Что может стать причиной периодической автокорреляционной фу

[Apprenticez]

Доброго времени суток,
У меня есть проблема с системой ОКТ, которую я пытаюсь поднять .

Установка представляет собой интерферометр Майкельсона с зеркалами в зондирующем и опорном плечах.
В качестве источника излучения используется мощный (до 150 мВт) лазерный диод с длиной волны 639 нм, работающий в непрерывном режиме с длиной когерентности ~ 150 микрон.
После лазера стоит делитель пучка - неполяризационная призма-куб (50%/50%).
Зеркало в опорном плече модулируется пьезоэлементом (2.3 кГц, ~ 375 нм амплитуда).

После совмещения зондирующего и опорного пучков для регистрации сигнала используется высокоскоростной фотодетектор, подключенный к осциллографу с нагрузкой 50 Ом.
использовался фотодетектор Thorlabs DET36A/M (время нарастания ~ 14 нс, 350-1100 нм измерительный диапазон, 13 мм^2 активная площадь).

В идеале интерференция должна происходить только при одном положении опорного зеркала. В случае интерференции на экране осциллографа я вижу повторяющиеся 6-8 гармонических колебаний интенсивности (зеркало движется вперед и назад) с доплеровской частотой.
Проблема в том, что в реальности я вижу повторяющуюся целую интерференционную картину (автокорреляционную функцию) ~ каждые 8.8 мм (положение опорного зеркала 0 мм, 8.8 мм, 17.6 мм и т.д.). Амплитуда доплеровских колебаний на экране осциллографа почти одинаковая.

Подскажите, пожалуйста, в чём может быть проблема? Заранее огромное спасибо!

[Alex-Yu]

Apprenticez в сообщении #781896 писал(а):

В идеале интерференция должна происходить только при одном положении опорного зеркала.

Это еще с какой такой радости??? Вот если бы свет был белый, немонохроматический... Между прочем, есть такая теорема, Винера-Хинчина называется. Никогда не слышали? А зря!

Дальше извольте додумать самостоятельно. Сделанных намеков впролне достатчно.

[Apprenticez]

Во-первых, не надо хамить.
Во-вторых, я мог сбить с толку названием. Используя зеркала, я получаю коррелятор первого порядка.
В-третьих, потрудитесь почитать повнимательнее. Длина когерентности указана выше. 150 микрон.
Распределение интенсивности в этом случае можно описать как гауссову огибающую с полушириной, близкой к длине когерентности, и модулированную колебаниями с доплеровской частотой.
Никакой интерференции за пределами длины когерентности быть не должно.

[Alex-Yu]

Apprenticez в сообщении #781939 писал(а):

Во-первых, не надо хамить.
Во-вторых, я мог сбить с толку названием. Используя зеркала, я получаю коррелятор первого порядка.
В-третьих, потрудитесь почитать повнимательнее. Длина когерентности указана выше. 150 микрон.
Распределение интенсивности в этом случае можно описать как гауссову огибающую с полушириной, близкой к длине когерентности, и модулированную колебаниями с доплеровской частотой.
Никакой интерференции за пределами длины когерентности быть не должно.

Пардон, днействительно невнимательно прочитал. Думал студент нерадивый... А многократные переотражения от граней призмы-куба быть не могут? Тогда АКФ из одного гауссиана превратится в набор гауссианов. Ну зеркала у Вас, надо думать, "правильные" с напылением снаружи...

[Apprenticez]

Alex-Yu в сообщении #782002 писал(а):

А многократные переотражения от граней призмы-куба быть не могут?

Я тоже сначала на призму думал. Но получал похожее и со светоделительной пластиной. Более того, интенсивность должна прилично меняться от АКФ к АКФ. А этого не происходит.
Зеркала алюминиевые, сложно перепутать.

Это просто мистика какая-то. Либо дело в фотодетекторе, либо в лазере.
Но и то, и другое очень маловероятно.

[Alex-Yu]

Apprenticez в сообщении #782010 писал(а):

Более того, интенсивность должна прилично меняться от АКФ к АКФ.

Ну если паразитное отражение (слабое) назад в лазер, то там усилится. Нет подходящего расстояния где бы такое могло случиться? И на счет лазера. Длина когерентности 150 мк? Без повторений? Это какая же должна быть длина резонатора этого лазера? Много меньше 75 мк (причем оптических)... А так бывает? Это именно вопрос, я не знаю как детально устроены нынче полупроводниковые лазеры. Фотоприемник, вроде, не проходит. Он же после всех этих интерференционных "штучек"...

[Apprenticez]

Назад в лазер не подходит, слишком далеко.
Не могу сказать, как именно устроен лазер, но вот что сам производитель приводит (iBeam): http://www.toptica.com/applications/sci ... ntrol.html
Думаю что больше про устройство лазера я у них не узнаю.

[Alex-Yu]

Apprenticez в сообщении #782014 писал(а):

но вот что сам производитель приводит

Ну производитель... Мало ли что он скажет. Произодители (даже очень "приличные") так часто гонят полную пургу... Они, кстати, прямо выражают длину когерентности через ширину спектра. Что неверно, если АКФ сложная, например набор нескольких "импульсов". В таком случае ширина спектра будет определяться длиной одного импульса. И ничего не будет говорить о всем интервале занятом "импульсами".

Вообще, в принципе, Вы фактически и померили АКФ и выяснили что она сложная. Если, конечно, нет другой ошибки. Лазер дорогой и всего один? А то бы разломать и посмотреть как устроен....

Кстати, выходное окошко есть? По масштабу как раз похоже на переотражения в окошке (толщина стекла) . Наискосок окошко ставить надо...

[Xey]

Apprenticez в сообщении #781896 писал(а):

в реальности я вижу повторяющуюся целую интерференционную картину

Это нормально. Полупроводниковый лазер излучает пачку когерентных линий . Усложнением резонатора можно выделить одну линию, но для широкого потребителя это не нужно. Пачка линий ничего похожего на источник некогерентного теплового излучения не имеет .

Это в тепловом белом свете картинка сначала расползается из-за различия длин волн, а потом уже она не может появиться из-за нехватки длины когерентности. У лазера линии когерентны, поэтому при некоторой разности хода картинка размывается , а потом снова появляется.

-- Ср окт 30, 2013 13:25:43 --

Apprenticez в сообщении #781896 писал(а):

Зеркало в опорном плече модулируется пьезоэлементом (2.3 кГц, ~ 375 нм амплитуда).
...
на экране осциллографа я вижу повторяющиеся 6-8 гармонических колебаний интенсивности (зеркало движется вперед и назад)

6-8 полос это от смещения зеркала керамикой ( наверно получается меньще 375 нм).
При перемещении зеркала "руками" эти 8 полос должны быть то хорошо видны, то исчезать .

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #782012 писал(а):

Это какая же должна быть длина резонатора этого лазера? Много меньше 75 мк (причем оптических)... А так бывает? Это именно вопрос, я не знаю как детально устроены нынче полупроводниковые лазеры.

Для полупроводниковых - запросто. Размеры полупроводниковых features, создаваемых современными технологиями, порядка 10-100 нм и по горизонтали, и по вертикали. Всё, что крупнее, - можно, этот масштаб будет задавать точность изготовления.

[Apprenticez]

Выяснил у производителя, что лазер многомодовый (продольные моды). Но одна TEM00 мода.
Из-за этого появляется дополнительная набивка в корреляционной функции.
Но это никак не объясняет то, почему я вижу интерференцию за пределами длины когерентности.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #782197 писал(а):

Для полупроводниковых - запросто. Размеры полупроводниковых features, создаваемых современными технологиями, порядка 10-100 нм и по горизонтали, и по вертикали. Всё, что крупнее, - можно, этот масштаб будет задавать точность изготовления.

И снять с такой "беды" 150 мВт излучения? Сомневаюсь я что-то...

-- Ср окт 30, 2013 20:58:49 --

Apprenticez в сообщении #782228 писал(а):

Выяснил у производителя, что лазер многомодовый (продольные моды). Но одна TEM00 мода.

Продольные моды и поперечные (в частности TEM00) --- это абсолютно разные вещи. Лучше бы Вы у него выяснили, какая длина резонатора. А то видел я лазер, гелий-неоновый, (и даже работал с ) вполне себе с модой TEM00 и длиной резонатра под метр. В таком лазере длина когерентности (если брать всю АКФ, а не только один "пик") ну никак не может быть меньше метра и даже нескольких. В принципе не может.

-- Ср окт 30, 2013 20:59:38 --

Apprenticez в сообщении #782228 писал(а):

Но это никак не объясняет то, почему я вижу интерференцию за пределами длины когерентности.

Это смотря что называть "длиной когеррентности" Или длину одного "пика" когеррентности, или длину всей многопиковой АКФ. Откуда известно, что 150 мк односится ко всей длине, а не к одному пику? Особенно если учеть то, что пишет производитель (он связывает длину когеррентности с шириной частотного спектра, тогда и длина когеррентности -- длина одного пика).

[Apprenticez]

Alex-Yu в сообщении #782242 писал(а):

Это смотря что называть "длиной когеррентности" Или длину одного "пика" когеррентности, или длину всей многопиковой АКФ.

Уже наехал на них по этому поводу. Жду ответа.

-- 30.10.2013, 18:43 --

Alex-Yu в сообщении #782242 писал(а):

Особенно если учеть то, что пишет производитель (он связывает длину когеррентности с шириной частотного спектра, тогда и длина когеррентности -- длина одного пика).

Так и есть. Но ИМХО это не совсем верно или совсем не верно. Трюкачи.

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #782242 писал(а):

И снять с такой "беды" 150 мВт излучения? Сомневаюсь я что-то...

Может, поперечные размеры большие. Впрочем, понятия не имею о количественных оценках.

[Alex-Yu]

Apprenticez в сообщении #782246 писал(а):

Так и есть. Но ИМХО это не совсем верно или совсем не верно.

Когда верно, когда не верно... Всяко может быть. В любом случае надо выяснить в каком смысле длина когеррентности. Практически любые слова могут иметь разный смысл. И будет в одном смысле верно, в другом -- неверно.

Конечно, "многоимпульсность" АКФ можно увидеть спектральным прибором. Но тут вопрос в разрешении. Даже очень хороший (!) решеточный спектрометр дает разрешение порядка одного обратного сантиметра. Здесь не хватит. Так что нужно очень-очень хороший решеточный спектрометр. Если такие вообще есть. А с Фабри-Перо -- там будут другие проблемы. В принципе, то, что Вы делаете, тоже есть некая спектроскопия, именно фурье-спектроскопия.