CS226135B1

CS226135B1 - Monolitický polarizační hranol z monokrystalu halogenidu jednomocné rtuti

Info

Publication number: CS226135B1
Application number: CS161082A
Authority: CS
Inventors: Cestmir Ing Csc Barta; Jaroslav Rndr Csc Trnka
Original assignee: Barta Cestmir; Jaroslav Rndr Csc Trnka
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1984-03-19

Description

Vynález se týká monolitického polarizačního hranolu z monokrystalu halogenidu jednomocné rtuti a řeší geometrii hranolu, který pro jmenovitou vlnovou délku viditelného nebo infračerveného záření odděluje ze vstupujícího záření řádný paprsek beze ztrát.

Monokrystaly halogenidů jednomocné rtuti, jejichž příprava je známá z čs. patentu ě. 147 476, mají neobyčejně vysoký optický dvojlom a propustnost v široké spektrální oblasti od 0,38 ,«m až do 40 μπι. Z halogenidů jednomocné rtuti bylo do dnešní doby zhotoveno několik typů polarizátorů, určených především pro využití v oblasti infračerveného záření. Jednak jde o klasické polarizátory typu Glan-Thmopsonových, Wollastonových a podobných hranolů, jednak polarizátory, speciálně vytvořené pro využití vlastností halogenidů jednomocné rtuti, jako jsou monolitické polarizátory, chráněné čs. autorskými osvědčeními č. 204 077 a 204 078 a polarizátor, zveřejněný v popisu US patentu č. 3 902 782.

Klasické polarizátory, zhotovené z halogenidů jednomocné rtuti, vykazují značné ztráty na intenzitě světelného paprsku, které jsou způsobeny odrazem na vstupní a výstupní ploše polarizátorů.

Obdobně u monolitických polarizátorů, 226135 realizováhých s geometriemi a krystalografickými orientacemi, popsanými v čs. autorských osvědčeních č. 204 077 a 204 078, nedochází ke ztrátě na intenzitě funkčního světelného svazku, kterým je paprsek řádný ve vlastním polarizátorů, zato dochází ke ztrátám na intenzitě světelného svazku na vstupní a výstupní ploše.

Zvláště vysoké nároky jsou kladeny na polarizátory, které jsou používané v kombinaci s laserovým zdrojem světelného svazku. V takových případech je minimalizace ztrát, které vznikají na intenzitě funkčního světelného svazku nezbytná a na polarizátor nesmí působit vysokointenzitní záření laseru. Tento úkol měl vyřešit dvoukusový polarizátor, zveřejněný v popisu US patentu č. 3 902 782. U tohoto polarizátorů ke ztrátám na vstupní a výstupní ploše nedochází, zato dochází ke ztrátám na rozhraní obou částí polarizátorů odrazem a dále v objemu monokrystalu rozptylem na jeho reálné struktuře. Při krystalografické orientací tohoto polarizátorů může totiž být funkčním paprskem paprsek mimořádný, jehož index lomu se mění s jeho směrem. Jakékoliv vnitřní rozorientování monokrystalu, například typu mozaicity, má nutně za následek ztráty na funkčním paprsku, ke kterým dochází rozptylem mimořádného paprsku v polarizátoru.

Ke zmenšení dříve uvedených nedostatků byl vytvořen monolitický polarizační hranol z halogenidu jednomocné rtuti podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jeho průřez tvaru pravoúhlého lichoběžníku je vymezen body ABDEFG, přičemž vztahy mezi jednotlivými body jsou dány soustavou rovnic

a = aretg n₀		(1)
χ = a — 45°	+ 0,5°	(2)
ÁG = -—		(3)
cos a
ÁF = -—		(4)
cos a
— Ίαε
^DF- 2	tg a	(5)

kde:

a je úhel, pod kterým dopadá svazek záření na plochu polarizačního hranolu s projekcí AG, γ je úhel odklonu plochy polarizačního hranolu s projekcí BD od plochy hranolu s projekcí,

AF je projekce plochy polarizačního hranolu, v jejíž části AG vstupuje svazek záření dopolarizačního hranolu,

AG je projekce části plochy polarizačního hranolu s projekcí AF, kterou vstupuje svazek záření do hranolu, ř .-.: ' : : .

n, je index lomu pro řádný paprsek z polarizačního hranolu, přičemž hlavní krystalová osa G monokrystalu je rovnoběžná, s průsečíkem vstupní plochy AF a výstupní plochy DFpolarizačního hranolu.

Polarizační hranol je především vhodný k polarizaci monochromatického viditelného nebo infračerveného záření; zejména vycházejícího ze zdroje o velké intenzitě, např. plynového laseru a k separaci řádného paprsku, čehož se dosáhne tím, že nepolarizovaný svazek záření se vede pod úhlem a na plochu hranolu s projekcí AG, přičemž se v hranolu rozdělí na řádný a mimořádný paprsek a načež řádný paprsek vystoupí plochou hranolu s projekcí DE pod stejným úhlem a.

