate Thorlabs CP33/M
UV-curing device Formlabs Form Cure
1550 nm 20 mW butterfly DFB laser diode AeroDiode 1550LD-5-0-0-2
3D-printer Formlabs 3+
Ø1/2" UVFS Broadband Precision Window, Uncoated, t = 3 mm Thorlabs WG40530 Spacers
Ø1/2" Broadband Dielectric Mirror, 1280 - 1600 nm Thorlabs BB05-E04 Mirror
Ø1/2" 70:30 (R:T) UVFS Plate Beamsplitter, Coating: 1.2 - 1.6 µm, t = 3 mm Thorlabs BST06 Beamsplitter

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

הנדסה גיליון 192
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tanzer, M., Lang, B., Bergmann, A.… More

Tanzer, M., Lang, B., Bergmann, A. Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-Pérot Etalon. J. Vis. Exp. (192), e65174, doi:10.3791/65174 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter