Эталон Жире — Турнуа

Эталон Жире — Турнуа (англ. Gires–Tournois etalon) в оптике представляет собой прозрачную пластину между двумя отражающими поверхностями, одна из которых полупрозрачна, а коэффициент отражения другой — близок к единице. Из-за многолучевой интерференции свет, падающий на эталон Жире-Турнуа, (почти) полностью отражается, но имеет эффективный фазовый сдвиг, который сильно зависит от длины волны света^[1].

Комплексная амплитудная отражательная способность эталона Жире — Турнуа определяется формулой

${\displaystyle r=-{\frac {r_{1}-e^{-i\delta }}{1-r_{1}e^{-i\delta }}}}$

где r ₁ — комплексная амплитуда отражательной волны от первой поверхности,

${\displaystyle \delta ={\frac {4\pi }{\lambda }}nt\cos \theta _{t}}$

n — показатель преломления пластины

t — толщина пластины

θ _t — угол преломления света внутри пластины

λ — длина волны света в вакууме.

Предположим, что ${\displaystyle r_{1}}$ это реальна, затем ${\displaystyle |r|=1}$, независимо от ${\displaystyle \delta }$. Это указывает на то, что вся падающая энергия отражается, а интенсивность однородна. Однако многократное отражение вызывает нелинейный сдвиг фазы ${\displaystyle \Phi }$ ,

Чтобы показать этот эффект, мы предполагаем ${\displaystyle r_{1}}$ реально и ${\displaystyle r_{1}={\sqrt {R}}}$, где ${\displaystyle R}$ является отражательной способностью первой поверхности. Определим эффективный фазовый сдвиг ${\displaystyle \Phi }$ через

${\displaystyle r=e^{i\Phi }.}$

Получаем выражение

${\displaystyle \tan \left({\frac {\Phi }{2}}\right)=-{\frac {1+{\sqrt {R}}}{1-{\sqrt {R}}}}\tan \left({\frac {\delta }{2}}\right)}$

Для R = 0 отсутствие отражения от первой поверхности и результирующий нелинейный сдвиг фазы равны изменению фазы в обоих направлениях (${\displaystyle \Phi =\delta }$) — линейный отклик. Однако, при увеличении R нелинейный сдвиг фазы ${\displaystyle \Phi }$ дает нелинейный отклик на ${\displaystyle \delta }$ и показывает пошаговое поведение. Эталон Жире-Турнуа применяется для сжатия лазерных импульсов и нелинейного интерферометра Майкельсона .

Эталоны Жире-Турнуа тесно связаны с эталонами Фабри-Перо. Это можно увидеть, изучив полную отражательную способность эталона Жире-Турнуа, когда отражательная способность его второй поверхности становится меньше 1. В этих условиях равенство ${\displaystyle |r|=1}$ больше не наблюдается: отражательная способность начинает проявлять резонансное поведение, характерное для эталонов Фабри-Перо.

• Резонатор Фабри — Перо
• Интерферометр Майкельсона

• F. Gires, and P. Tournois. Interferometre utilisable pour la compression d'impulsions lumineuses modulees en frequence (фр.) // C. R. Acad. Sci. Paris^[англ.] : magazine. — 1964. — Vol. 258. — P. 6112–6115.