Polarizační hranol podle vynálezu díky konstrukci a krystalografické orientaci dovoluje využít Brewsterova úhlu pro řádný světelný paprsek a současně dovoluje podstatné zmenšení rozměrů polarizátoru v důsledku toho, že v polarizačním hranolu dochází k jednomu vnitřnímu odrazu a funkční paprsek vystupuje ve směru kolmém na směr vstupu paprsku. Polarizační hranol podle vynálezu dále využívá jako funkčního paprsku řádného paprsku, jehož citlivost na vnitřní rozorientování krystalu, např. typu mozaicity je zanedbatelná a tím rozptyl funkčního paprsku v polarizačním hranolu je minimální. Při dopadu řádného paprsku na vstupní plochu polarizačního hranolu pod Brewsterovým úhlem nedochází k jeho odrazu a proto ztráta odrazem funkčního paprsku je u polarizačního hranolu podle vynálezu prakticky nulová. I když teoreticky absolutní bezeztrátovost platí při dané geometrii polarizačního hranolu pouze pro jednu určitou vlnovou délku, lze vzhledem k malým rozdílům indexu lomu na viditelné červené a infračervené oblasti spektra použít hranol téže geometrie pro celou uvedenou spektrální oblast, při zachování minimálních ztrát na funkčním paprsku.

Příkladné provedení polarizačního hranolu podle vynálezu je na výkresu, kde obr, 1 představuje axonometrický pohled na polarizační hranol a obr. 2 charakteristický řqz polarizačním hranolem s vyznačeným chodem paprsků.

Na obr. 1 je znázorněn polarizační hranol s charakteristickým průřezem tvaru pravoúhlého lichoběžníku s vyznačenými vrcholovými body Á, B, D, F. Současně je znázorněním hlavní krystalové osy C charakterizována krystalografická orientace polarizačního hranolu.

Na obr. 2 je znázorněna na charakteristickém řezu polarizačního hranolu jeho optická funkce. Světelný paprsek vstupuje do polarizačního hranolu'plochou s projekcí AG pod Brewsterovým úhlem «. Rádný paprsek, jehož chod je vyznačen plnými tenkými čá.rami, po úplném odrazu na ploše s projekcí BD vystupuje z polarizačního. hranolu plochou s · projekcí DE pod úhlem, který se rovná vstupnímu úhlu. Směr vystupujícího řádného paprsku je kolmý na směr vystupujícího světelného paprsku. Mimořádný paprsek, jehož chod je vyznačený tenkými přerušovanými čárami, dopadá po úplném odrazu od plochy s projekcí BD na plochu s projekcí DF pod úhlem větším, než je jeho mezní úhel. V důsledku toho dochází na ploše s projekcí DF k úplnému odrazu mimořádného paprsku zpět do hranolu, takže mimořádný paprsek z plochy s projekcí DF vůbec nevystupuje.

Konstrukce polarizačních hranolů z halogenidů jednomocné rtuti je zřejmá z příkladů provedení, na které se vynález nijak neomezuje.

Přikladl

Polarizační hranol z monokrystalu kalomelu, který je konstruován pro vlnovou délku 1062 nm a pro šířku svazku — apertury 10 mm, byl zhotoven s těmito charakteris226135 tickými rozměryHirana AF měla délku 41,3 milimetru, část AG délku 21,6 mm a úhel γ měl hodnotu 17,4 °. Při nastavení polarizačního hranolu tak, aby světelný svazek vstupoval pod úhlem 62,4 °, je polarizační hranol použitelný pro spektrální oblast 0,6 až 20 ,um.

Příklad 2

Polarizační hranol z monokrystalu bromidu rtuťného, konstruovaný pro vlnovou délku 632,8 nm a pro aperturu 10 mm měl charakteristické rozměry: hrana AF měla délku 46,9 mm, hrana DF měla délku 49,8 mm, hrana AB měla délku 32,9 mm, spojnice AD měla délku 68,5 mm a úhel γ měl hodnotu

19,76 Při nastavení polarizačního hranolu na vstup světelného svazku pod úhlem « rovném 64,75 ⁰ byl použitelný pro širší spekttrální oblast.

Příklad 3

Polarizační hranol z monokrystalu jodidu rtuťného měl charakteristické rozměry: hrana AF měřila 49,4 mm, hrana DF měřila 55,7 mm, část AG měřila 24,7 mm a úhel γ činil 66,1 °. Polarizační hranol byl konstruován pro vlnovou délku 10,6 μΐη a aperturu 10 mm a byl použitelný pro červenou viditelnou a infračervenou spektrální oblast.

Polarizační hranol je přednostně určen pro použití v dutinách výkonných laserů.

Claims

PREDMET

VYNALEZU

Monolitický polarizační hranol z monokrystalu halogenidu jednomocné rtuti, vyznačený tím, že jeho průřez tvaru pravoúhlého lichoběžníka je vymezen body ABDEFG, přičemž vztahy mezi jednotlivými body jsou dány soustavou rovnic:

arctg n₀« - 45°

0,5 (1) (2)

AG cos a (3)

AF cos a (4)

DF :

kde:

ÁE tg a (5) ření na plochu polarizačního hranolu s projekcí AG, γ je úhel odklonu plochy polarizačního hranolu s projekcí BD od plochy hranolu s projekcí,

AF je projekce plochy polarizačního hranolu, v jejíž části AG vstupuje svazek zářeni do polarizačního hranolu,

AG je projekce části plochy polarizačního hranolu s projekcí AF, kterou vstupuje svazek záření do hranolu, n₀ je index lomu pro řádný paprsek,

DF je projekce plochy polarizačního hranolu, v jejíž části DE vystupuje řádný paprsek z polarizačního hranolu, přičemž hlavní krystalová osa (C) monokrystalu je rovnoběžná s průsečíkem vstupní plochy (AF) a výstupní plochy (DF) polarizačního hranolu.

a je úhel, pod kterým dopadá svazek zá1 list výkresů

226133

Severografia, η, p., {Svod 7, Most

Cena 2,<0 K£e