CS215697B1 - Phase Shifting Method and Optical Compensator for Phase Shifting - Google Patents

Phase Shifting Method and Optical Compensator for Phase Shifting Download PDF

Info

Publication number
CS215697B1
CS215697B1 CS579280A CS579280A CS215697B1 CS 215697 B1 CS215697 B1 CS 215697B1 CS 579280 A CS579280 A CS 579280A CS 579280 A CS579280 A CS 579280A CS 215697 B1 CS215697 B1 CS 215697B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
phase shift
compensator
creating
components
phase shifting
Prior art date
Application number
CS579280A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Frantisek Petru
Zdenka Vesela
Original Assignee
Frantisek Petru
Zdenka Vesela
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Frantisek Petru, Zdenka Vesela filed Critical Frantisek Petru
Priority to CS579280A priority Critical patent/CS215697B1/en
Publication of CS215697B1 publication Critical patent/CS215697B1/en

Links

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.Method for creating a phase change and an optical compensator for creating a phase shift. The invention relates to a method for creating a phase change and a compensator for creating a phase shift between components of polarized light that are orthogonal to each other. The method provides in particular for obtaining a phase shift that is the same throughout the entire cross-section of the light beam and for very fine adjustment of the phase shift with high accuracy. The essence of the invention is that the light beam is acted upon by two identical anisotropic optical media placed one after the other, the axes of anisotropy of which are rotated symmetrically with respect to the components of the input light beam. The optical compensator for implementing this method consists of two linear delay plates provided with a mechanism for their mutual counter-rotation. The method and the device are illustrated in the accompanying drawing.

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.The invention relates to a method of creating a phase change between components of polarized light that are orthogonal to each other and to the use of this method for an optical phase shift compensator.

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.Existing methods of obtaining phase shift and optical compensators are usually specially designed for this purpose and use the mutual displacement of two combined birefringent elements, or possibly tilting the entire compensator, composed of birefringent elements.

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,A disadvantage of some existing types of compensators is that the phase shift they cause is not the same across the beam cross-section, but varies somewhat from place to place, depending on the beam diameter. The phase shift caused by the compensator is also usually strongly dependent on the angle of incidence of the measuring beam on the compensator and on the rotation of the compensator relative to the planes of oscillation of the incident light,

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.This disadvantage is eliminated by the method of creating a phase shift between the orthogonally linearly polarized components of the electric vector E , E of the incoming light beam according to the invention, the essence of which is that the light beam is acted upon by two identical anisotropic optical media placed one after the other, the axes of anisotropy of which are rotated symmetrically with respect to the components of the incoming light beam.

Optický kompenzátor k provádění tohoto způsobu sestává ze dvou lineárních zpožďovaeích destiček, opatřených mechanismem pro jejich vééjemné protiběžné natáčení.The optical compensator for implementing this method consists of two linear retardation plates, provided with a mechanism for their precise counter-rotation.

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.The advantage of the method is that the obtained phase shift is the same in the entire beam cross-section and is not critically dependent on the angle of incidence of light on the polarizing element, furthermore, the compensator, assembled according to this method, uses two conventional linear retardation plates and does not require special combined birefringent elements for its implementation. Another advantage is that the compensator is very fine, i.e. the phase shift can be reliably adjusted with high accuracy by rotating the azimuth of the linear retardation plates relative to each other. Mechanical rotation of both linear retardation plates relative to each other represents a simply feasible movement, which provides the prerequisites for miniaturization of the entire device.

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.The invention will be further explained by the drawing, which shows the spatial arrangement of linear retardation plates and the phase shift between orthogonally linearly polarized light components in front of and behind these plates. The input light beam, which is formed by orthogonally linearly polarized components of the electric vector E , E , propagates in the direction of the z -,-ž -JL axis. " and first impinges on the first linear retardation plate RP 1. whose fast axis is rotated by an angle β with respect to the x-axis, and then passes through the second identical linear retardation plate RP 2 , which has a fast axis rotated by an angle - 6 with respect to the x-axis. In the output beam of light, the orthogonally linearly polarized components of the electric vector Ε , E are phase-shifted by an angle 2t[ with respect to each other. Both linear retardation plates RP 1 and RP 2 are counter-rotating with respect to each other. Their control mechanism can be implemented by any known structural arrangement. For the sake of clarity of the drawing, the control mechanism is not indicated in this drawing.

Kompenázotr pracuje takto:The compensator works as follows:

Předpokládejme pravoúhlý souřadný systém x, χ, z, kde osa z je osou šíření svazku aLet us assume a rectangular coordinate system x, χ, z, where the z axis is the beam propagation axis and

Jonesův vektor vstupního světla je dán ve tvaruThe Jones vector of the incoming light is given by the form

E^ = Εχ x...ová složka vektoru elektrického pole E? s Ev Υ···°νύ složka vektoru elektrického pole Pro výstupní světlo za kompenzátorem platí:E^ = Ε χ x... component of the electric field vector E ? s E v Υ···° ν ύ component of the electric field vector For the output light behind the compensator, the following applies:

£-£-

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

A E^ + B EgA E^ + B Eg

C Εχ + D EgC Ε χ + D Eg

Kde C? = cos ©j, = sin ©.,, C? = cos ©?, S? = sin ©?,Where C ? = cos ©j, = sin ©.,, C ? = what © ? , S ? = sin © ? ,

1’ 21’ 2

2' 2 přičemž: & = fázové zpoždění lineárních zpožďovacích destiček, ©lt ©2 ...... azimut rychlé osy lineárních zpožďovacích destiček.2' 2 where: & = phase delay of linear delay plates, © lt © 2 ...... azimuth of the fast axis of the linear delay plates.

