Fabry-Pérot-Interferometer

Fabry-Pérot-Interferometer

 

[fa'bri pe'ro -, nach C. Fabry und A. Pérot], ein Interferometer aus zwei gegeneinander verschiebbaren, ebenen, leicht keilförmigen (Keilwinkel 0,5º) Glas- oder Quarzplatten, deren (durch dielektrische Vielfachschichten mit Reflexionsvermögen zwischen 90 und 99,5 %) verspiegelte Oberflächen exakt parallel zueinander justiert sind. Ein einfallender Lichtstrahl wird durch Vielfachreflexion an den Spiegeln in eine große Zahl von Einzelstrahlen mit konstantem Gangunterschied und abnehmender Intensität aufgespalten. Bei Überlagerung der Teilbündel mithilfe einer Linse entsteht in der Brennebene ein konzentrisches Ringsystem von scharfen Intensitätsmaxima und -minima hoher Ordnung. Die Radien dieser Haidinger-Ringe hängen von der Wellenlänge, dem Spiegelabstand, dem Einfallswinkel sowie der Brechzahl des Mediums zwischen den Spiegeln ab. Fabry-Pérot-Interferometer ermöglichen Absolutmessungen von Wellenlängen, die Untersuchung der Fein- und Hyperfeinstruktur von Spektrallinien (v. a. mit Fabry-Pérot-Etalons, in denen die Platten einen festen, zwischen 1 und 100 mm liegenden Abstand haben) sowie die Bestimmung der Bandbreite von Spektral- und Laserlinien. Das Auflösungsvermögen wird durch die Unebenheiten der Plattenoberflächen und Justierfehler auf etwa 5 × 10⁶ begrenzt. Das sphärische Fabry-Pérot-Interferometer, das anstelle von Planspiegeln zwei Hohlspiegel verwendet, deren Abstand genau ihrem Krümmungsradius entspricht, stellt geringere Ansprüche an die Oberflächengüte der Spiegelsubstrate und die Justierung. Es liefert bei größeren Spiegelabständen (> 5 cm) eine erheblich höhere Lichtstärke, erreicht Auflösungsvermögen bis zu 10⁹ und wird hauptsächlich als Resonator für Laser und optische parametrische Oszillatoren eingesetzt. Durch Abstandsänderung der Spiegel mittels piezoelektrischer Stellelemente lässt sich eine Feinabstimmung der Resonanzfrequenz erreichen. Das Fabry-Pérot-Interferometer ist auch für längere elektromagnetische Wellen einsetzbar, sofern Spiegelschichten mit hohem Reflexionsvermögen verfügbar sind.