Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon

Manuel Tanzer; Benjamin Lang; Alexander Bergmann

doi:10.3791/65174

JoVE Journal > Engineering

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Engineering

Düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı Fabry-Pérot etalon imalatı

Published: February 03, 2023

doi:

10.3791/65174

Manuel Tanzer¹, Benjamin Lang¹, Alexander Bergmann¹

¹Institute of Electrical Measurement and Sensor Systems,Technical University of Graz

Summary

Bu protokol, iz gazı spektroskopisi gibi çeşitli uygulamalarla düşük maliyetli, ayrık, fiber bağlantılı ve hava aralıklı bir Fabry-Perot etalonunun yapımını açıklar. Üretim, standart optik laboratuvar ekipmanı bulunan herhangi bir tesiste mümkündür.

Abstract

Fabry-Pérot etalonları (FPE) birçok uygulamada yolunu bulmuştur. Spektroskopi, telekomünikasyon ve astronomi gibi alanlarda, FPE’ler yüksek hassasiyetlerinin yanı sıra olağanüstü filtreleme yetenekleri için de kullanılır. Bununla birlikte, yüksek inceliğe sahip hava aralıklı etalonlar genellikle özel tesisler tarafından inşa edilir. Üretimleri temiz bir oda, özel cam işleme ve kaplama makineleri gerektirir, bu da ticari olarak temin edilebilen FPE’lerin yüksek bir fiyata satıldığı anlamına gelir. Bu makalede, fiber bağlantılı FPE’leri standart fotonik laboratuvar ekipmanı ile üretmek için yeni ve uygun maliyetli bir yöntem sunulmaktadır. Protokol, bu FPE’lerin inşası ve karakterizasyonu için adım adım bir rehber olarak hizmet etmelidir. Bunun, araştırmacıların çeşitli uygulama alanları için FPE’lerin hızlı ve uygun maliyetli prototiplemesini yapmalarını sağlayacağını umuyoruz. FPE, burada sunulduğu gibi, spektroskopik uygulamalar için kullanılır. Ortam havasındaki su buharının prensip ölçümlerinin kanıtı ile temsili sonuçlar bölümünde gösterildiği gibi, bu FPE, gazların eser konsantrasyonlarının fototermal tespiti için yeterli olan 15’lik bir inceliğe sahiptir.

Introduction

En temel haliyle, bir FPE iki düzlem-paralel kısmen yansıtan ayna yüzeylerinden oluşur¹. Aşağıdaki açıklamalarda, aynalara atıfta bulunurken, optik substrat ve yansıtıcı kaplama bir olarak ele alınmıştır. Çoğu uygulamada, kullanılan aynalar istenmeyen etalon etkilerini önlemek için bir kama yüzeyi^2’ye sahiptir. Şekil 1, hava aralıklı bir etalonun girişim paterninin oluşumunu (Şekil 1A) ve farklı ayna yansıtıcılıkları için yansıtma fonksiyonunu göstermektedir (Şekil 1B).

Işık boşluğa bir aynadan girer, birden fazla yansımaya maruz kalır ve boşluğu yansıma ve iletim yoluyla terk eder. Bu makale, yansıma içinde çalışan bir FPE’nin imalatına odaklandığından, diğer açıklamalar özellikle yansımaya atıfta bulunmaktadır. Boşluktan çıkan dalgalar, faz farkına bağlı olarak karışır, q = 4πnd / λ. Burada, n , boşluğun içindeki kırılma indisidir, d ayna aralığıdır ve λ, interferometrenin ışık kaynağının dalga boyudur, burada prob lazeri olarak adlandırılır. Optik yol farkı dalga boyunun tamsayı katıyla eşleştiğinde minimum yansıma oluşur. İdeal bir düzlem-paralel etalonun inceliği, sadece R₁ ve R₂ ayna yansıtıcılıkları ile belirlenir³:

Bununla birlikte, gerçek bir etalon, teorik olarak elde edilebilir incelik 4,5,6’yı bozan birçok kayba maruz kalır. Ayna paralelliğinin sapması⁷, lazer ışınının normal olmayan insidansı, ışın şekli⁸, ayna yüzeyi safsızlıkları ve saçılma, diğerlerinin yanı sıra, incelikte bir azalmaya yol açar. Karakteristik girişim paterni Airy fonksiyonu¹ ile tanımlanabilir:

Yarım maksimumdaki (FWHM) tam genişlik ve yansıtma fonksiyonunun serbest spektral aralığı (FSR) aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

Resim 1: Fabry-Pérot interferometre teorisi . (A) Kamalı pencereleri olan hava aralıklı bir etalon için çok ışınlı girişimin şematik bir tasviri. Bir düzlem dalgası, E₀, boşluğa belirli bir açı altında, φ, yansıma önleyici (AR) kaplı bir yüzeyden girer ve daha sonra bir mesafede aralıklı yüksek yansıtıcı (yüksek R) yüzeyler arasında çoklu yansımalara maruz kalır, d. Her yansımada, ışığın bir kısmı, diğer dalgalara müdahale ettiği iletim veya yansımada etalondan ayrılır. (B) Farklı ayna yansıtıcılıkları (y ekseni) için ideal bir Fabry-Pérot etalonun yansıtma fonksiyonu. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

FPE’ler çok çeşitli uygulamalarda bulunabilir 9,10,11. Burada sunulan durumda, FPE bir fototermal interferometri (PTI) kurulumunda kullanılır. PTI’da, periyodik uyarılma ve ardından ikinci bir lazer aracılığıyla bir hedef gazın hızlı termalizasyonu ile indüklenen küçük yoğunluk ve dolayısıyla kırılma indisi değişiklikleri, interferometrik olarak ölçülür¹². Isı miktarı ve dolayısıyla kırılma indisi değişiminin büyüklüğü gaz konsantrasyonu ile orantılıdır. FPE’nin yansıtma fonksiyonunun yoğunluğunu en dik noktasında (çalışma noktası) ölçerken, bu kırılma indisi değişiklikleri yansıtma fonksiyonunu değiştirir, böylece ölçülen yoğunluğu değiştirir. Yansıtma fonksiyonunun operasyon noktasının etrafındaki bölgede doğrusal olduğu varsayılabilirken, ölçülen sinyal daha sonra gaz konsantrasyonu ile orantılıdır. Sensörün hassasiyeti, yansıtma fonksiyonunun eğimine göre belirlenir ve bu nedenle incelikle orantılıdır. PTI, FPE’lerle kombinasyon halinde, eser miktarda gaz ve aerosol 13,14,15,16,17,18’i tespit etmek için hassas ve seçici bir yöntem olduğunu kanıtlamıştır. Geçmişte, basınç ve akustik ölçümler için birçok sensör, FPE^19’un ikinci aynasının yerini alan membranlar gibi hareketli parçaların kullanımına dayanıyordu. Membranın sapmaları, ayna mesafesinde ve dolayısıyla optik yol uzunluğunda bir değişikliğe yol açar. Bu aletler mekanik titreşimlere eğilimli olma dezavantajına sahiptir. Son yıllarda, katı FPE’ler kullanan optik mikrofonların geliştirilmesi ticari bir seviye^20’ye ulaşmıştır. Hareketli parçaların kullanımından kaçınarak, ölçüm mesafeden Fabry-Pérot boşluğunun içindeki kırılma indisine değişti ve böylece sensörlerin sağlamlığı önemli ölçüde arttı.

