CS243810B1 - Polarizátor - Google Patents

Abstract

Polarizátor pro světlo vysoké intenzity vhodný zejména pro použití v laserových rezonátorech, kde použití opticky jednoosých krystalů s relativně malým dvojlomem , ale vysoké odolnosti proti poškození světelnými toky o vysoké intenzitě je umožněno tím, že z těchto krystalů jsou vytvořeny trojboké hranoly, jejichž alespoň dvě boční plochy /1, 2/ svírají úhel ostrý fí o velikosti 75° > <P > arcsin ng1, kde no je index lomu řádného paprsku pro vlnové délky 400 až 3 000 nm, přičemž optická osa /4/ krystalu svírá s výškou hranolu úhel R - 85 až 90° a s alespoň jednou z uvedených bočních ploch /1, 2/ úhel théta « 90° - φ 5°.

Description

(54) Polarizátor

Polarizátor pro světlo vysoké intenzity vhodný zejména pro použití v laserových rezonátorech, kde použití opticky jednoosých krystalů s relativně malým dvojlomem , ale vysoké odolnosti proti poškození světelnými toky o vysoké intenzitě je umožněno tím, že z těchto krystalů jsou vytvořeny trojboké hranoly, jejichž alespoň dvě boční plochy /1, 2/ svírají úhel ostrý fí o velikosti 75° > <P > arcsin ng¹, kde n_o je index lomu řádného paprsku pro vlnové délky 400 až 3 000 nm, přičemž optická osa /4/ krystalu svírá s výškou hranolu úhel R - 85 až 90° a s alespoň jednou z uvedených bočních ploch /1, 2/ úhel théta « 90° - φ 5°.

Vynález se týká polarlzátoru světla pro polarizaci světelných toků o vysoké intenzitě.

Polarizátory světla nacházejí dlouhou dobu využití v celé řadě opatických přístrojů. Většinou se jedná o polarizaci slabších světelných toků pro účely pozorování, případně měření, takže odolnost polarlzátoru proti poškození světlem se ani neuvažuje.

Úhlové rozlišení řádného a mimořádného paprsku v polarizátorech pro uvedené účely však musí být vysoké, případně jeden z paprsků musí být absorbován. V laserových rezonátorech, kde polarizátory umožňují funkci elektrooptických uzávěrek, není zapotřebí velkého rozlišení obou paprsků, avšak odolnost polarizátorů proti účinkům procházejícího světla musí být vysoká a rovněž stupeň polarizace musí být vysoký. Běžné polarizační hranoly se obvykle poškodí propálením v tmelené ploše, u polarizačních destiček je stupeň polarizace relativně nízký a ztráty zvýšené.

Tyto nedostatky odstraňuje polarizátor pro světlo vysoké intenzity podle vynálezu, , jehož podstata spočívá v tom, že je vytvořen z opticky jednoosého krystalu, opracovaného do tvaru pravoúhlého trojbokého hranolu, jehož alespoň dvě boční plochy svírají ostrý úhel fí o velikosti 75° arcsin ηθ\ kde n_Q je index lomu řádného paprsku pro vlnové délky

400 až 3 000 nm, přičemž optická osa krystalu svírá s výškou hranolu úhel R - 85 až 90° a alespoň s jednou z uvedených bočních ploch úhel théta = 90° - Ψ - 5°.

Při přibližně kolmém, tj. z hlediska nejmenších ztrát nejvýhodnějším, dopadu světla na jednu z uvedených ploch hranolu prochází světlo dále hranolem a odráží se od druhé plochy, přičemž bud před odrazem nebo po něm je osa světelného svazku přibližně kolmá k optické ose krystalu, takže dochází k jeho polarizaci a vzhledem k odrazu, který má stejnou funkci jako tmelená plocha u obvyklých polarizačních hrapolů, i k jeho úhlovému rozdělení.

Výstupní plocha se volí přibližně kolmá k odraženému svazku a při vícenásobném odrazu může být vstupní i výstupní plocha totožná. Případnou neúplnou polarizaci výstupních svazků lze odstranit malým natočením hranolu kolem jeho výšky.

Při větším dvoj lomu použitého krystalu lze její polohu zvolit takovou, že řádný nebo mimořádný paprsek se od výstupní plochy odráží, takže ani při využití polarlzátoru k účelům pozorování objektů v polarizovaném světle nevadí.

