Эталон Жира – Турнуа - Gires–Tournois etalon

Схема эталона Жира-Турнуа при нормальном падении света на первую отражающую пластину.

В оптика, а Эталон Жира – Турнуа представляет собой прозрачную пластину с двумя отражающими поверхностями, одна из которых имеет очень высокую отражательную способность, в идеале единство. Из-за многолучевая помеха, свет, падающий на эталон Жира – Турнуа, (почти) полностью отражается, но имеет эффективный фазовый сдвиг, который сильно зависит от длина волны света.

В комплексная амплитуда отражательная способность эталона Жира – Турнуа определяется выражением

${\displaystyle r=-{\frac {r_{1}-e^{-i\delta }}{1-r_{1}e^{-i\delta }}}}$

куда р₁ - комплексная амплитудная отражательная способность первой поверхности,

${\displaystyle \delta ={\frac {4\pi }{\lambda }}nt\cos \theta _{t}}$

п это показатель преломления пластины

т это толщина пластины

θ_т это угол преломления свет делает в пластине, и

λ - длина волны света в вакууме.

Нелинейный эффективный фазовый сдвиг

Нелинейный фазовый сдвиг Φ как функция δ для разных р значения: (а) р = 0, (б) р = 0,1, (в) р = 0,5, и (г) р = 0.9.

Предположим, что ${\displaystyle r_{1}}$ реально. потом ${\displaystyle |r|=1}$, независим от ${\displaystyle \delta }$. Это указывает на то, что вся падающая энергия отражается и интенсивность одинакова. Однако многократное отражение вызывает нелинейный сдвиг фазы ${\displaystyle \Phi }$.

Чтобы показать этот эффект, мы предполагаем ${\displaystyle r_{1}}$ реально и ${\displaystyle r_{1}={\sqrt {R}}}$, куда ${\displaystyle R}$ - интенсивность отражательной способности первой поверхности. Определите эффективный фазовый сдвиг ${\displaystyle \Phi }$ через

${\displaystyle r=e^{i\Phi }.}$

Получается

Амплитудная отражательная способность и групповая задержка, индуцированные интерферометром Жира-Турнуа с интенсивностью отражательной способности первой поверхности, равной ${\displaystyle R}$= 0,3, а второй поверхности ${\displaystyle R_{2}}$= 1, т.е. как для идеального отражателя (синяя линия). В этом случае коэффициент отражения по амплитуде равен единице для всех частот, а резонансное поведение интерферометра наблюдается только при заданной групповой задержке. В качестве ${\displaystyle R_{2}}$становится меньше единицы (красные и зеленые линии), например, из-за потерь на отражателе интерферометр Жира-Турнуа начинает вести себя как эталон Фабри-Перо. Остальные параметры расчета: ${\displaystyle t}$= 30 мкм, ${\displaystyle n}$= 1 и ${\displaystyle \theta _{t}}$=0.

${\displaystyle \tan \left({\frac {\Phi }{2}}\right)=-{\frac {1+{\sqrt {R}}}{1-{\sqrt {R}}}}\tan \left({\frac {\delta }{2}}\right)}$

За р = 0, нет отражения от первой поверхности, и результирующий нелинейный фазовый сдвиг равен двустороннему фазовому изменению (${\displaystyle \Phi =\delta }$) - линейный отклик. Однако, как видно, когда р увеличивается, нелинейный фазовый сдвиг ${\displaystyle \Phi }$ дает нелинейный отклик на ${\displaystyle \delta }$ и демонстрирует пошаговое поведение. Gires – Tournois etalon находит применение для лазера сжатие импульса и нелинейный Интерферометр Майкельсона.

Эталоны Жира – Турнуа тесно связаны с Эталоны Фабри – Перо. Это можно увидеть, исследуя полную отражательную способность эталона Жира-Турнуа, когда отражательная способность его второй поверхности становится меньше 1. В этих условиях свойство ${\displaystyle |r|=1}$больше не наблюдается: коэффициент отражения начинает проявлять резонансное поведение, характерное для эталонов Фабри-Перо.

Рекомендации

• Ф. Жирес и П. Турнуа (1964). "Интерферометр, используемый для частотных люминесцентных модулей сжатия". C. R. Acad. Sci. Париж. 258: 6112–6115. (Интерферометр, используемый для сжатия импульсов частотно-модулированного светового импульса..)
• Интерферометр Жира – Турнуа в Энциклопедия лазерной физики и технологий RP Photonics