Master's Thesis

The system of Fabry-Perot and Michelson interferometer for length measurement with a femtosecond laser

Final Thesis 8.73 MB Appendix 733 kB

Author of thesis: Ing. Tomáš Vémola

Acad. year: 2010/2011

Supervisor: Ing. Ondřej Číp, Ph.D.

Reviewer: prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.

Abstract:

The thesis deals with a design of a comparing interferometer. It concerns a setup of two
interferometers, one of them is a Michelson and another a Fabry-Pérot type. This set-up
is made to compare results of length measurements simultaneously performed by each of
them. In the Theory, basic principles of Michelson and Fabry-Pérot interferometers are
described. A special attention is paid to an innovative method of length measurement
with tunable lasers and optical frequency comb. In the Practical Part, so-called Pilot
Experimental Setup is described. It is a prototype that has been used to perform basic
experiments on comparing of the two above mentioned methods. Based on experimental
results and practical experience with the Pilot Experimental Setup, a Final Setup is
designed. It comes in a form of a stand-alone instrument.

Keywords:

Michelson interferometer, Fabry-Pérot interferometer, FPI, femtosecond laser, frequency
comb

Date of defence

20.06.2011

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ondřej Číp, Ph.D.

Úkolem diplomové práce byl detailní návrh kombinace Fabryho-Perotova interferometru a Michelsonova interferometru včetně vypracování výkresové dokumentace. Jednalo se o náročný úkol, kde bylo nutné zohlednit celou řadu požadavků jak z oblasti strojního inženýrství a elektroniky, tak i z oblasti fyziky, především optiky. Šlo tedy o velmi rozsáhlé a náročné téma, které zahrnovalo teoretické studium řešené problematiky laserových interferometrů, získání praktických zkušeností s konstrukcí optických soustav, jejich justáží a v neposlední řadě využívání prostředků CAD pro vlastní strojní návrh požadované kombinace interferometrů.
V průběhu realizace diplomové práce student postupoval zcela samostatně. Grafická úprava práce je bezvadná a vyjadřovací schopnosti studenta jsou na profesionální úrovni. Velmi kladně lze hodnotit zejména fakt, že student ve spolupráci s pracovištěm Ústavu přístrojové techniky zrealizoval i funkční vzorek kompletní optické soustavy a uvedl jej do provozu, čímž výrazně překročil rozsah zadané práce.
Závěrem je možno konstatovat, že pan Tomáš Vémola zcela splnil zadání diplomové práce a v průběhu jejího řešení prokázal excelentní stupeň odbornosti. Navrhuji proto hodnocení této práce známkou  v ý b o r n ě   a doporučuji ji k obhajobě.
Vzhledem k příkladně provedené diplomové práci bych rád touto cestou požádal zkušební komisi, aby v případě úspěšné obhajoby této diplomové práce navrhla pana Tomáše Vémolu na ocenění.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.

Diplomant splnil cíle zadání. Obsahově práce odpovídá řešení tématu, pro jehož naplnění autor zvládl značný počet publikací. Její formální zpracování je kvalitní. Poznaky uvedené v diplomové práci jsou aktuálním příspěvkem ke konstrukci zařízení umožňujícího zvýšení přesnosti měření délek ve strojírenské praxi.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. -Správně patří Fabryův-Perotův interferometr. Tato chyba se šíří již od nadpisu zadání. -Str.19:Hodnoty a,b v parametru gama nejsou bezrozměrné. -Str.24:V rozdílu fází chybí rozdíl počátečních fází interferujících vln. -Str.35:Text pro relativní rozlišení neodpovídá definičnímu vztahu. Místo "jemnost" se používá "ostrost". -Str.39:Vztah (2.38) neodpovídá vztahu na str. 92. -Str.40:Z čeho plyne vztah (2.41) pro charakteristickou ohniskovou vzdálenost při transformaci gaussovského svazku? -Str.41:Objasnit vztah (2.44) a z něho vyplývající hodnotu vzdálenosti detektoru od čočky (str.79). Jaký smysl má v tomto vztahu znaménko minus? -Str.79:Nepoužívá se ohnisková délka, ale ohnisková vzdálenost. -Str.80: Ve vztahu pro chybu způsobenou teplotní roztažností chybí jednotka. Jak byl získán výsledek?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová