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Report
世界のFabry Perot Filters
19-Jul-2013
NAGATA
動作原理
反射面距離 ds
ds
2つの反射面の間での多重反射による波面の干渉作用。
Ra
a
Tb
Direction of
incident light
Fresnelの公式にしたがって入射、透過、反射の振幅を計
算できる。N番目の反射と、N+1番目の反射の間の漸化
式を解く(多層膜と同じ)。
透過率、片面の反射率と透過率を用いて、全体の透過
率は以下の式で与えられる。
s
Rb
b
Ta
ns
Snelの法則から、エタロンへの入
射角度は以下で与えられる
sin   n s sin  s
 = (2πnsds coss)/
1/ 2


4( R a Rb )
2 a  b
T 
1

sin
(


)

1/ 2 2 
1/ 2 2
2
[1  ( R a R b ) ] 
[1  ( R a R b ) ]

T a Tb
両面の反射率が同じときは以下になる。
T 
Ts
2
1
(1  R s ) 1  [ 4 R s /( 1  R s ) ] sin
2
屈折率が大きいと、入射角度の依存性を抑えることができることが、液晶の利点。
2
2

1
透過率プロファイル
位相差の波長依存性から、
sin
を満たすときに、透過率が極大になる。
Nは次数。
  0,
FSR ≈ λ2 /(2nsds) .
隣り合うピークの間隔。実用
的には広いほうがよいく空気
エタロンが有利。ただし入射
角度による波長のずれから
は、結晶が有利。
100
F re e S p e c tra l R a n g e
M a x im u m T ra n s m itta n c e
FSR
T m ax
80
Transm ittance (%)
  n
F u ll W id th H a lf M a x im u m
FW HM
60
F = FSR / FWHM =  Rs1/2 / (1-Rs) .
40
0 .4 2 m m E ta lo n
Fines:FSRとFWHMの比。実用的
には、FSRが大きく、FWHMが小
さいものがよい。
M in im u m T ra n s m itta n c e
20
T m in
0
630.0
630.2
W a ve le n g th (n m )
630.4
Fabry-Perotの例
空気エタロンは、旧Queensgate社が開発して
いた。現在は。。。
宇宙用として開発した口径38mmのエタロン
LiNbO3を用いた結晶式エタロンは、CSIRO
が現在も開発と販売をしている。FSRと応答
特性のよいフィルタのために、結晶の基礎
研究もおこなわれている。
SMART用の口径60mmの製品。
太陽観測での活用事例
Gottingen
設置望遠鏡
VTT
望遠鏡口径(cm)
70
焦点距離(m)
55
回折限界(arcsec)
0.226478757
Place scale(arcsec/mm)
3.750272727
FP mount
Collimator
搭載FP数
2
Manufacture
IC Optical Systems
Model
口径(mm)
70
Spacing(mm)
1.100
Coating反射率(%)
95
Finnes
46
FWHM(mA)(Airy関数)
45
波長分解能
1.60E+05
波長範囲(A)
5300-8600
Free spectral range (A)
1.73
Manufacture
IC Optical Systems
Model
口径(mm)
50
Spacing(mm)
0.125
Finnes
36
FWHM(mA)
波長分解能
波長範囲
Free spectral range
波長シフト時間(ms)
Manufacture
LaVision GmbH
Model
Imager QE CCD
CCD画素数
1376x1040
画素サイズ[um]
6.45
Pixel scale[arcsec]
0.112
Field of view[arcsec]
77x58
Frame rate[/s]
18
ビット数
12
雑音
実行frame rate[1/s]
Polarimeter
I/V
Retarder
1/4lamba
Analyzer
Two calcites
AO
Yes(KAOS)
画像処理
Speckle
TESOS
IBIS
VTT
DST
70
76
46
46
0.226478757
0.208598855
4.484021739
4.484021739
Telecentric
Collimator
3
2
Queens Gate IC Optical Systems
ET-50
ET50 FS
50
50
1.300
2.300
40
SMART
SMART
25
24.7518
0.63414052
8.333333333
Telecentric
2
CSIRO
50
15.5
2.00E+05
2.00E+05
4500-7000
5800-8600
1.00
Queens Gate IC Optical Systems
ET-50
ET50 FS
50
50
0.802
0.637
2.00E+05
6300
2.30
CSIRO
50
2008年にT4改造開始時点での調査
複数フィルタを用いた狭帯域観測機器
の実用例。
ブロッキングフィルタの交換で広い波長
帯域に対応できるため、狭帯域撮像装
置の一部として活用されている。
SMART以外は、Queens Gate社の空気
エタロン。
14.3
6300
1.9
PixelVision
652x494
12.00
0.089
58x44
5
14
5
I/V
1/4lambda
Waolaston
Yes
20
Roper
PentaMax
1317x1035
6.70
0.080
105x83
2.5
12
300x300
SMARTはFeI6302のマグネトグラフとし
て占有する。
結晶エタロンでは、IMaX/SUNRISEによ
る観測が行われ、成功を受けて、Solar
Orbiter/PHIの開発につながっている。
2.5
I/Q/U/V
Yes
No
Soalr-Cでは、狭帯域フィルタとしては
Lyot Filter搭載で基礎開発を行っている。
Fabry-Perrot Mount
エタロンに、コリメート光を通すのか、テレセントリックで使うのか?の論争(趣向の問題)。
Cavallini (2006) [IBIS]
Kentischer et al. (1998) [TESOS]
TESOS: Telecentric
偏光観測モードの画像
1/4lplate, Wollaston prism
Fabry-Perot Filters
Kentischer et al. (1998)
Tritschler et al. A&A 415, 717-729 (2004) Scan through the Fe I 557.6 nm line.
IBIS:Collimated
Cavallini (2006)
Fabry-Perot Filters
Guazzi et al. A&A 480, 515-526 (2008)
IBIS Ca II 854.2 nm data acquired on 2004 May 31
Scharmer et al. The Astrophysical Journal 689 (2008) L69
The continuum image of one of the two pores observed with CRISP.
6302 magnetogram
Antolin and L. Rouppe
H-alpha!
Gottingen光学系
Puschmann et al. (2006)
Broadband camera
(for Speckle interferometry)
Collimator
Pupil
1/4lplate, double calcites
Narrowband camera
Fabry-Perot Filters
Stokes I/V FOV: 36.0 x 17.8 [Bendlin & Volkmer (1993)]

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