Tedy:So:

-Í7-Í7

A = (C*e * + S*e *) (C^e * + S*e 2) * CjS-^i sin » C2Sg2i sinA = (C*e * + S*e *) (C^e * + S*e 2) * CjS-^i sin » C 2 Sg2i sin

B = (C^e ? + s2e f )«CgSg2i sin 5 + (Cfje 5 + S^e · 0^21 sin 2 B = (C^e ? + s 2 e f )«CgSg2i sin 5 + (Cfje 5 + S^e · 0^21 sin 2

-J J / -ií-J J / -ií

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

S*e )· CjS^i sin <r iS*e )· CjS^i sin <r i

D = (C?e + S?e ·(C^e + S^e % + 0^3^21 sin c . CoS,2i sin ^2 2D = (C?e + S?e ·(C^e + S^e % + 0^3^21 sin c . C o S,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:If we require that only a phase shift occurs between the x- and y-components of the output electric field vector and not a change in the form of polarization of the light, then the following must hold:

B = C = 0 A = k e1·^B = C = 0 A = to 1 ^

D - k ě1^ , kde k ... konstantaD - k ě 1 ^ , where k ... constant

2^.. fázový posuv.2^.. phase shift.

Výpočtem dostaneme:By calculation we get:

Cg = C^, Sg =-S^ , čili vůči složkám vstupního vektoru musí být azimut ©^ první zpožďovací destičky a azi mut ©g druhé zpožďovací destičky symetrický.Cg = C^, Sg = -S^ , so the azimuth ©^ of the first delay plate and the azimuth ©g of the second delay plate must be symmetrical with respect to the components of the input vector.

Pro fázové zpoždění kompenzátoru platí:The following applies to the phase delay of the compensator:

2.Γ = are sin Γ sinJ(2: coé^ejjř.; l/]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.For example, using two delay plates with £ = 50°, it is possible to change the phase delay continuously in the range from zero to 100° while simultaneously rotating the azimuth 0^ from 45° to zero and from -45° to zero. In the vicinity of the maximum phase shifts, the compensator is very gentle, which is its great advantage, e.g. in the vicinity of the phase delay 90°, the sensitivity for this case is 1.5° of phase shift per two degrees in the difference in rotation between the azimuths and - Θ^. According to the desired maximum range of phase shift adjustment, we select the phase delay of the plates.

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.In practical implementation, polarizing elements are not exactly identical, or they may exhibit, in addition to different phase velocities for linearly polarized light, residual optical rotation. For these reasons, it is advisable to leave the possibility of independent adjustment of both counter-rotating elements, or the first element is made of left-handed quartz crystal and the second element of right-handed quartz crystal.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Způsob vytváření fázového posuvu 2^ mezi ortogonálně lineárně polarizovanými složkami elektrického vektoru Εχ, Ey 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.A method of generating a phase shift 2 ^ between orthogonally linearly polarized components of an electric light input beam vector Ε χ , E y , characterized in that the light is acted on by two superimposed identical anisotropic optical environments whose anisotropy axes are rotated symmetrically to the components input light beam. 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.Optical compensator for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it comprises two linear delay plates (RP 1 and RP 2) provided with a mechanism for their counter-rotating relative to each other.
CS579280A 1980-08-25 1980-08-25 Phase Shifting Method and Optical Compensator for Phase Shifting CS215697B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS579280A CS215697B1 (en) 1980-08-25 1980-08-25 Phase Shifting Method and Optical Compensator for Phase Shifting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS579280A CS215697B1 (en) 1980-08-25 1980-08-25 Phase Shifting Method and Optical Compensator for Phase Shifting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS215697B1 true CS215697B1 (en) 1982-09-15

Family

ID=5403505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS579280A CS215697B1 (en) 1980-08-25 1980-08-25 Phase Shifting Method and Optical Compensator for Phase Shifting

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS215697B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boschi et al. Ladder proof of nonlocality without inequalities: Theoretical and experimental results
AU637654B2 (en) Atomic interferometry gyroscopes, accelerometers, and gravity gradiometers
US20110267049A1 (en) Optical fiber magneto-optical detecting device
JPS6049297B2 (en) optical isolator
US4141651A (en) Laser gyroscope output optics structure
US5774215A (en) Reduced complexity fourier transform spectrometer
US3399591A (en) Interferometer for producing variable spatial frequency fringes
US4449824A (en) Laser gyro output optics structure
US6437904B1 (en) Waveplate polarization rotator
Azzam Return-path ellipsometry and a novel normal-incidence null ellipsometer (NINE)
Gordon et al. High time-resolution studies of Jupiter's radio bursts
US5018163A (en) Gatling gun laser pulse amplifier using an optical diode
CS215697B1 (en) Phase Shifting Method and Optical Compensator for Phase Shifting
US5420683A (en) Multioscillator ring laser gyro beam combining optics
US3644016A (en) Optical isolator
US3433553A (en) Light depolarizer
US3773421A (en) Monitoring relative displacement
US5907402A (en) Multioscillator ring laser gyro using compensated optical wedge
GB1140248A (en) Improvements in or relating to displacement measuring devices employing a laser
US6762879B1 (en) Method and system for providing an optical circulator
US4213697A (en) Phase measuring device
CN118502140B (en) Polarization-independent self-stabilizing light intensity modulation device
US6348998B1 (en) Polarization phase plate assembly
RU2047836C1 (en) Polarimetric system of measurement of relative turn
RU2709428C1 (en) Optical mixer of radiation of four-frequency laser gyroscope of zeeman type