CS215697B1 - Způsob vytváření fázového posuvu a optický kompenzátor k vytváření fázového posuvu - Google Patents

Abstract

Způsob vytváření změny fáze a optický kompenzátor k vytváření fázového posLuvu. Vynález se týká způsobu vytváření změny fáze a kompenzátoru k vytváření fázového posuvu mezi složkami polarizovaného světla, které jsou vůči sobě ortogonální. Způsob zajiětuje zejména získání fázového posuvu stejného v celém průřezu svazku světla a velmi jemné nastavení fázového posuvu s vysokou přesností. Podstatou vynálezu je, že se na svazek světla působí dvěma za sebou umístěnými identickými anisotropními optickými prostředími, jejichž osy anisotropie jsou natáčeny symetricky vůči složkám vstupního svazku světla. Optický kompenzátor k provádění tohoto způsobu sestává ze dvou lineárních zpožďovacích destiček, opatřených mechanismem pro jejich vzájemné protiběžné natáčení. Způsob i zařízení objasňuje přiložený výkres.

Description

Vynález ae týká způsobu vytváření změny fáze mezi složkami polarizovaného světla, které jsou vůči sobě ortogoftélní a využitím tohoto způsobu pro optický kompenzátor fázového posuvu.

Dosavadní způsoby získání fázového posuvu a optické kompenzátory jsou obvykle speciál ně konstruovány pro tento účel a využívají vzájemného posuvu dvou kombinovaných dvojlomných elementů, eventuálně naklápění celého kompenzátoru, složeného z dvojlomných elementů.

Nevýhodou některých dosavadních typů kompenzátorů je, že fázový posuv, který některé typy způsobují, není stejný v celém průřezu svazku, ale poněkud se mění místo od místa, v závislosti na průměru svazku. Fázový posuv, způsobený kompenzátorem, je také obvykle silně závislý na úhlu dopadu měřicího svazku na kompenzátor a na natočení kompenzátoru vůči rovinám kmitů dopadajícího světla,

Týto nevýhody odstraňuje způsob vytváření fázového posuvu mezi ortogonálně lineárně polarizovanými složkami elektrického vektoru E , E vstupujícího svazku světla podle vya y nálezu, jehož podstatou je, že se na svazbk světla působí dvěma za sebou umístěnými iden tiokými anisotropnírai optickými prostředími, jejichž osy anisotropie jsou natáčeny symetricky vůči složkám vstupního svazku světla.

Optický kompenzátor k provádění tohoto způsobu sestává ze dvou lineárních zpožďovaeích destiček, opatřených mechanismem pro jejich vééjemné protiběžné natáčení.

Výhodou uvedeného způsobu je, že získaný fázový posuv je stejný v celém průřezu svazku a není kriticky závislý na ‘hlu dopadu světla na polarizační element, dále kompenzátor, sestavený podle tohoto způsobu, používá dvou běžných lineárních zpožďovacích destiček a nepotřebuje ke své realizaci speciální kombinované dvojlomné elementy. Další výhodou je, že kompenzátor je velmi jemný, tj. fázový posuv lze spolehlivě nastavit s vysokou přesností vzájemným natočením azimutu lineárních zpožďovacích destiček vůči sobě. Mechanické natáčení obou zpožďovacích lineárních destiček navzájem představuje jednoduše realizovatelný pohyb, což dává předpoklady k miniaturizaci celého zařízení.

Vynález blíže objasní výkres, kde je znázorněno prostorové uspořádání lineárních zpožďovacích destiček a fázový posuv mezi ortogonálně lineárně polarizovanými složkami světla před a za těmito destičkami. Vstupní svazek světla, který je tvořen ortogonálně lineárně polarizovanými složkami elektrického vektoru E , E , se šíří ve směru osy z -,-ž -JL. “ a dopadá nejprve na první lineární zpožďovací destičku RP 1. jejíž rychlá osa je natočena o úhel β vůči ose x, a potom prochází druhou identickou lineární zpožďovací destičkou RP 2 , které má rychlou osu natočenou o úhel - 6 vůči ose x. Ve výstupním svazku světla jsou ortogonálně lineárně polarizované složky elektrického vektoru Ε , E vůči sobě fázově posunuty o úhel 2t[. Obě lineární zpožďovací destičky RP 1 a RP 2 jsou vůči sobě protiběžhě otočné. Jejich ovládací mechanismem může být proveden kterýmkoli známým konstrukčním uspořádáním. Pro přehlednost výkresu není ovládací mechanismus na tomto výkrese naznačen.