Ticari olarak temin edilebilen hava aralıklı FPE’ler, prototipleme ve test etmenin yanı sıra yüksek hacimli üretim cihazı entegrasyonu için kabul edilebilir olanın ötesinde maliyetlidir. Bu tür FPE’leri inşa eden ve kullanan çoğu bilimsel yayın, imalat konusunu sadece asgari düzeyde tartışmaktadır^21,22. Çoğu durumda, belirli ekipman ve makineler (örneğin, temiz odalar, kaplama tesisleri vb.) gereklidir; örneğin, tam fiber entegre FPE’ler için özel mikro işleme ekipmanı gereklidir. Üretim maliyetlerini azaltmak ve PTI kurulumlarına uygunluklarını artırmak için birden fazla farklı FPE konfigürasyonunun test edilmesini sağlamak için, aşağıdaki protokolde ayrıntılı olarak açıklanan yeni bir imalat yöntemi geliştirilmiştir. Yalnızca ticari olarak temin edilebilen, standart dökme optik ve telekom fiber optik bileşenler kullanılarak, üretim maliyetleri 400 € ‘nun altına düşürülebilir. Standart fotonik ekipmanlarla çalışan her tesis, üretim planımızı yeniden üretebilmeli ve uygulamalarına uyarlayabilmelidir.

Protocol

1. Ölçüm hücresinin üç boyutlu baskısı Ölçüm hücresini, Ek Kodlama Dosyası 1’de verildiği gibi uygulamanıza uyarlayın. Toplu optik malzemelerin montajı için hücrenin yanı sıra Ek Kodlama Dosyaları 1-3’te verilen kapakları üç boyutlu yazdırın.NOT: Bu çalışma için SLA 3D yazıcı kullanılmıştır (bkz. Yazdırma işini oluştururken, boşlukların ve açıklıkların içindeki destek yapılarının sayısını en aza indirdiğinizden emin olun. Artık reçine çapı azaltabilir ve yığın optikleri sıkışabilir. Yazdırdıktan sonra, hücreyi izopropil alkolle temizleyin ve tüm destek yapılarını bir tel kesici ve zımpara kağıdı ile çıkarın. Baskıdan hemen sonra ve kürlemeden önce uygun delikleri iplikleyin.Hortum konektörünü monte etmek için gaz girişini ve çıkışını M5 olarak geçirin. Hücrenin son montajı için alttaki merkezi deliği M4 olarak geçirin. Hücrenin kafes sistemine sabitlenmesini sağlamak için daha küçük geçiş deliklerini kafes çubuğuna dik olarak M3 olarak geçirin (Şekil 2). Piyasada satılan bir UV kürleme cihazı kullanarak hücreyi (405 nm) ve kapakları 60 ° C’de en az 40 dakika boyunca UV ile kürleyin (bkz. Şekil 2: Ölçüm hücresinin etiketli CAD modeli oluşturması. Daha fazla netlik için burada kesitsel bir görünüm sağlanmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. 2. Ara parçaların hazırlanması UV ile kaynaşmış silika (UVFS) hassasiyetli bir pencereden iki ara parça kesin. Şekil 3B’de gösterildiği gibi hassas pencereden yaklaşık 3 mm genişliğinde iki parça kesin.NOT: Ara parçalar, geleneksel düşük maliyetli bir cam kesici kullanılarak kesilebilir.DİKKAT: Yığın optiklerini keserken ve tutarken eldiven ve koruyucu gözlük takın. Kesici aletle hassas pencereye düz bir çizgi çizin ve ardından pense kullanarak camı kırın. Her zaman düz yüzeyli pense kullanın ve cam yüzeyinin zarar görmesini önlemek için metal ile cam arasına lens temizleme mendilleri (veya benzeri) koyun. Artık cam kalıntılarını temizlemek için ara parçaları bir duster spreyi ile temizleyin.NOT: Ek olarak, ara parçalar lens temizleme sıvısı ve lens temizleme mendilleri ile basınç uygulanmadan dikkatlice silinebilir. 3. Etalonun montajı 3D baskılı hücreyi (adım 1), etalon çukuru yukarı bakacak şekilde masaya yerleştirin. Etalon çukuruna bir O-ring (10 mm x 1 mm, bakınız Malzeme Tablosu) yerleştirin ve hafifçe belirlenen oluğa bastırın. Işın ayırıcıyı, yansıtıcı yüzeyi yukarı bakacak şekilde etalon çukuruna ve O-ring’in üzerine yerleştirin. İki ara parçayı bir cımbız kullanarak ışın ayırıcıya dikkatlice yerleştirin. Bunları, hücrenin bir tarafından diğerine geçen delikten hava boşluğuna giren gaz ve uyarma lazeri için net bir açıklık oluşturacak şekilde yerleştirin (Şekil 2, sayı 3).NOT: Şekil 3B’de gösterildiği gibi, ortada bir hava boşluğu elde etmek için ara parçalar her iki tarafa da yerleştirilmelidir. Paralel yüzeylerin çizilmesini önlemek için ara parçaları yalnızca yan yüzeylerden tutun. Ara parçalar yerindeyken, aynayı yansıtıcı tarafı aşağı bakacak şekilde üstlerine hizalayın. Işın ayırıcı, ara parçalar ve ayna şimdi eş merkezli olarak hizalanmalıdır. 3D baskılı etalon kapağı alın ve her iki O-halkayı (10 mm x 1 mm ve 14 mm x 2 mm) belirtilen oluklara yerleştirin. Kapağı hücrenin dikdörtgen oluğuna hizalayın ve aynanın üstüne yerleştirin.Ara parçaları yerine sabitlemek için kapağa basınç uygulayın. Kapağa her zaman basınç uygularken hücreyi kaldırın ve arka taraftan belirtilen deliklerden dört M4 vida yerleştirin. Bunları ön tarafa dört M4 somunla monte edin ve kapaktan gelen basınç ara parçaları yerinde tutmak için yeterli olana ve O-ringler yeterince sıkıştırılana kadar sıkın. Ara parçaların hala yerinde olup olmadığını kontrol edin; Eğer öyleyse, etalon şimdi daha fazla kullanım için hazırdır. Hücreyi gaz geçirmez hale getirmek için ölçüm hücresinin yan tarafına lazer pencereleri monte etmek için iki ek 3D baskılı kapağı kullanın. Bu nedenle, hücre üzerinde belirtilen oluğa bir O-ring (10 mm x 1 mm) ve kapağın üzerine bir tane daha (10 mm x 1 mm) yerleştirin. Pencereyi oluğa yerleştirin ve pencere kapağını Şekil 2, sayı 2’de gösterildiği gibi dört M3 vida ve somunla sabitleyin). Şekil 3: Ölçüm hücresinin ve FPE’nin oluşturulması. (A) 3D baskılı hücrenin ve FPE’nin montaj işleminin ilgili montaj kapağı ile oluşturulması. (B) Dökme optik bileşenlerin doğru sırada oluşturulması. Ara parçalar, iki ayna yüzeyi arasında hava aralıklı bir boşluk oluşturur. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. 4. Fiber hizalama platformunun montajı Aşamaları ve adaptör plakalarını Malzeme Tablosunda listelendiği gibi birleştirin. İnşaat sırasında yönlendirme olarak Şekil 4’ü kullanın. İlk tek eksenli gonyometrik aşamayı x yönünde optik bir breadboard üzerine monte edin.NOT: Eksen terminolojisi keyfi olarak seçilmiştir. Optik breadboard düzlemi, dikey yönü breadboard’dan pozitif bir z yönünde dışarı bakan bir x-y düzlemi olarak tanımlanır. Kullanılan aşamalara bağlı olarak, gerekirse gonyometrik aşamanın üzerine bir adaptör plakası monte edin.Adaptör plakasının üzerine iki eksenli bir x-y mikrometre çeviri aşamasını ortada monte edin. Çeviri sahnesine y yönüne bakan dik açılı bir braket takın. Tek eksenli bir çeviri sahnesini z yönündeki dik açılı brakete monte edin. Ek adaptör plakaları kullanarak, ikinci gonyometrik aşamayı çeviri aşamasında z yönünde monte edin. Bir direğin üstüne fiber yüksük kelepçesi takın. Direğin uzunluğunu, fiber yüksüğün tam olarak ikinci dikey gonyometrik aşamanın dönme noktasında olması için seçin. Mesafe sahne kılavuzunda verilmiştir. Fiber yüksüğün dış çapı 2,8 mm’dir. Bu çap için bir kelepçe yoksa, 2,5 mm’lik bir kelepçe kullanın ve bir matkapla genişletin. Direği, yüksük kelepçesi ile ikinci dikey gonyometrik aşamaya, adım 4.2’den itibaren ilk yatay gonyometrik aşamanın dönme noktasına karşılık gelen bir z konumuna monte edin.Yüksük manşonunun ve GRIN lensin yüksük kelepçesinden negatif z yönünde birkaç milimetre dışarı yapıştığından emin olun. GRIN lensin ucu gonyometrik aşamanın dönme noktasında olacak şekilde direğin dikey konumunu seçin. Etalonu monte etmek için bir direk alın, üzerine dik açılı bir braket takın ve üzerine standart bir SM1 dişli 30 mm kafes plakası takın. Dört kafes çubuğunu (>40 mm) pozitif z yönüne bakan plakaya monte edin. İç çapı kafes çubuğunun çapından biraz daha büyük olan dört metal yay alın ve her kafes çubuğuna bir tane yerleştirin. Entegre FPE ile ölçüm hücresini, ışın ayırıcı tarafı yaylara dayanana kadar yukarı bakacak şekilde çubukların üzerine kaydırın.NOT: Hücrenin z yönünde serbestçe hareket edebildiğinden emin olun. Sürtünme çok yüksekse, kafes çubukları için hücrenin geçiş deliklerinin ilave genişletilmesi gerekir. Bu en iyi yuvarlak bir dosya ile yapılır. Direği, fiber hizalama platformunun hemen altına bir direk tutucu, bir taban plakası ve bir sıkıştırma çatalı aracılığıyla monte edin. Kiriş ayırıcıyı açığa çıkaran hücrenin açıklığının, yüksük tutucunun yaklaşık 10 mm altında ortalandığından emin olun (adım 4.5). Şekil 4: UV kürleme işlemi sırasında GRIN lens bağlantılı FPE ile hizalama platformunun resmi. Gri renkle yazılmış bileşenler PTI ölçümleri içindir ve hizalama işlemi için gerekli değildir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. 5. Opto-elektronik kurulum Optoelektronik bileşenleri Malzeme Tablosunda listelendiği gibi birleştirin ve Şekil 5’te şematik olarak gösterildiği gibi düzenleyin. Fiber optik bileşenleri, ilgili bileşen tepsilerini kullanarak optik bir breadboard üzerine monte edin. Lazeri bir lazer diyot montajına monte edin. Lazer kaynağını entegre bir modülasyon fonksiyonu (üçgen modülasyon) ile bir lazer sürücüsüne ve TEC (termoelektrik soğutucu) kontrolörüne bağlayın; aksi takdirde, ek bir fonksiyon üreteci gereklidir. Üçgen akım modülasyon genliğini, etalonun beklenen FWHM’sinin çok üzerinde bir dalga boyu aralığının kapsanacağı şekilde ayarlayın (hesaplamalar tartışma bölümünde bulunabilir). Modülasyon frekansını yaklaşık 100 Hz’e ayarlayın. Lazerin optik çıkışını, L-braket çiftleşme manşonlarını kullanarak izolatör girişine bağlayın. İzolatörden sonra 15 dB’lik bir fiber optik zayıflatıcı takın ve 1 x 2 ataşman değiştiricinin giriş portuna bağlayın. Ataşman değiştiricinin çıkış portunu optik güçle optik sirkülatörün 1 numaralı bağlantı noktasına bağlayın. Ataşman değiştiricinin çıkış portunu optik güçle dengeli dedektörün referans fotodiyotuna bağlayın. Sirkülatörün 2 numaralı portunu pigtailed yüksük-GRIN lens sistemine bağlayın. Bağlantı noktası 3’ü dedektörün sinyal fotodiyotuna bağlayın. Dengeli dedektörü “Otomatik Dengeli” modda ayarlayın. Dedektörün elektriksel “Sinyal” çıkışını bir BNC kablosuyla osiloskopun bir kanalına bağlayın. Şekil 5: Hizalama prosedürü için optoelektronik kurulumun şeması. Kırmızı çizgiler optik fiberleri, siyah çizgiler elektronik kabloları ve mavi ışın prob lazerini temsil eder. Burada dengeli bir dedektör kullanılır, ancak bu geleneksel bir fotodetektör ile değiştirilebilir. Bu nedenle, 1 x 2 ataşman değiştirici atlanabilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. 6. Fiber-GRIN lens hizalaması Yüksük kelepçesini bir direğe monte edin ve bir direk tutucu aracılığıyla optik bir breadboard üzerine sabitleyin. Fiber yüksük manşonunu bir yüksük kelepçesine sabitleyin. Adım 4.6’da belirtildiği gibi, yüksük kelepçesini gerekirse bir matkapla genişletin. Bir pipeti UV kürlü yapıştırıcı ile doldurun (bkz.DİKKAT: Dökme optikleri ve UV kürleyici yapıştırıcıyı tutarken eldiven ve gözlük takın. Pigtailed fiber yüksüğü alın ve yüksüğün yan yüzeyine bir damla yapıştırıcı ekleyin. Yüksüğün ön yüzeyini temiz tutun. Yüksüğü yüksük manşonuna takın. Yüksüğü yeterince derine yerleştirdiğinizden emin olun, böylece GRIN lensin ön ucu yüksük manşonunun en az 1-2 mm dışında olacaktır. Bir UV lambası (~ 10 s) ile çok hızlı bir ön kürleme uygulayın. Yüksüğün ön ucundaki herhangi bir yapıştırıcıyı sertleştirmeden yükseği manşona sabitlemek için ışığı sadece arka taraftan (yüksüğün fiber ucu) parlatın. GRIN lensini alın ve kama tarafını bulun. Bu bir mikroskopla veya sadece çevirerek yapılabilir. Böylece, 8 ° kama tarafı görünür hale gelir. GRIN lensin kama ucuna bir damla yapıştırıcı uygulayın ve yüksük manşonuna yerleştirin.NOT: Hafif basınç uygulandığında, hava yüksük ve GRIN lens arasındaki boşluğu terk eder. İki yüzey arasında kapalı hava kabarcığı olmayabilir. Varsa, hafif dönüş yardımcı olabilir; aksi takdirde, GRIN lensini çıkarın ve adım 6.8’i tekrarlayın. İki açılı yüzey paralel olana kadar GRIN lensi dikkatlice döndürün. GRIN lensin önüne yaklaşık 150 mm’lik bir ışın analizörü takın. Işın analizörü mevcut değilse, önünde iğne deliği olan bir güç ölçer kullanılabilir. Domuz kuyruklu yüksükü uygun dalga boyuna sahip bir lazere bağlayın. Lazeri açın.DİKKAT: Lazer güvenlik önlemleri alınmalıdır. Cımbız kullanarak, yüksük ve GRIN lens arasındaki mesafeyi değiştirmek için GRIN lensi yüksük manşonunun dışına hafifçe hareket ettirin. Bu mesafe, sistemin odak uzaklığını ayarlamak için çok önemlidir. GRIN lensi hareket ettirirken, ışın şeklini (veya optik gücü) sürekli izleyin.NOT: Kısa bir ön kürleme (~ 10 sn), hizalama işlemi çok kararsızsa yardımcı olabilir. Sistem istenen optimuma odaklandığında, son kürü yaklaşık 10 dakika boyunca UV ışığına maruz bırakarak uygulayın. Kürlendikten sonra, yüksük manşonunu kelepçeden çıkarın; Bu noktada, daha fazla kullanım için hazırdır. 