Резонатор Фабри — Перо

Резона́тор Фабри́ — Перо — является основным видом оптического резонатора и представляет собой два соосных, параллельно расположенных и обращенных друг к другу зеркала, между которыми может формироваться резонансная стоячая оптическая волна.^[1] В лазерах одно из зеркал делается пропускающим для вывода излучения в этом направлении. Тесно связан с эталоном Жире — Турнуа.

История

В 1899 году французские физики Шарль Фабри и Альфред Перо впервые предложили использовать в качестве многолучевого интерферометра две частично посеребренные стеклянные пластины, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга (эталон Фабри — Перо). Такой интерферометр позволил существенно повысить разрешение спектральных измерений. Новая жизнь эталона Фабри — Перо уже в качестве резонатора, способного запасать оптическую энергию, начинается после того, как почти одновременно в 1958 году Александр Прохоров^[2] и Артур Шавлов с Чарлзом Таунсом^[3] предложили его использовать для оптического квантового генератора — лазера. Продолжавшиеся до 1987 года патентные тяжбы привели к признанию приоритета Гордона Гулда^[4], предложившего схему с открытым резонатором на год раньше (Гулд также первым предложил термин лазер). 16 мая 1960 года Мейман запустил первый в мире лазер на основе рубинового стержня, освещаемого лампой-вспышкой, резонатором Фабри — Перо в котором служил сам стержень с посеребренными торцами^[5]. Позднее, в том же 1960 году, заработал первый гелий-неоновый лазер в лаборатории имени Белла, в котором уже использовался метровый резонатор Фабри — Перо с плоскими юстируемыми зеркалами с отражающим многослойным диэлектрическим покрытием^[6].

Теория

Виды оптических резонаторов типа Фабри-Перо:
1. плоско-параллельный;
2. концентрический (сферический);
3. полусферический;
4. конфокальный;
5. выпукло-вогнутый.

1. Плоско-параллельный резонатор

Оба зеркала плоские R1=R2=∞;

2. Концентрический (сферический) резонатор

Радиус первого зеркала равен радиусу второго и они равны половине максимального расстояния между ними (L) R1=R2=L/2;

3. Полуконцентрический (полусферический) резонатор

Первое зеркало плоское, радиус второго равен максимальному расстоянию между резонаторами (L) R1=∞, R2=L;

4. Конфокальный резонатор

Радиус первого зеркала равен радиусу второго и они оба равны максимальному расстоянию между ними (L) R1=R2=L;

5. Выпукло-вогнутый резонатор

Разница между радиусом вогнутого зеркала и радиусом выпуклого зеркала равна максимальному расстоянию между ними: R1-R2=L.

Применения

• Оротрон
• Лазер
• Интерферометрический модулятор
• Узкополосные светофильтры (например H-альфа)

Примечания

1. Малышев, 1979, с. 419—460.
2. Прохоров А. М. О молекулярном усилителе и генераторе на субмиллиметровых волнах (рус.) // ЖЭТФ. — 1958. — Т. 34. — С. 1658—1659.
3. Schawlow, A. L. and Townes. Infrared and optical masers (англ.) // Physical Review. — 1958. — Vol. 112. — P. 1940—1949.
4. Siegman, A. E. Laser beams and resonators: the 1960s (англ.) // IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. — 2000. — Vol. 6, no. 6. — P. 1380—1388.
5. Maiman, T. H. Stimulated optical radiation in ruby (англ.) // Nature. — 1960. — Vol. 187. — P. 493—494.
6. Javan, A. and Herriott, A. and Bennett, W. R. Population inversion and continuous-wave He-Ne optical maser= (англ.) // Physical Review Letters. — 1961. — Vol. 6. — P. 106—110.

Литература

• Малышев, В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию. — М.: Наука, 1979. — 479 с.