Laborator 5 INTERFEROMETRE Scopul lucrarii În lucrarea de fańă sunt prezentate unele aspecte legate de interferometrie. Se prezinta functionarea unui modulator optic ce lucreaza pe baza interferentei dintre doua fascicole obtinute prin divizarea razei de modulat. Controlul fazei uneia sau alteia dintre ramuri ale divizorului se realizeaza prin diferite efecte (prin modificarea lungimii cai parcurse, pana la efectul electro-optic etc.) Se vor aborda patru tipuri de baza de Interferometre, impreuna cu schemele de principiu si modul de functionare corespunzator. In sectiunea de aplicatii vor fi studiate in mediul Zemax interferogramele obtinute pe un panou, la iesirea interferometrelor Twyman-Green respective Mach Zender. Consideratii teoretice Interferometrul este un dispozitiv optic, care divizeaza un fascicol de lumina in doua fascicole, pe unul il deplaseaza in faza, apoi cele doua fascicole vor suferi un fenomen de interferenta constructiva sau destructiva, in concordanta cu marimea deplasarii. 1. Interferometrul Fabry-Perrot In figura 1 este prezentata schema principiului de functionare a acestui tip de modulator. Exista o sursa S, care emite fascicole luminoase cu o inclinatie θ fata de directia normala. Aceste fascicole vor urma un traseu (optical path) mai mare, datorita reflexiilor successive dintre doua oglinzi partial reflectoare. Se utilizeaza o lentila convergenta care face ca aceste raze sa sufere fenomenul de interferenta evidentiat prin aparitia franjelor de interferenta pe un panou. Figura 1. Fabry-Perrot
Figura 2 aceeasi schema a interferometrului Fabry-Perrot Conditia de interferenta constructiva este 2dcos θ=mλ, unde d este distanta dintre oglinzile partial reflectoare. Relatia dintre gradul de reflectanta si transmitanta al oglinzilor este data de relatia R+T=1, unde se neglijeaza coeficientul de absorbtie al materialului dintre cele doua oglinzi. 2. Interferometrul Mach-Zehnder (MZI) In figura 3 este prezentata schema de principiu al unui interferometru MZI, formata dintr-un divizor (ramura A si B) si respectiv un cuplor (ramura D). Figura 3- interferometrul MZI controlul fazei se realizeaza prin efectul electro-optic In figura 10 este prezentata interfata programului care simuleaza modul de functionare al MZI unde controlul fazei pe una din ramuri sau pe ambele ramuri, in cazul modulatorului simetric se realizeaza prin aplicarea unei tensiuni V(t), care modifica indicele de refractie al materialului din ghidul de propagare pe ramura respectiva. Deoarece viteza de propagare este v=c/n, deci invers proportionala cu indicele de refractie, fascicolul isi va schimba viteza de propagare.
Figura 4 interferometrul MZI unde modificarea caii optice a fascicolelor se realizeaza prin doua oglinzi (Mirror 1 si 2) si doua divizoare de fascicol (Beam splitter 1 si 2) precum si un obiect de test, care intarzie una din fascicole Imaginea de interferenta evidentiata diferenta de faza care se inregistreaza intre cele doua fascicole de lumina, care parcurg un drum optic diferit, datorita intarzierii induse de prezenta obiectului de test. 3. Interferometrul Michelson si Twyman-Green http://en.wikipedia.org/wiki/michelson_interferometer Principiul de functionare este asemanator cu cel al interferometrului Michelson, singurele diferente constau in faptul ca in cazul interferometrului Michelson exista o sursa de tip laser (lumina aproximativ monochromatica) iar in cazul Twyman-Green este o sursa punctiforma si a doua diferenta consta in faptul ca oglinda fixa din schema de principiu a functionarii interferometrului Michelson este variabila in cazul Twyman- Green.
Figura 5 Aplicatii practice Una din aplicatiile des intalnite ale interferometrelor este cea de dispozitive de modulare in faza si amplitudine in retele DWDM. 1. Interferometrul Mach Zhender- Aplicatie Zemax
Figura 7 Se vizualizeaza interferograma pe toate suprafetele de detectare (1 sau 2):
Figura 8 3. 2. Interferometrul Twyman-Green Cale: Non-seq beam splytter - Twyman-Green.zmx
Figura 9 Aplicatia 3 - Modulator electro-optic al semnalului
Referatul Figura 10. Modulator MZ (copyright Mircea Hotoleanu) BIBLIOGRAFIE Lista tuturor interferometrelor: http://en.wikipedia.org/wiki/list_of_types_of_interferometers Michelson http://www.youtube.com/watch?v=h9jjebbokxo IBM: http://www.youtube.com/watch?v=mil5embzbjm&feature=related http://en.wikipedia.org/wiki/twyman-green_interferometer Aplicatie Holografie: http://www.youtube.com/watch?v=dixcw5gbdqy&feature=related