Kompenázotr pracuje takto:

Předpokládejme pravoúhlý souřadný systém x, χ, z, kde osa z je osou šíření svazku a

Jonesův vektor vstupního světla je dán ve tvaru

E^ = Ε_χ x...ová složka vektoru elektrického pole E_? ^{s E}v Υ···°^νύ složka vektoru elektrického pole Pro výstupní světlo za kompenzátorem platí:

£-

Γ ιδ C* .	+ s?	e^	C-jS-^i	sin 2	*	+s| e 2+ Sge	C2S22i	ď' sin^		* É1
			.s			S
C1S12i	sin^		dj.-1’.	?1	C2S22i	sin*	C2* ?	2 +S*e *		E2
-				•				•

A E^ + B Eg

C Ε_χ + D Eg

Kde C_? = cos ©j, = sin ©.,, C_? = cos ©_?, S_? = sin ©_?,

1’ 2

2' 2 přičemž: & = fázové zpoždění lineárních zpožďovacích destiček, ©_lt ©₂ ...... azimut rychlé osy lineárních zpožďovacích destiček.

Tedy:

-Í7

A = (C*e * + S*e *) (C^e * + S*e 2) * CjS-^i sin » C₂Sg2i sin

B = (C^e ^? _{+ s}2_e f )«CgSg2i sin ⁵ + (Cfje ⁵ + S^e · 0^21 sin ²

-J J / -ií

C = (C?e 1 + S?e 2) . c_s„2i sin + (C^e + S?e *)· ^Jl^c ' 1 ' 2 2 .«r .<r _y l® ^{T ů}l^e ’ ^2®

S*e )· CjS^i sin <r i

D = (C?e + S?e ·(C^e + S^e % + 0^3^21 sin ^c . C_oS,2i sin ^2 2

Pokud požadujeme, aby mezi x-ovými a y-ovými složkami výstupního vektoru elektrického pole doělo pouze k fázovému posuvu a nikoli ke změně formy polarizace světla, musí pla tit:

B = C = 0 A = k e¹·^

D - k ě¹^ , kde k ... konstanta

2^.. fázový posuv.

Výpočtem dostaneme:

Cg = C^, Sg ⁼-S^ , čili vůči složkám vstupního vektoru musí být azimut ©^ první zpožďovací destičky a azi mut ©g druhé zpožďovací destičky symetrický.

Pro fázové zpoždění kompenzátoru platí:

2.Γ = are sin Γ sinJ(2: coé^ejjř.; l/]

Například pomocí dvou zpožďovacích destiček s£= 50° je možné měnit plynule fázové zpoždění v rozmezí od nuly do 100° při současném otáčení ažimutu 0^ od 45° do nuly a od -45° do nuly. V okolí max. fázových posuvů je kompenzátor velmi jemný, což je jeho velkou výhodou, např. v okolí fázového zpoždění 90° je citlivost pro tento případ 1,5° fázového posuvu na dva stupně v rozdílu natočení mezi azimuty a - Θ^. Podle žádaného maximálního rozéahu nastavení fázového posuvu volíme fázové zpoždění destiček.

Při praktické realizaci nebývají polarizační elementy přesně identické, případně vykazují kromě různé fázové rychlosti pro lineárně polarizované světlo též zbytkovou optickou rotaci. Z těchto důvodů je vhodné ponechat možnost samsstatného dostavení obou protiběžně otočných elementů, případně je první element vyroben z levotočivého křemenného krystalu a druhý element z pravotočivého křemenného krystalu.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob vytváření fázového posuvu 2^ mezi ortogonálně lineárně polarizovanými složkami elektrického vektoru Ε_χ, E_y vstupního svazku světla, vyznačený tím, že se na svežek světla působí dvěma zá sebou umístěnými identickými anisotropními optickými prostředími, jejichž osy anisotropie jsou natáčeny symetricky vůči složkám vstupního svazku světla.
2. 2. Optický kompenzátor k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačený tím, že sestává ze dvou lineárních zpožďovacích destiček (RP 1 a RP 2), opatřených mechanismem pro,jejich vzájemné protiběžně natáčení.