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Submitted on 1 Jan 1965
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Synchronisation d’un interféromètre Fabry-Perot pour l’infrarouge (5,5µ à 8,5µ) et d’un spectromètre à réseau
D. Laplaze, A.M. Vergnoux
To cite this version:
D. Laplaze, A.M. Vergnoux. Synchronisation d’un interféromètre Fabry-Perot pour l’infrarouge (5,5µ à 8,5µ) et d’un spectromètre à réseau. Journal de Physique, 1965, 26 (4), pp.167-170.
�10.1051/jphys:01965002604016700�. �jpa-00205946�
167.
SYNCHRONISATION D’UN INTERFÉROMÈTRE FABRY-PEROT POUR L’INFRAROUGE (5,503BC A 8,503BC)
ET D’UN SPECTROMÈTRE A RÉSEAU (1)
Par M. D. LAPLAZE et Mlle A. M. VERGNOUX, Département de Physique Cristalline. Faculté des Sciences, Montpellier.
Résumé. - Afin d’améliorer les performances d’un spectromètre à réseau, nous lui avons adjoint un interféromètre Fabry-Perot, fonctionnant entre 5,5 03BC et 8,5 03BC. Nous avons construit
un entrainement mécanique permettant de synchroniser le balayage de l’interféromètre et le défi-
lement des longueurs d’onde du prémonochromateur quelle que soit la résolvance choisie dans un
large domaine. (L’ordre d’interférence pouvant varier dans le rapport de 1 à 6). Nous avons ana- lysé, avec cette chaine, une bande de vibration-rotation de l’eau vers 7,5 03BC et nous avons obtenu
un gain de 4 à 5 sur le produit L. R.
Abstract. - In order to improve the performance of a grating spectrometer, we have added a
Fabry-Perrot interferometer used from 5,5 03BC to 8,5 03BC. We have built a mechanical system to synchronize both the sweeping of the interferometer and the wavelength-pass of the grating spectrometer, for any resolving power, chosen in a wide region (the interference order can varied in the ratio from 1 to 6). We have analysed with this arotational-vibrational band of water-vapour
about 7.5 03BC, and we have oblained a gain between 4 and 5 for the product L.R.
PHYSIQUE 26, 1965,
Nous avons cherche a am6liorer localement le
produit Luminosite X R6solvance d’un spectro-
m6tre a reseau qui existait au laboratoire, en pIaçant 6 la suite de ce prémonochromateur un
interféromètre Fabry-Perot.
L’interféromètre fonctionne entre 5,5y et 8,5lJ..
Il a ete construit par Le Toullec [1] qui a effectue
les premiers tests. Toutefois, nous avons dû modi- fier les dispositifs de r6glages afin de rendre
1’appareil plus maniable (reduction de la duree des
r6glages ; augmentation de la finesse limite).
Description et quality de I’interMromMre. - L’interféromètre est constitue par deux disques de
fluorine polis à À/30. Ces disques de 6 cm de dia-
metre sont recouverts en leur centre d’une couche mince de tellure, opaque dans le visible, de diametre 5 cm et d’epaisseur optique ne = 1,77V.. Ce rev6-
tement quart d’onde pour la longueur d’onde 7,ill- pr6sente un pouvoir réflecteur maximum de 80 % qui varie assez peu dans toute 1’etendue utile
(de 5,5y a 8,5y).
Nous pourrions am6liorer ce pouvoir réflecteur,
en fabriquant des rev6tements multicouche, mais
nous aurions alors une diminution rapide de
1’etendue spectrale dans laquelle l’interféromètre
peut fonctionner.
Le pourtour de chacune de ces lames est semi- aluminé. On a ainsi une couronne transparente au
visible qui permet les r6glages de parallelisme. Nous
utilisons trois dispositifs de r6glage de precision
croissante. Les supports sur lesquels sont fix6es les lames, sont plaques sur trois points d’appui. L’un
(1) Communication presentee a la reunion des Groupes Optique, Spectroscopie et Physique du Solide de la Société
Française de Physique a Dijon les 30 avril,1er et 2 mai 1964.
est fixe, les deux autres mobiles, sont situ6s sur
des axes rectangulaires. Le r6glage grossier fonc-
tionne avec des vis servant de poussoir et des
ressorts de rappel ; le r6glage moyen utilise des vis
différentielles ; pour le r6glage fin, on se sert de la
deformation d’un ressort plat qui pousse la lame de fluorine.
L’ensemble de l’appareil est port6 par un socle.
La lame I est’solidaire de ce socle. La lame I I est port6e par un chariot qui peut se d6placer le long
d’une glissi6re au moyen d’une vis. On a ainsi des
FiG. 1. - I : Lame de fluorine I. - II : : Lame de fluo- rine III. - 1 : socle. - 2 : chariot. - 3 : glissi6re. -
4 : vis deplacant le chariot. - 5 : vis de balayage. -
6 : r6glage grossier. - 7 : r6glage moyen. - 8 : ré-
glage fin.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01965002604016700
168
variations d’épaisseur de quelque 1/100 de mm à
12 mm permettant de faire varier la r6solvance de
1’appareil (fig. 1).
Le deuxi6me dispositif de variation d’epaisseur permet le balayage. La lame I est coll6e sur un support de verre, 6vid6 pour le passage du faisceau
infrarouge et cette lame pr6sente un petit angle
avec la face travaill6e optiquement du support de
verre. En dépIaçant parallelement a elle-meme la lame de verre, on provoque une faible variation
d’épaisseur. Son amplitude est de 25u et permet d’explorer 7 ordres a 7j (fig. 2).
FIG. 2. - Principe du balayage.
L’interféromètre Fabry-Perot est place a la suite
du spectrom6tre a r6seau. Le systeme de conju- gaison optique est le suivant :
Prisme s6parateur d’ordre -->. Lames interf£rom£triques
Fente de sortie Diaphragme isolateur
En choisissant une épaisseur optique tres faible de l’interf6rom6tre (k aux environs de trente)
nous pouvons consid6rer la fente du spectrometre
comme monochromatique et enregistrer la fonc-
tion d’appareil. On peut constater (fig. 3), au
cours d’un balayage, que l’intensit6 des anneaux est parfaitement conserv6e et que leur distance,
ainsi que leur largeur a mi-hauteur, sont tr6s reproductibles.
La finesse r6flectrice est de l’ordre de 10, la
finesse enregistree des anneaux de 8,5, leur contraste
d’environ 50. Ceci conduit a une finesse limite de 13.
Atude de la synchronisation. - Les conditions de fonctionnement exigent un tres bon filtrage.
l,’interf6rom6tre ne doit d6couper qu’un seul
anneau dans la bande passante triangulaire du pr£monochromateur. Pour explorer le spectre, la
bande passante et I’anneau doivent se d6placer 4 la
meme vitesse en longueur d’onde, le maximum de 1’anneau restant au sommet du triangle.
Nous voulons pouvoir explorer une region quel-
conque dans l’intervalle de fonctionnement quelle
que soit la r6solvance choisie dans les limites im-
pos6es. Ces limites sont telles que 1’ordre d’inter- férence k varie dans 1 e rapport de 1 a 6.
Si e designe 1’epaisseur optique du F-P au d6but
de l’exploration ; k l’ordre d’interférence; À la longueur’d’onde au d6but de 1’exploration ; A la
fin de 1’exploration ; v ]a vitesse de variation
d’6paisseur du F-P; fi le temps d’exploration ;
on a :
Le defilement des longueurs d’onde du pr6mono-
chromateur peut etre considere comme une fonction
lin6aire du nombre de tours de la vis d’entrat- nement du reseau pour de petits intervalles Da.
FIG. 3.
Pour que les conditions pr6c6dentes soient veri- fi6es, il faut ajuster pour un intervale Ax antour de À donne, et pour une r6solvance choisie (e et k fixes) le rapport des vitesses d’entrainement du
prémonochromateur et de variationld’6paisseur
de l’interf6rom6tre.
L’entrainement construit (fig. 4) permet d’avoir
trois vitesses AX/T fixes pour le pr6monochro-
mateur au moyen des r6ducteurs interchangeables R1, R2 et R2. Nous pouvons associer a chacune de ces trois vitesses, grace a deux rapports de la
boite B, deux valeurs fixes de v. Nous avons ainsi
6 rapports de vitesses fixes.
FIG. 4. - M1 : moteur synchrone. - M2 : moteur a courant continu. - Cl, C2 : couronnes du différentiel. - S : satellite. - B : boite a deux vitesses. - Vfp : entrai-
nement FP. - Rl, R2, R3 : reducteurs. - Vs : entrat-
nement spectrom6tre.
Pour que toutes les valeurs de k, choisie dans les limites pr6c6dentes, soient utilisables, nous devons pouvoir faire varier v afin que le produit v X y/AX
soit continuellement variable entre les 6 valeurs fixes. Nous utilisons pour cela un moteur a courant continu dont la vitesse est r6glable par un poten-
tiom6tre. Ce moteur agit sur 1’entrainement du
Fabry-Perot par l’interm6diaire d’un différentieI.
