VIPA（Virtually Imaged Phase Arrays）是一种类型有多种不同涂层的特殊性FP标准具，具有大角度色散的特性，利用其大角度色散的特性，可以制作相机和色散补偿器。VIPA已用于生物力学中的天文学仪器和布里渊光谱仪。

VIPA的主要组件是什么？

VIPA 的主要组件是一块玻璃板，其法线相对于输入光略微倾斜。

它是一种相对较新的干涉测量光学元件。它基于侧面入射标准具的原理。该装置由两个平行平面镜组成，一个为全反射镜，另一个为部分反射镜。该器件的入射角和单侧出射确保了高的光谱色散和光学效率。

VIPA的工作原理？

虚拟成像相位阵列（VIPA）是一种高分辨率、波长色散光学器件。VIPA最初应用于电信波分复用/解复用，其高分辨率、高色散特性已用于光纤色散和脉冲激光啁啾补偿。

VIPA由两个平行平面镜组成，一个是接近全反射镜，另一个是部分反射镜，如图1所示。使用柱面透镜将光源聚焦到VIPA的输入窗口。输入光束通常在靠近正入射的一侧边缘输入到VIPA。近法线入射角确保两个表面之间沿VIPA长轴方向发生许多反射。

Figure 1, 简单的VIPA光学布局

当输入光束的束腰位置处于部分反射镜的表面上时，输入光束与VIPA为最佳耦合。此时，输入到VIPA的模式和从全反射镜上第一次反射出时的模式大小是相同的。

紧密聚焦的束腰和第一个表面上透射到全反射的过渡区确保VIPA保持较小入射角。这增加了VIPA每单位长度的往返次数，并保持器件长度较小。

最合适的VIPA尺寸由输入光模式、输出表面反射率和入射角决定。首先，输入光模式确定VIPA宽度（例如光纤出射的光经过准直之后，输入VIPA的模式）。使用柱面透镜形成如上所述的窄的光线。每次往返时，一小部分输入光会离开VIPA。在相关波长范围内，VIPA输出表面的反射率通常大于90%。往返次数由以下因素决定：

IR / IO = (R x r)N         

  IR / IO 表示强度比

  R 是全反射镜反射率

  r 是部分反射镜反射率

  N 是折返次数

通过选取一部分输入强度，在该强度下光束干涉被忽略（通常为1%），可以计算往返次数。再结合沿VIPA长方向增加的模式直径及其入射角，可以计算出所需的VIPA长度。

沿VIPA长方向，往返之间的重叠模式干扰产生波长色散响应。每个VIPA往返显示为一系列位移的光束，每个光束具有固定相位关系。

Figure 2, 虚拟相位关系

然后，VIPA的透射光束通过输出透镜聚焦。透镜在焦平面处，垂直于输入光束的方向上解析输入光束的光谱内容。输出的强度函数如下所示：

式中：

W为准直的输入光的模式直径

xF是焦平面沿x轴的位置

λ是输入波长

F是输出透镜的焦距

f是输入透镜的焦距

使用近轴近似，VIPA的波长色散可以根据源自输出透镜的z位置，以角色散方式描述：

式中：

θo为输出角

θi是入射角

需要注意的是，色散不是线性函数，而是由输出平面中的角位置决定的。

VIPA原理清楚了，自助计算一款VIPA如何？下一期我们将介绍VIPA设计计算在线工具。

来源：LightMachinery官方