7. Fiber-etalon hizalaması Domuz kuyruklu yükseği ve GRIN lens sistemini adım 5’ten alın ve adım 4.5’ten itibaren yüksük kelepçesiyle monte edin. Z yönündeki çeviri aşamasının maksimum yüksekliğine taşındığından ve diğer tüm aşamaların nötr (ortalanmış) konumlarda olduğundan emin olun. Altındaki hücreyi hizalayın. GRIN objektifin doğrudan açıklığın ortasına işaret ettiğinden emin olun. Hücrenin konumunu GRIN lensin biraz altındaki bir yüksekliğe (yaklaşık 5 mm) sabitleyin. Pipetle birlikte GRIN lensin ön ucuna bir veya iki damla yapıştırıcı uygulayın. Kiriş ayırıcının yansıma önleyici kaplamalı yüzeyiyle temas sağlanana kadar çeviri aşamasını z yönünde indirin. Yeterli basınç uygulanana ve yaylar yeterli gerilim altında olana kadar GRIN lensi indirmeye devam edin.NOT: Bu, hizalamanın eğme işlemi sırasında GRIN lens ile ışın ayırıcı arasındaki temasın korunmasını sağlar. Gerekli basınç miktarı kuruluma bağlıdır ve makul bir yansıtma fonksiyonu gözlenemiyorsa hizalama sırasında ayarlanabilir. Deneyimler, daha fazla basıncın genellikle hizalama işlemine yardımcı olduğunu göstermiştir. Modüle edilmiş lazeri ve osiloskobu açın. Hizalama işlemine başlarken osiloskopun mümkün olan en yüksek çözünürlüğe sahip olduğundan emin olun. Zaman çözünürlüğünü, modülasyonun iki ila üç periyodu görünür olacak şekilde ayarlayın. GRIN lensin ışın ayırıcı yüzeyi normal şekilde işaret ettiğinden emin olarak hizalama işlemini başlatın. Bu, görsel inceleme ve gonyometrik aşamaları buna göre çevirerek yapılabilir. Bu şimdi sıfır pozisyonudur. Adım adım, bir gonyometrik aşamayı hafifçe saptırın ve ardından diğer gonyometrik aşamayı sıfır konumu etrafında hareket ettirin.Osiloskopta herhangi bir değişiklik gözlenmezse, ilk goniometrik aşamayı biraz daha saptırın ve üçgen modülasyon osiloskopta görünür hale gelene kadar bu yinelemeli işlemi tekrarlayın. Aşamaların hareketlerinden sonra sinyalin histerezisi gözlemlerseniz, tüm bileşenlerin düzgün bir şekilde sabitlenip sabitlenmediğini kontrol edin.NOT: Z aşamasının aşağı doğru hareket ettirilmesinden kaynaklanan basınç artışı da yardımcı olabilir. Gözlenen sinyal beklendiği kadar güçlü değilse, geri yansıma etalonun yüzeylerinden birinden veya yansıtma fonksiyonunun periferik zirvelerinden birinden gelebilir. Genel bir kural olarak,% 70’lik bir ışın ayırıcı ve tamamen yansıtıcı bir ayna ile, gözlemlenen tepe yansımaları, etalona verilen optik gücün% 25’i arasındadır. Güçlü bir sırt yansıması gözlendiğinde, osiloskopun çözünürlüğünü ayarlayın ve etalonun yansıtma fonksiyonunun zirvesinin üçgen modülasyon eğimlerinde merkezi olarak oturduğundan emin olun (Şekil 6). Lazerin sıcaklığını, tepe eğimde ortalanana kadar değiştirerek etalonun zirvesini ayarlayın. Gonyometrik aşamaların hafif hareketleriyle üçgen modülasyonun tepe-tepe oranını aynı anda en üst düzeye çıkarırken tepe kuvvetini (minimum voltaj) en üst düzeye çıkarmaya çalışın. Hizalama işlemi tamamlandığında, UV lambasını GRIN lensin yakınına monte edin. 45°’lik bir açıyla kendinden merkezli bir lens yuvası kullanın. Kürlemeyi adım adım gerçekleştirin. İlk olarak, adım 7.4’te zaten uygulanmış olan yapıştırıcıyı kürleyin. Osiloskoptaki yansıtma fonksiyonunu izlemeye devam edin. Kürleme, yapıştırıcının büzülmesi nedeniyle hizalamanın bozulmasına neden olursa, gonyometrik aşamaları hafifçe ayarlayın. 5-10 dakika sonra, UV lambasını kapatın ve GRIN lensin etrafına dokunmadan daha fazla yapıştırıcı uygulayın. Yapıştırıcıyı 5-10 dakika daha UV ışığına maruz bırakın. Hücrenin açılması homojen bir yapıştırıcı tabakası ile tamamen dolana kadar bu adımı tekrarlayın. Son tedaviyi 1 saatten fazla bir süre gerçekleştirin. Yapıştırılmış bileşenlerin düzgün bir şekilde bağlanmasını sağlamak için, tüm kurulumun 1 hafta dinlenmesine izin verin veya mümkünse yapışkan eklemi 60 ° C’de 1 saat boyunca temperleyin. Şimdi, yüksük manşonu kelepçeden çıkarılabilir. Bu nedenle, yaylar tamamen gevşeyene kadar çeviri aşamasını pozitif bir z yönünde hareket ettirin. Ferrule-GRIN lens sistemi üzerinde herhangi bir stresten kaçının; Kelepçeyi açın ve çıkarın. Şimdi, etalon bitmiş ve daha fazla kullanım için hazırdır. Resim 6: Örnek, jenerik osiloskop sinyali. Yeşil renkte, iyi bir hizalama tasvir edilmiştir ve sarı renkte, daha kötü bir hizalama gösterilmiştir. Hizalama ne kadar iyi olursa, üçgen modülasyonun tepe-tepe oranı o kadar yüksek olur ve yansıma zirvesi (vadi) sıfıra doğru o kadar fazla gider. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. 8. Etalon karakterizasyonu Üretilen etalonun değerlendirilmesi için, adım 5’te açıklandığı gibi aynı fiber optik kurulumu kullanın. Lazeri kademeli olarak ve yeterli veri kayıt hızıyla sıcaklık ayarı yapabilen bir ölçüm sistemi kullanın.NOT: Burada FPGA tabanlı bir sistem kullanılmaktadır (bkz. Teorik FSR’yi hesaplayın. Kullanılan lazere bağlı olarak (sıcaklık ayarlama katsayısına bakın), en az iki FSR’ye karşılık gelen bir sıcaklık taraması gerçekleştirin. Sıcaklığı kademeli olarak artırın (~ 0.005 ° C’lik artışlar) ve TEC’in her seferinde 2-3 s daha ölçmeden önce 2-3 sn yerleşmesine izin verin. Verileri herhangi bir sayısal hesaplama programı ile işleyin. Entegre bir tepe noktası bulucu ile herhangi bir sinyal işleme kütüphanesini kullanın. Sonraki iki tepe noktası arasındaki mesafe FSR’yi temsil eder. Zirvenin genişliğini yarı yüksekliğinde değerlendirerek FWHM’yi hesaplayın.NOT: FSR ve FWHM’nin hesaplanması büyük ölçüde veri formatına bağlı olduğundan, burada kod verilmemiştir, ancak talep üzerine yazar tarafından kullanılabilir hale getirilebilir. Lazerin sıcaklık ayarlama katsayısını kullanarak sıcaklığı dalga boyuna dönüştürün. Ölçümlerden FSR’yi ve FWHM’yi hesaplayın (Şekil 7). Üretilen FPE’nin inceliğini aşağıdaki formülle hesaplayın:.

Representative Results

Şekil 7’de görülebileceği gibi, iyi tanımlanmış bir yansıtma fonksiyonuna sahip bir FPE üretilebilir. Şekil 7: Bitmiş FPE’nin ölçülen yansıtma fonksiyonu. FPE’nin yansıtma fonksiyonunu ölçmek için lazerin dalga boyu taramasına karşılık gelen bir sıcaklık taraması yapıldı. Bu, yarım maksimumdaki tam genişlik (FWHM) ve üretilen cihazın serbest spektral aralığı (FSR) gibi metrikleri değerlendirmek için kullanılır. Bağıl yansıma, FPE’yi geçtikten sonra fibere geri yansıyan ışığın göreceli oranını ifade eder. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. FPE’nin ölçülen metrikleri Tablo 1’de listelenmiştir ve aynı özelliklere sahip ideal bir etalonun hesaplanan değerleriyle karşılaştırılmıştır. İdeal bir FPE için formüller giriş bölümünde bulunabilir. Ölçülen İdeal FPE Finesse 12.8 17.1 cesaret 0,0268 mil 0.0234 mil cesaret 0.3441 mil 0.4004 mil Duyarlılık 14 1/nm 21 1/nm Tablo 1: Üretilen FPE etalonunun ölçülen ve hesaplanan metriklerinin karşılaştırılması. Belirlenmiş bir uygulamanın yeteneğini doğrulamak için FPE, ortam havasındaki su buharının PTI ölçümleri için kullanılır. Bu nedenle, 1.364 nm dalga boyuna sahip bir uyarma lazeri, prob lazerine dik olarak hücre içine yönlendirilir. Her iki lazer de FPE içinde kesişir. Uyarma lazeri 125 Hz frekansında sinüzoidal olarak modüle edilir. Prob lazerini FPE’nin en dik eğiminde, sabit akım ile stabilize ederek, sensörün en yüksek hassasiyeti elde edilir. Su buharı ölçümleri için, hücre açık pencerelerle çalıştırılır ve bir referans cihazı tarafından ölçüldüğü gibi 13.762 ppmV konsantrasyonda ortam havasına maruz bırakılır (sıcaklık = 21.4 ° C, basınç = 979.9 hPa, bağıl nem =% 52.2). Sinyal, hızlı bir Fourier dönüşümü (FFT) vasıtasıyla çıkarılır ve Şekil 8’de gösterildiği gibi, uyarma lazeri kapalıyken arka plan sinyaliyle karşılaştırılır. Yaklaşık 5 ppmV (3σ) algılama sınırına karşılık gelen 7.000’den fazla sinyal-gürültü oranı elde edilebilir. Şekil 8: Ortam havasındaki su buharının PTI ölçümleri. Siyah renkte, 125 Hz lazer uyarımlı bir ölçümün FFT sinyali gösterilir. Mavi renkte, uyarılma olmadan arka plan sinyali tasvir edilmiştir. İç kısım, 125 Hz’de ölçülen tepeyi daha ayrıntılı olarak gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Kodlama Dosyası 1: Measurement_cell. SLDPRT. Ölçüm hücresi için CAD dosyası. Hücre, belirli uygulamanın gereksinimlerine uyarlanabilir ve daha sonra 3D yazdırılabilir. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Kodlama Dosyası 2: cap_etalon. SLDPRT. Ölçüm hücresinin içindeki etalonu sabitlemek için CAD dosyası. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Kodlama Dosyası 3: cap_window. SLDPRT. Lazer pencerelerini ölçüm hücresine sabitlemek için CAD dosyası. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Discussion

Burada verilen protokolü takiben üretilen FPE, belirli bir uygulama için optimize edildiğinden, olası uyarlamalar ve kritik adımlar bu bölümde açıklanmaktadır. Her şeyden önce, FPE ve ölçüm hücresi PTI ölçümleri için tasarlanmıştır. Bu nedenle, hücreye bir gaz girişi ve çıkışının yanı sıra prob lazerine dik olan uyarma lazeri için bir kanal eklenir. Hücrenin tüm açıklıkları ya O-halkalar aracılığıyla hava geçirmez hale getirilir ve / veya lazer yayılımına izin vermek için UVFS pencereleri ile kaplanır. Farklı şekilde kullanılırsa, Ek Kodlama Dosyası 1’de verildiği gibi hücre yeniden tasarlanabilir ve belirli bir uygulamaya uyarlanabilir. Adım 1.4’teki iş parçacığı oluşturma işlemi yazdırma sonrası yapılır. İplikler 3D baskılı da olabilir, ancak bunlar hızlı aşınma eğiliminde olduklarından, yalnızca uygun çekirdek delik çapına sahip delikler yazdırılır ve bunlar daha sonra dişli olur.

Adım 2.1’deki ara parçalar için malzeme seçimi çok önemlidir. Ara parçaların paralelliği, etalon aynaların paralelliğini belirler ve bu nedenle inceliği etkiler⁷. Bu çalışmada, Malzeme Tablosunda belirtildiği gibi, ≤5 yay saniyelik bir paralellik ve net diyafram açıklığı üzerinde λ / 10 yüzey düzlüğü ile 1/2 inç UVFS hassas pencere kullanılmıştır. UVFS’nin termal genleşme katsayısı 0.55 x 10⁻⁶/°C’dir. Sıcaklık kararlılığı, örneğin, 0,1 x 10⁻⁶/°C’den daha düşük bir termal genleşme katsayısına sahip Zerodur⁵ ara parçaları kullanılarak daha da artırılabilir; Bununla birlikte, bunun daha yüksek maliyetlerin dezavantajı vardır.

FPE, tamamen yansıtan bir aynanın yanı sıra bir ışın ayırıcı tarafından oluşturulur. Işın ayırıcı, %70’lik bir yansıtıcı yüzeye ve ayrıca yansıma önleyici kaplamalı bir arka tarafa sahiptir. Bu, ışığın etalonun içine ve dışına bağlanmasını sağlar. Ek olarak, ışın ayırıcının substratı, istenmeyen etalon etkilerini önlemek için bir kama tarafına sahiptir. Aynanın arka tarafı da aynı nedenlerle pürüzlenmiştir.

Adım 5.1’de, hizalama işlemini izlemek için optoelektronik kurulum açıklanmaktadır. Kullanılan tüm fiberler FC/APC konnektörlü standart SMF-28 fiberlerdir. PTI için belirlenen uygulama nedeniyle, bu çalışmada dengeli bir fotodetektör kolayca mevcuttu, ancak bu genel olarak gerekli değildir. Bunun yerine geleneksel bir fotodetektör kullanılabilir; Bu durumda, 1 x 2 ataşman değiştirici kullanmak eskidir. Bu değişiklikler, Şekil 5’te gösterildiği gibi kurulumun diğer bileşenlerini etkilemez. Prob lazerinin üçgen akım modülasyonu, adım 5.4’te açıklandığı gibi, bir dalga boyu taramasına karşılık gelir. FPE’nin en az bir yansıtma tepesini süpürmek için yeterli bir akım aralığı seçilmelidir. Bu nedenle, bir FSR temel bir kural olarak hizmet edebilir. İdeal bir FPE’nin FSR’si için hesaplamalar giriş bölümünde bulunabilir. İlgili kılavuzda verilen lazerin akım ayar katsayısı (nm / mA) ile birlikte, bir FSR’yi kapsayan akım aralığı hesaplanabilir. Örnek olarak, bu çalışmada kullanılan lazer, 0.003 nm / mA’lık bir akım ayar katsayısına sahipti ve 1.550 nm dalga boyunda yayıldı. 3 mm ayna aralığına sahip ideal bir FPE’nin beklenen FSR’si (d) yaklaşık 0,4 nm’dir. Bu, 133 mA’lık bir akım ayar aralığı verir.

Bu çalışmada, osiloskopta rahat görüntüleme için modülasyon frekansı 100 Hz’e ayarlandı. İstenilen akım ayar aralığı oldukça geniş olduğundan, kullanılan dedektörün güç sınırları içinde kalmak için sabit fiber zayıflatıcı kullanılabilir. Zayıflatıcı, izolatörden hemen sonra monte edilebilir.

Adım 6 ve adım 7’de kullanılan UV kürleyici yapıştırıcı, lazer ışığına karşı şeffaftır ve kırılma indisi 1.56’dır. Hizalama işlemi, adım 7.1’de açıklandığı gibi, mevcut fotodetektöre bağlıdır. Bu kurulumda kullanılan dengeli dedektör, negatif voltajlı bir “Sinyal” çıkışı üretir. Genellik nedeniyle, adım 7.10’un açıklaması için ve Şekil 6’da pozitif bir voltaj çıkışı varsayılmaktadır. İyi hizalanmış bir etalon için, yansıma zirvesi sıfıra doğru giderken, üçgen fonksiyon tepe-tepe oranını artıracaktır.

Adım 8.1’deki etalon karakterizasyonu için sayısal hesaplama yazılımı kullanılır (bkz. Her sıcaklık adımı için ölçülen voltaj, Şekil 7’de gösterildiği gibi ortalaması alınır ve çizilir. Sıcaklık adımlarını dalga boyu adımlarına dönüştürmek için, prob lazerinin sıcaklık ayarlama katsayısı kullanılır. Sinyal analizi kütüphaneleri, bu amaçla kullanılabilecek entegre pik bulma algoritmalarına sahiptir. Veri analizi büyük ölçüde veri formatına bağlı olduğundan, burada kod sağlanmamıştır, ancak talep üzerine sorumlu yazar tarafından kullanılabilir hale getirilebilir.

Burada sunulan imalat tekniğinin olası bir sınırlaması, değişen ortamlarda termal ve mekanik kararlılıktır. Bu öğretim makalesinin kapsamı, laboratuvar uygulamaları için FPE’lerin düşük maliyetli prototiplenmesi olduğundan, burada mekanik ve sıcaklık kararlılığı ile ilgili herhangi bir test verilmemiştir. FPE mobil uygulamalar için veya değişen ortamlarda kullanılıyorsa, fiber-GRIN lens sistemini etalona göre mekanik olarak stabilize etmek için ek önlemler alınmalıdır.

Bir FPE’yi üretmek ve karakterize etmek için yeni bir yöntem, her fotonik laboratuvarında bulunan standart optik bileşenlerle birlikte gösterilmektedir. Sunulan FPE, yaklaşık 15 ppmV’luk bir inceliğe ve yaklaşık 5 ppmV su buharını tespit etmek için yeterli bir hassasiyete sahiptir. PTI için sunulan uygulamanın yanı sıra, bu FPE, tahribatsız muayene 23, kırılma indisi^{ölçümleri 24,25} veya higrometreler ²⁶ alanında yaygın olarak uygulanan optik mikrofonlar ²⁰ gibi uygulamalarda kullanılabilir.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Burada sunulan çalışma, FFG tarafından finanse edilen “Yeşil Algılama” projesi ve NATO SPS programı “KBRN olaylarını tespit etmek için Fotonik Nano Parçacık Sensörleri” çerçevesinde yürütülmüştür. Çalışma, TU Graz Açık Erişim Yayın Fonu tarafından da desteklendi.

Materials

Auto-Balanced Photoreceiver Nirvana	New Focus, Inc.	2017	Balanced Photodetector
Benchtop laser diode/TEC controller, 1A/96 W	Thorlabs	ITC4001
Butterfly laser diode mount	Thorlabs	LM14S2
Clamping fork	Thorlabs	CF175
compactRIO	National Instruments		For data aquisition
Dust remover	RS Components	168-1644
FC/APC to FC/APC Single L-Bracket Mating Sleeve	Thorlabs	ADAFCB3	Multiple needed
Fiber cleaning fluid	Thorlabs	RCS3
Fiber optic SM circulator	AFW technologies	CIR-3-15-L-1-2
Fiber optic SM coupler 1 x 2, 90/10	AFW technologies	FOBC-1-15-10-L-1-S-2	Only if balanced photodetector is used
Fiber optic SM isolator	AFW technologies	ISOD-15-L-1-2
Fiber optic storage reels	Thorlabs	FSR1	Multiple needed
Fixed fiber optic attenuator	Thorlabs	FA15T-APC	Different attenuation levels used
GRIN/Ferrule Sleeve, 1.818 mm Internal Diameter, 10 mm Length, Borosilicate Glass	Thorlabs	51-2800-1800	Fiber-GRIN-lens system
GRIN Lens, Ø1.8 mm, 0.23 Pitch, 8°, 1560 nm Design Wavelength, AR Coated: 1250 – 1650 nm	Thorlabs	GRIN2315A	Fiber-GRIN-lens system
Handheld UV-LED lamp	RS Components	220-6819	Lamp for curing the adhesive
High precision stage and base	Newport	9062-X-M	Three nedded
Hose conector	RS Components		M5 threaded
Large Goniometer, 44.5 mm Distance to Point of Rotation, ±5°, Metric	Thorlabs	GNL18/M	Two needed
L-Bracket Mating Sleeve	Thorlabs	ADAFCB3
Magnetic button clamps	Thorlabs	BM075	Multiple needed
Micrometer screw	Newport	9355	Three nedded
MIL-A-3920 Optical Adhesive with Resiliency, 1 oz.	Thorlabs	NOA61	UV-curing adhesive
Mounting Base, 50 mm x 75 mm x 10 mm	Thorlabs	BA2/M
O-Rings	Haberkorn		Sizes given in text
Passive component fiber tray	Thorlabs	BFCT	Multiple needed
Pedestal base adapter	Thorlabs	BE1
Pigtailed Ferrule, Ø1.8 mm, 8°, FC/APC, AR Coated: 1310/1550 nm	Thorlabs	SMPF0115-APC	Fiber-GRIN-lens system
Post holder	Thorlabs	PH30/M
Post-Mountable Ø2.5 mm Ferrule Clamp, M4 Tap	Thorlabs	FCM/M
Python	Python	3.9	Numerical data analysis software
Right-angled-bracket	Newport	9062-A-M
Self-centering lens mount	Thorlabs	SCL03
Silberschnitt 3001	Bohle	3001	Glas cutter set
SM1-threaded standard cage plate	Thorlabs	CP33/M
UV-curing device	Formlabs	Form Cure
1550 nm 20 mW butterfly DFB laser diode	AeroDiode	1550LD-5-0-0-2
3D-printer	Formlabs	3+
Ø1/2" UVFS Broadband Precision Window, Uncoated, t = 3 mm	Thorlabs	WG40530	Spacers
Ø1/2" Broadband Dielectric Mirror, 1280 – 1600 nm	Thorlabs	BB05-E04	Mirror
Ø1/2" 70:30 (R:T) UVFS Plate Beamsplitter, Coating: 1.2 – 1.6 µm, t = 3 mm	Thorlabs	BST06	Beamsplitter

