F-P腔不同掃頻段透射譜鎖頻精度實驗

安盼龍,鄭永秋,李小楓,張建輝，段美玲，薛晨陽,閆樹斌

(1.中北大學 儀器科學與動態測試教育部重點實驗室, 山西 太原 030051；2. 中北大學 電子測試技術重點實驗室, 山西 太原 030051； 3.中北大學 理學院，山西 太原 030051)

引言

法布里-波羅干涉儀(Fabry-Parot, F-P)是一種精密的光學儀器，由于其透射譜線半高全寬(full width at half maximum, FWHM)很窄，廣泛應用于激光器諧振腔、精細距離的測定、信號的檢測分析等[1-2]。對于光纖陀螺的鎖頻研究也是近年來慣性導航領域關注的焦點，光纖陀螺分為干涉型(interferometric fiber optic gyroscope, I-FOG)和諧振型(resonator fiber optic gyroscope, R-FOG)兩類，其中諧振式陀螺的核心敏感單元光纖環腔的透射譜線所對應的半高全寬(FWHM)較窄，品質因數Q值高達107，故常利用F-P腔的更窄線寬、高精細度特性來對其鎖頻并反饋至激光器，使激光器頻率變化跟蹤環形腔的變化[3-5]。設計光路，對F-P腔使用比例-積分控制電路(proportion integration，PI)進行鎖頻實驗，比較不同激光器掃頻段得到的鎖頻曲線，并計算其鎖頻精度，為后續開展光纖環腔陀螺的鎖頻輸出測試提供實驗指導。

1 F-P腔干涉原理圖

F-P干涉儀(圖1)主要由2塊平行放置的平面板所組成，在2個板相向的平面G和G′上鍍有薄銀膜或其他反射率較高的薄膜，要求鍍膜的平面與標準樣板之間的偏差不超過1/50～1/20波長。若兩平行的鍍銀平面的間隔固定不變，則該儀器稱為法布里-珀羅標準具。面光源S放在透鏡L1的焦平面上，使許多方向不同的平行光束入射到干涉儀上，在GG′間作來回多次的反射，最后透射出來的平行光束在第二透鏡L2的焦平面上形成同心圓形的等傾干涉條紋[6]。……