Při využití v laserovém rezonátoru však postačí i jen malé úhlové rozlišení obou paprsků, protože podmínka rezonance je jen při velmi přesném ustayení všech dílů rezonátoru do společné optické osy.

Tato skutečnost umožňuje využít pro polarizátory krystaly s malým dvojlomem, ale vysokou odolností proti laserovému záření. Vyloučení tmelených ploch rovněž podstatně zvyšuje odolnost proti poškození světelnými toky vysoké intenzity.

Polarizátor podle vynálezu tak umožňuje využití opticky jednoosých krystalů s relativně malým dvojlomem pro polarizaci světla při podstatně zvýšené odolnosti proti poškození světelnými toky o vysoké intenzitě.

Přikladl

Z monokrystalu vápence byl zhotoven polarizační hranol podle vynálezu ve tvaru trojbokého hranolu, kde úhel první-vstupní plochy pro světlo a druhé-odrazové plochy svíral úhel fí = 50°. Úhel druhé a třetí-výstupní plochy činil rovněž 50°.

Optická osa vápence svírala s prvou plochou hranolu úhel 90°. Při kolmém dopadu nepolarizovaného světla na prvou plochu hranolu vystupuje řádný paprsek kolmo z plochy třetí a mimořádný je od něho v hranolu odchýlen o 5,47° a po výstupu z hranolu o 8,29°, což dovoluje zcela snadné využiti hranolu jako polarizátoru v laserovém rezonátoru pro vlnovou délku světla 693,4 nm bez použití; dalších pomůcek k rozlišení obou kmitosměrů.

_e Pro lepší názornost je polarizátor podle tohoto příkladu schematicky znázorněn na připojeném výkrese na obr. 1, kde je zakreslena prvni-vstupní plocha 1, druhá-odrazová plocha £ a třetí-výstupní plocha £, dále optická osa krystalu £ a průchod světelného svazku 5^. Je zakreslen úhel fí = 50°, úhel théta, který svírá optická osa £ s druhou-odrazovou plochou £, . rovný 90° - 50° - 40°.

Příklad 2

Z monokrystalu korundu byl zhotoven polarizátor podle vynálezu ve tvaru pravoúhlého trojbokého hranolu s optickou osou korundu kolmou na přeponovou plochu, přičemž úhly mezi bočními plochami a poloha optické osy byly dodrženy s přesností na 3,5°.

Při dopadu nepolarizováného světla kolmo na přeponovou plochu vycházejí z téže plochy po dvojím odrazu v hranolu dva vzájemně kolmo polarizované svazky s úhlovým rozlišením 25'. Při použití v laserovém rezonátoru při vlnové délce 1 064 nm bylo třeba během seřizování vkládat do rezonátu další polarizátor k rozlišení kmitosměrů, avšak na vlastní funkci laseru nemělo uvedené malé úhlové rozlišení kmitosměrů vliv, protože již při odchylce osy zrcadel rezonátoru o méně než l' z osy použitého polarizovaného svazku laser nefungoval.

Také i zde je pro názornost polarizátor podle tohoto příkladu schematicky znázorněn na připojeném výkrese na obr. 2. Jsou znázorněny odvěsnové plochy i' a2 ' a přeponová plocha 3 ', optická osa krystalu 4_ a průchod světelného svazku £, dále jsou zakresleny ostré úhly fí · 45° a úhel théta » 90° - 45° = 45°, který svírá optická osa £ s odvěsnovou plochou l'.

Claims (1)

1. PŘED M fi T VYNÁLEZU

   Polarizátor pro světlo vysoké intenzity, vyznačený tím, že sestává z opticky jednoosého krystalu, opracovaného do tvaru trojbokého hranolu, jehož alespoň dvě boční plochy sbírají ostrý úhel /fí/ o Velikosti 75°><o > arcsin n'¹, kde n_Q... je index lomu řádného paprsku pro vlnové délky 400 až 3 000 ňm, přičemž optická osa Krystalu /4/ svírá s výškou hranolu úhel R - 85 až 90° a s alespoň jednou z uvedených bočních ploch /1, 2/ úhel théta - 90° -φ i 5°.