CS247730B1

CS247730B1 - Polarizátor monochromatického světla

Info

Publication number: CS247730B1
Application number: CS841750A
Authority: CS
Inventors: Jiri Kvapil; Josef Kvapil; Bohumil Perner; Oldrich Fisera
Original assignee: Jiri Kvapil; Josef Kvapil; Bohumil Perner; Oldrich Fisera
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1984-03-12
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Polarizátor monochromatického světla s vysokou odolností proti světelným tokům o vysoké intenzitě a schopnosti dokonale polarizovat monochromatické světlo·, zejména pro využití v laserech, vytvořený z opticky jednoosého krystalu, na němž jsou vytvořeny dvě plochy, z nichž alespoň jedna svírá s rovinou ρ určenou optickou osou (1) a průsečnicí (2) obou ploch úhel φ o velikosti odpovídající 0,3 až 0,9 násobku arcsin ηλ_1, kde ηλ je index lomu řádného nebo mimořádného paprsku o vlnové délce λ a je opatřena antireflexní vrstvou (3) pro světlo o vlnové délce λ, dopadající na tuto plochu pod úhlem odpovídajícím 0,9 až 1,1 násobku arcsin (n^inj, případně druhá plocha leží v rovině p optické osy (1) a je opatřena reflexní vrstvou (3) pro světlo· o vlnové délce λ

Description

Vynález se týká polarizátoru monochromatického světla s vysokou odolností proti účinkům světelných toků oi vysoké intenzitě a schopností dokonale polarizovat monochromatické světlo.

Piolarizátory světla nacházejí celou řadu použití v optických měřicích přístrojích, ve kterých se obvykle požaduje schopnost polarizovat bílé světlo bez nároků na odolnost polarizátoru proti působení světelných toků vysoké inLenzity. V laserech jsou polarizátory součástí, respektive doplňkem uzávěrek, a proto jsou vystaveny světelným tokům mimořádně vysoké intenzity. Funkce polarizátoru se však zpravidla v těchto případech požaduje jen pro monochromatické světlo, což umožňuje konstrukci polarizátoru s dielektrickými vrstvami zhotovenými na podložkách z opticky izotropních materiálů, jejichž povrch je šikmý vzhledem ke směru dopadajícího světla. Jedná se buď o destičky, nebo hranoly, na kterých jsou uvedené vrstvy vytvořeny. V praxi lze však dokonale polarizující vrstvy jen obtížně vytvářet, a proto se volí podložek několik, což však, zejména při menší jakosti vrstev, má za následek ztráty světla odrazem.

Uvedené nedostatky jsou však zcela odstraněny polarizátarem monochromatického světla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z opticky jednoosého krystalu, na kterém jsou vytvořeny dvě plochy, z nichž alespoň jedna svírá s rovinou, určenou optickou osou krystalu a průsečnicí obou ploch hranolu úhel φ o velikosti odpovídající 0,3 až 0,9 násobku arcsin η_λ ^_1, kde η_λ je index lomu řádného nebo· mimořádného paprsku o vlnové délce λ a je opatřena aintireflexní vrstvou pro světlo o vlnové délce Λ, dopadající na tuto plochu pod úhlem odpovídajícím 0,9 až 1,1 násobku arcsin (n_xsin,,J. Při použití dopadá monochromatické světlo šikmo na plochu opatřenou antireflexní vrstvou a lomí se tak, aby v polarizátoru procházelo světlo o zvoleném kmitosměru kolmo k optické ose krystalu. Pokud i druhá plocha svírá s rovinou optické osy úhel o velikosti odpovídající 0,3 až 0,9 násobku arcsin tor¹ je i tato opatřena příslušnou aintireflexní vrstvou a polarizátor světlo lomí. Světelný paprsek o požadovaném kmitosměru prochází v plné intenzitě, kdežto¹ svazek opačného kmitosměru je, podle jakosti antireflexní vrstvy a velikosti úhlu φ zeslaben, ale vždy úhlově odlišen od svazku požadovaného kmltosměru, což je například v laserových rezonátorech dostačující. Pokud druhá plocha leží v rovině optické osy krystalu a je opatřena reflexní vrstvou pro světlo o vlnové délce λ, polarizátor světlo· odráží, přičemž v odraženém světle jsou svazky s opačnou polarizací opět úhlově rozlišeny.

Polarizátory monochromatického světla podle vynálezu tak plně odstraňují nevýhody polarizátorů založených na principu lomu světla na plochách orientovaných šikmo k dopadajícímu svazku a zároveň při využití v laserech mohou být zhotoveny z krystalů o nízkém dvojlomu.