II permet de retrancher ou d’ajouter un petit
nombre de tours/minute (au maximum 80) a la
vitesse impos6e a C 2(480 t/mn) par le moteur
synchrone. Ceci nous garantit pour v une precision superieure a 1 % et par consequent un 6cart
inferieur a 1/20e d’anneau pour tout le balayage,
si nous admettons une incertitude de 5 % sur la
détermination de la vitesse du moteur a courant continu.
A partir de calcul precedent et pour le reseau
utilise, nous avons dress6 un tableau donnant en
fonction de la r6solvance choisie les vitesses rela- tives et les largeurs de fentes du pr6monochro-
mateur pour toutes les regions.
La synchronisation qui s’est r6v6l6e tres correcte est facilement controlable a chaque experience.
Utilisation de la chaine Réseau-Interféromètre.
- A 1’aide de cette chatne nous avons analyse une
bande de vibration-rotation de la vapeur d’eau
vers 7,5u.
Les reproductions des enregistrements suivant
donnent la bande :
a) avec le reseau seul ;
b) avec la chaine, pour une epaisseur de.l’inter- féromètre de : 2,7 mm ;
c) avec la chaine, pour une épaisseur de l’inter- féromètre de : 3,6 mm (fig. 5).
FIG. 5.
En comparant les enregistrements a et b, on peut constater : une separation meilleure des pics I
et II ; dans le pic II l’apparition de bandes"suppl6-
mentaires III, II2, II3, II4.
Sur 1’enregistrement c, il apparait de nouveaux details, parfaitement reproductibles et distant de 0,2 cm-1 tels que d.
170
Le gain ainsi obtenu sur le produit Luminance
X Resolution est environ 4 a 5.
Nous pr6voyons d’utiliser 1’interf erometre avec un reseau fonctionnant dans un ordre plus élevé
afin d’ameliorer encore ses performances et, d’autre
part, d’utiliser la deuxieme region de reflexion
maximum des lames de 2,7y a 4u..
Nous comptons nous servir de cette chaine pour
analyser des effets de double phonon dans les
cristaux.
BIBLIOGRAPHIE [1] LE TOULLEC, Thèse, Étude des conditions de réali-
sation d’un interféromètre Fabry-Pérot pour l’infra- rouge.
[2] CHABBAL, Thèse, Rev. Opt., 1958, 37, n° 2-7, 10-11.
[3] VERGNOUX (Mlle A. M.) et DELOUPY (C.), Rev. Opt., 1957, 36, n° 1 ; 1958, 37, n° 3.
[4] J. Physique Rad., Colloque International sur les Progrès
récents en Spectroscopie Interférentielle, 1958, 19,
n° 3.
INFORMATIONS
International conference on crystal growth. - Une
reunion internationale sur la croissance des cristaux se
tiendra a Boston, Massachusetts (U. S. A.). Les sujets
etudies comprendront :
1. Les mécanismes moléculaires de cristallisation. - 2. La croissance des cristaux métalliques et de semiconducteurs. - 3. La croissance des cristaux non metalliques. - 4. Les techntques. - 5. Les propriétés li6es aux paramitres de croissance.
Seules, les communications acceptees par les rapporteurs pourront etre presentees. Le compte rendu en sera publie
dans un numero special de INTERNATIONAL JOURNAL OF THE PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS. Les titres des communications devront etre proposes avant le 1er sep-
tembre 1965, les resumes fournis avant le ler f6vrier 1966.
La reunion, organis6e par le Air-Force Cambridge Labo-
ratory, sera pr6sid6e par le Dr M. Schieber, du M. I. T.
Magnet Laboratory.
Pour tous renseignements, s’adresser :
Conference Secretary, International Conference on
Cristal Growth, 4 Acorn Park, Cambridge, Massachussets
(U. S. A.).
Seiz!6me reunion annuelle de la Societe de Chimie-
Physique. - La Societe de Chimie-Physique consacrera
sa seizieme reunion annuelle a une discussion sur le sujet
suivant :
Rayonnements stimulés et processus moléculaires.
La reunion aura lieu a Paris, du 31 mai au 3 juin 1965.
Pour tous renseignements, s’adresser au Professeur Guy Emschwiller, Secretaire General de la Societe de Chimie-
Physique, 10, rue Vauquelin, Paris (5e).
