常见光学元件资料

2.2 法布里—珀罗标准具
如图2-4所示，F-P干涉仪是由两块互相平行的平 面玻璃或石英板P1、P2组成的,在两块板相对的面上 镀有金属膜或多层介质膜。
为了获得尖锐的干涉条纹，两表面要严格平行， 平面度达到(1/20—1/100)波长。
如果在两板间用热膨胀系数很小的材料制成的间 隔圈固定，这种干涉装置就叫F-P 标准具。
Perot（1863-1925）
空腔谐振器
2.2 法布里—珀罗标准具
F-P 标准具的应用 2 2007年10月27日，中国科学院安徽光机所成功研
制了国内首个具有自主知识产权的基于F-P标准具的 直接接wenku.baidu.com测风激光雷达系统，该系统可以实时探测大 气的风场。
国外20世纪90年代已经采用该技术进行外场观测 实验，但在国内该研究却还一直处于空白状态 。
第2章 光电检测技术常见的 光学元件
主要内容： 2.1 反射器 2.2 法布里-珀罗标准具 2.3 光栅 2.4 偏振器 2.5 波片 2.6 滤光器
第2章 光电检测技术常见的 光学元件
在光电检测技术中,经常用到各种各样的 光学元件,复杂的检测系统都是由简单光学元 件组成，故有必要介绍几种常见的重要元件: 反射器,F-P标准具,光栅,偏振器,波片,滤光 器等,重点介绍它们的工作原理及应用.
2.2 法布里—珀罗标准具
测风激光雷达系统的应用 1、 气象监测 2、 环境保护 3、 国防军事 4、大气光学
将在屏上产生两套相应于波长的干涉圆环条纹。 由透过率关系式可知,平板的反射率越大,透光的
干涉亮圆环越尖锐,因为能分辨的两个相邻亮环的几 何间隔就越小,说明 F-P 的分辨本领越高。
2.2 法布里—珀罗标准具
F-P 标准具的应用 1
图2-8 Fabry（1867-1945） 图2-9 1897年发明的F-P
光学的一个重要分支----薄膜光学。
2.1 反射器
镀膜技术 利用化学方法或真空溅射方法在光学元件上涂敷
透明电介质膜或金属膜的技术。 膜层的数目视需要而定,少则1层,多则数十层。如:
在光学玻璃上交替镀19层硫化锌和氟化镁,可使反射 率达到99.99%。一般说来,只要镀15层以上,就能使 反射率达到99.9%。
图2-1 介质膜表面的多次反射和透射
2.1 反射器
反射棱镜 由于平面反射镜的反射光与入射光有2θ的夹角,
要想将平面反射镜进行精确地准直调正(θ — 0 0)是 很困难的。因此,经常使用的准直反射器是反射棱镜。
常见的反射棱镜有:等腰直角棱镜,立方角棱镜。 由于调正很容易,失调角很小,等腰直角棱镜在光电检 测技术中被广泛用于准直系统。
2.2 法布里—珀罗标准具
测风激光雷达系统工作原理 以大气气溶胶粒子为探测对象，利用光电探测器
测量发射的激光和接收到的大气气溶胶散射光，通过 F-P标准具的通过率变化反演出相应的多普勒频率， 确定出径向风速，再利用矢量合成的方法计算出实际 大气的水平风速大小和风向。 测风激光雷达系统的参数
探测高度10公里，垂直距离分辨率30米，风速 测量精度高于2m/s
2.1 反射器
在精密光电检测技术中，常利用反射器进 行光束准直，最常用的反射器有:
平面反射镜：结构简单、使用普遍，但很 难精确地用于准直；
反射棱镜：调整容易，失调角很小，在准 直中使用较多。
2.1 反射器
平面反射镜 不同光学系统对反射率和透射率的要求不同,如:
照相机物镜希望反射越小越好,而激光器谐振腔中的 全反射镜则希望越高越好。对于反射率的不同要求, 目前采用镀膜的技术来解决。
2.2 法布里—珀罗标准具
F-P标准具的透射特性
根据平行板多光束干涉理论,F-P标准具的光强透
过率为: T=1/(1+Fsin2(φ/2))，其中φ为到达屏上的
两相邻光束间的相位差。
T
等倾干涉
1.0
激光器谐振腔 0.5
图2-7 F-P透射频谱
2π
γ
2.2 法布里—珀罗标准具
F-P 标准具的分光特性 当含有两种波长的一束光照射到 F-P 标准具时,
2.1 反射器
反射器的应用2—龙伯反射器
一种能将入射电
磁波聚焦并沿射
线原轨迹反射回
去的电介质球形
装置，属无源干
扰伪装器材。
可用于设置防雷
达假目标，干扰
障碍等
图2-3 龙伯透镜反射器的应用
2.2 法布里—珀罗标准具
F-P标准具结构
L1
P1
P2
S
L2 P
S2
S1 等倾干涉
d 图2-4 F-P干涉仪结构
2.2 法布里—珀罗标准具
图2-5 F-P干涉图像 图2-6 迈克尔逊干涉图像
2.2 法布里—珀罗标准具
从上图可看出， F-P干涉和 迈克尔逊干涉的原理 大体相同， F-P干涉相邻两透射光的表达式与迈克尔 逊干涉完全相同，所以干涉条纹的形状、间距、径向 分布很相似。只不过迈克尔逊干涉是等振幅的双光束 干涉，而F-P干涉是振幅急剧减小的多光束干涉，故 亮条纹极其细锐。
2.1 反射器
镀膜技术 多层介质膜能实现所需要的反射率的基本原理是
薄膜中的多光束干涉效应，通过改变介质材料和膜层 系数，改变光学元件的反射率和透射率的比例。
从物理上看，这种结构之所以使R大增，是由于 在各界面上的反射波相位交替变化1800，使得入射面 上的各个反射波总是相干加强的。
2.1 反射器
2.1 反射器
入射
入射
450
出射
出射
450
图2-2 等腰直角棱镜
2.1 反射器
反射器的应用1—雷达反射器 雷达反射器又名角反射器，它是将金属板材根椐
不同用途做成不同规格。当雷达电磁波扫描到角反射 后，电磁波会在金属角上产生放大，从而形成很强的 回波信号，在雷达的屏幕上出现很强的回波目标。由 于角反射器有极强的反射回波特性，所以被广泛应用 于军事、船舶遇险救生等领域，自二次世界大战中雷 达技术成熟广泛使用以来一直在应用。
2.1 反射器
雷达反射器—应用领域 1、隐真示假、欺骗迷惑敌人；
（真假桥、模拟海军舰队的队形等） 2、海上遇险救生；
木制船及救生艇放置雷达反射器，可提高大型船 舶的雷达回波显示，避免碰撞减少意外； 3、航道船舶航行安全；
海面养殖及作业的小船放置雷达反射器，避免船 舶误入造成不必要的损失；沉船、暗礁、浅礁应放 置雷达反射器，防止在特殊气象条件下船舶航行出 现意外。