V dalším je pro snazší pochopení vynález blíže popsán v souvislosti s připojeným výkresem.

Na obr. 1 a 2 je znázorněno uspořádání s dvěma plochami, z nichž alespoň jedna svírá s rovinou p úhel φ. Na obr. 1 je polarizátor znázorněn v šikmém pohledu, na obr. 2 v pohledu shora. Na výkresech je znázorněna optická osa 1 krystalu, průsečnice 2 obou ploch a jimi vymezená rovina p. Dále je znázorněn úhel φ, který svírají plochy s rovinou p. Na obr. 3 v šikmém po·hledu a na obr. 4 v pohledu shora je znázorněno uspořádání, kdy jedna z ploch leží v rovině p. Je zde opět znázorněna optická osa 1 krystalu, průsečnice 2 obou ploch a jimi vymezená rovina p, jakož i úhel φ, který s rovinou p svírá jedná z ploch.

Příklad 1

Z monokrystalu kalcitu (n₀ = 1,652; n_e = = 1,483 při λ = 632,8 nm) byl zhotoven hranol o· průřezu kolmém k výšce tvaru rovnioramenného trojúhelníku s vrcholovými úhly 70°, 70° „a. 40°, přičemž optická osa 1 půlila úhel 40° průřezu hranolu. Plochy svírající úhel 40° byly opatřeny antireflexní vrstvou 3 střídavým náparem oxidu křemičitého a titaničitého a to pro monochromatické světlo o vlnové délce 632,8 nm při úhlu dopadu na jednu z uvedených ploch 34,4° s polarizací v rovině dopadu. Antireflexní vrstva 3 umožňuje světlu s uvedenou polarizací přechod ze vzduchu do hranolu a na druhé ploše opatřené antireflexní vrstvou 3 zpět do vzduchu s minimálními ztrátami. V hranolu postupuje světelný svazek kolmo k optické ose 1 a jeho polarizace odpovídá řádnému kmitosměru. Po· výstupu do vzduchu je od vystupujícího svazku odkloněn o 28,8°; paprsky mimořádné jsou průchodem kalcitovým hranolem odkloněny od paprsků řádných tak, že po· výstupu do vzduchu činí úhel mezi nimi 7,11°. Uvedený hranol byl použit jako polarizátor světla He-Ne laseru.

P ř í k 1 a d 2

Z korundového· monokrystalu (n₀ =

1,763; n_e = 1,755 při λ = 694,3 nm) byl zhotoven hranol o průřezu kolmém k výšce tvaru pravoúhlého trojúhelníka. V jediné odvěsniové ploše, svírající s přepoinovou plochou úhel 22° ležela optická osa 1 monokrystalu. Tato odvěsnová plocha byla opatřena reflexní vrstvou 3 pro světlo o vlnové délce 694,3 nm, zatímco přeponová plocha byla opatřena antireflexní vrstvou 3 pro· světlo· téže vlnové délky, přicházející pod úhlem dopadu 41,1° tak, aby lomený paprsek, polarizovaný kolmo k rovině dopadu,

247 tj. mimořádný, byl kolmý k uvedené odvěsnové ploše. Takto polarizovaný svazek se opět odráží do osy světla dopadajícího na hranol, zatímco svazek polarizovaný kolmo k tomuto svazku, tj. řádný je podstatně θ'slaben a odráží se v ose, svírající s osou

3a dopadajícího svazku úhel 0,7°. Hranol byl použit jako zadní zrcadlo rubínového laseru s laserovou tyčí, ve které krystalografická osa c je rovnoběžná s její geometrickou osou, za účelem polarizace laserového¹ záření.

Claims

PŘEĎME T

Polarizátor monochromatického světla, vyznačený tím, že sestává z opticky jednoosého krystalu, na kterém jsou vytvořeny dvě plochy, z nichž alespoň jedna svírá s rovinou p, určenou optickou osou (lj krystalu a průsecnicí (2) obou ploch úhel ψ o velikosti odpovídající 0,3 až 0,9 násobku arcsin η_λ ^_1, kde η_λ je index lomu řádného

VYNÁLEZU nebo nrmořádného paprsku o vlnové délce λ a je opatřena antireflexní vrstvou (3) pro světlo o· vlnové délce A, dopadající na tuto plochu pod úhlem odpovídajícím 0,9 až

1,1 násobku arcsin (n.,siin,_tl), případně druhá plocha leží v rovině p optické osy (1) a je opatřena reflexní vrstvou (3) pro světlo o vlnové délce Λ.