References

Vaughan, M. . The Fary-Pérot Interferometer. History, Theory, Practice, and Applications. , (1989).
Liu, M., Chao, X., Ye, Z. Transmitting intensity distribution after a Gaussian beam incidenting nonnormally on a wedged Fabry-Pérot cavity. Optik. 119 (14), 661-665 (2008).
Ismail, N., Kores, C. C., Geskus, D., Pollnau, M. Fabry-Pérot resonator: Spectral line shapes, generic and related Airy distributions, linewidths, finesses, and performance at low or frequency-dependent reflectivity. Optics Express. 24 (15), 16366-16389 (2016).
Eklund, E. J., Shkel, A. M. J. Factors affecting the performance of micromachined sensors based on Fabry-Perot interferometry. Journal of Micromechanics and Microengineering. 15 (9), 1770-1776 (2005).
Rees, D., Fuller-Rowell, T. J., Lyons, A., Killeen, T. L., Hays, P. B. Stable and rugged etalon for the Dynamics Explorer Fabry-Pérot interferometer. 1: Design and construction. Applied Optics. 21 (21), 3896-3902 (1982).
Killeen, T. L., Hays, P. B., Kennedy, B. C., Rees, D. Stable and rugged etalon for the Dynamics Explorer Fabry-Pérot interferometer. 2: Performance. Applied Optics. 21 (21), 3903-3912 (1982).
Marques, D. M., Guggenheim, J. A., Munro, P. R. T. Analysing the impact of non-parallelism in Fabry-Pérot etalons through optical modelling. Optics Express. 29 (14), 21603-21614 (2021).
Marques, D. M., et al. Modelling Fabry-Pérot etalons illuminated by focussed beams. Optics Express. 28 (5), 7691-7706 (2020).
Islam, M. R., Ali, M. M., Lai, M. -. H., Lim, K. -. S., Ahmad, H. Chronology of Fabry-Perot interferometer fiber-optic sensors and their applications: A review. MDPI Sensors. 14 (4), 7451-7488 (2014).
Preisser, S., et al. All-optical highly sensitive akinetic sensor for ultrasound detection and photoacoustic imaging. Biomedical Optics Express. 7 (10), 4171-4186 (2016).
Chen, J., et al. Micro-fiber-optic acoustic sensor based on high-Q resonance effect using Fabry-Pérot etalon. Optics Express. 29 (11), 16447-16454 (2021).
Bialkowski, S. E., Astrath, N. G. C., Proskurnin, M. A. . Photothermal Spectroscopy Methods. , (2019).
Campillo, A. J., Petuchowski, S. J., Davis, C. C., Lin, H. -. B. Fabry-Pérot photothermal trace detection. Applied Physics Letters. 41 (4), 327-329 (1982).
Breitegger, P., Lang, B., Bergmann, A. Intensity modulated photothermal measurements of NO2 with a compact fiber-coupled Fabry-Pérot interferometer. MDPI.Sensors. 19 (15), 1424 (2019).
Waclawek, J. P., Kristament, C., Moser, H., Lendl, B. Balanced-detection interferometric cavity-assisted photothermal spectroscopy. Optics Express. 27 (9), 12183-12195 (2019).
Pevec, S., Donlagic, D. Miniature all-fiber Fabry-Pérot sensor for simultaneous measurement of pressure and temperature. Applied Optics. 51 (19), 4536-4541 (2012).
Dudzik, G., Krzempek, K., Abramski, K., Wysocki, G. Solid-state laser intra-cavity photothermal gas sensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 328, 129072 (2021).
Chen, J., et al. Micro-fiber-optic acoustic sensor based on high-Q resonance effect using Fabry-Pérot etalon. Optics Express. 29 (11), 16447-16454 (2021).
Hälg, B. A silicon pressure sensor with a low-cost contactless interferometric optical readout. Sensors and Actuators A: Physical. 30 (3), 225-230 (1992).
Fischer, B. Optical microphone hears ultrasound. Nature Photonics. 10 (6), 356-358 (2016).
Waclawek, J. P., Bauer, V. C., Moser, H., Lendl, B. 2f-wavelength modulation Fabry-Pérot photothermal interferometry. Optics Express. 24 (25), 28958-28967 (2016).
Chen, J., et al. Acoustic performance study of fiber-optic acoustic sensors based on Fabry-Pérot etalons with different Q factors. MDPI Micromachines. 13 (1), 118 (2022).
Meyendorf, N., Ida, N., Singh, R., Vran, J. . Handbook of Nondestructive Evaluation 4.0. , (2022).
Kim, Y. J., Celliers, P. M., Eggert, J. H., Lazicki, A., Millot, M. Interferometric measurements of refractive index and dispersion at high pressure. Scientific Reports. 11, 5610 (2021).
Stollberger, W. F. Single particle photothermal interferometry. Technical University Graz. , (2022).
Radeschnig, U., Bergmann, A., Lang, B. Flow-enhanced photothermal spectroscopy. MDPI Sensors. 22 (19), 7148 (2022).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Tanzer, M., Lang, B., Bergmann, A. Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-Pérot Etalon. J. Vis. Exp. (192), e65174, doi:10.3791/65174 (2023).

Automatically Generated