DE1497579A1 - Polarisator - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. F.Weickmann, Dr. Ing. A/Weickmann, Dipl-Ing. H. Weickmann D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Patentanwälte

8 MÜNCHEN 27, M O HXSTRAS S E 22, RUFNUMMER 483921/22 \ HO / Ό / Ό

1.) CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIPIQUE 15» Quai Anatole Prance, Paris, Frankreich

2.) SOCIETE PRANCAISE D»INSTRUMENTS DE CONTROLE ET D¹ANALYSES Route de Levis Saint-Nom, 78-LE MESNIL SAINT-DENIS Prankreich

Polarisator

Es sind bereits Prismen mit Totalreflexion und mit Normalfeld bekannt, wie z.B. Glazebrook- oder Glan-Thomson-Prismen· Diese Polarisatoren weisen zwei spitzenverkehrt angeordnete Kalkspathprismen auf, die mit Conadabalsam oder mit Leinenöl aneinandergeheftet sind. Die optische Achse der |

Substanz liegt parallel zur Eintrittsfläche und Austriffisflache des Polarisators· Dadurch, dafl das verwendete Haftmittel Licht absorbiert, können diese Polarisatoren für Wellenlängen unter 3.000 8 nicht verwendet werden. Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist bereits die Verwendung von Glycerin vorgeschlagen worden· Neben den Nachteilen des Glycerin als hygroskopische Flüssigkeit ist es nun die Lichtabsorbtion durch den Kalkspath, die den Polarisator für kleine Wellen-

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längen unbrauchbar macht» Im besten Fall kann man Wellen« längen unter 2,300 8. nicht verwenden.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die Iiachteile der bekannten Polarisatoren auszuräumen. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung ein Polarisator vorgesehen, der insbesondere bemerkenswert ist durch zvjei identische Prismen aus einem doppelbrechenden Material, die in eine isotrcpe Sub- ^ stanz mit einem Brechungsindex η kleiner als der normale Brechungsindex n_n und der außerordentliche Brechnungsindex n_ö des doppelbrechenden Materials der Prismen und mit einer Transparenz bis zu einer Wellenlänge unter 1850 8 eingetaucht sind. Solche Polarisatoren können mit Wellenlängen unter 1850 H arbeiten.

Die isotrope Flüssigkeit spielt dabei zwei Hollen: einmal schützt sie die Prismen vor Korrosion durch die Atmosphäre und erlaubt ein gröberes Schleifen der Prismen und dann ge-

währleistet sie die Weiterleitung des einen polarisierten Lichtstrahls und die Totalreflexion des anderen. Dieser reflektierte Strahl kann durch eine Seitenfläche absorbiert oder aber durch eine zusätzliche Vorrichtung aufgefangen werden.

Gemäß einer Ausführungaform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Prismen aus Anmoniummonophosphat (phosphate monoamonique) und daß die optische Achse des doppelbrechenden

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Materials in der uintrittsflache des Prismas liegt· :

Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Winlcelfeld ß im wesentlichen symmetrisch um die Normale auf der Sintrittsfläche.-des Polarisators liegt·

V/eitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus

der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den bei- 'j.

liegenden Zeichnungen hervor. . * ύ

Die Zeichnungen stellen dar: :

S¹Xg. 1 ist eine raumbidlliche Darstellung zweier Prismen und zeigt insbesondere das Winlcelfeld des einfallenden otrahls mit der Normalen* und zwar symmetrisch.um diese Normale auf der Eintrittsfläche.

Fig. 2 stellt den Zusammenbau, des Polarisators dar.

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Fig· 3.stellt-eine andere Ausführungsform der Erfindung dar· - ^

Der.Polarisator weist in an sich bekannter Weise zwei Prismen 2, 3. (Fig#1) aus einem doppelbrechendein Material, wie z.B. aus einem Ammoniummonophosphat (phosphate monoamonique) auf. Gemäß der Erfindung sind diese beiden Prismen in eine isotrope Substanz eingetaucht, deren Brechungsindex η unter dem normalen Brechungsindex η und dem außerordentlichen Brechungsindex n_e des die Prismen bildenden Materials liegt·

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-If -

Die optische Achse jedes Prismas liegt in der Ebene ABCD bzw. A¹B¹C¹D* und ist parallel zur. Richtung AD.

Der Prismawinkel ob hängt vom Brechungsindex des verwendeten Materials ab und wird so gewählt, daß einer der polarisierten Strahlen total reflektiert wird, während der andere für ein Winkelfeld fyfoäs symmetrisch um die Normale NI liegt und durch den größten Winkel bestimmt wird, den die einfallenden Strahlen SI mit der Normalen NI auf der Eintritteflache ABCD bilden.

Zur Erläuterung der Erfindung wird «Ihi er nach ein konkretes Zahlenbeispiel gegeben, aas die Erfindung aber in keiner Weise einschränkt.

- Prismenwerkstoffs Ammoniiunmonophosphat mit einem Brechungsindex für die Kanten D von 1,525 und l,¹+79·

- Optische Achse parallel zu AD.

- öC = 18°6« ~_

- AC¹ - k2 mm} CD = 17 mm$ BC = 16. mm. „_.

- Eintauchflüssigkeitt Zyklohexan mit einem theoretischen Brechungsindex von 1,1+255·

Mit einem solchen Prisma werden folgende Ergebnisse erzielt:

- Praktisch symmetrisches Feld in der Luft ^ ^f⁰ beiderseits der Normalen·

- Verhältnis der polarisierten Intensität mit der nichtpo*·

larisierten Intensität gemessen mit einem klassischen

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Spath-priema 10 ·

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BAD ORIGIN^ ^i ^ ^Mt

- Die maximale Übertragung wird bei einer sichtbaren Strahlung und im entfernten Ultraviolett vorgenommen.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines lölarisators gemäß der Erfindung dargestellt«

In einem Metallbehälter 1 mit einem geeigneten Dehnungskoeffizianten sind die beiden Prismen 2» 3 in der dargestelltexi Weise angeordnet» Zwei Fenster 5 aus geschmoizenem SiIi sium, vollständig ausgehärtet und von maximaler Planparallelität schließen den Behälter ab und sind mit den Flächen ABCD und A'B¹C¹D* der beiden Prismen in Berührung*

Zwei mit Fluor behandelte Ringdichtungen k aus einem elastomer en Stoff« die bei Berührung mit dem Zyklohexan nicht quellen, gewährleisten die völlige Abdichtung des Behälters und üben gleichzeitig einen minimalen Druck auf die Fenster aus» so daß Jede Poppelbrechung durch Kompression vermieden wird·

Sin extrem weiches elastisches System 8 drückt die beiden Prismen unter Zwischenschaltung einer Scheibe 7 gegeneinander« die den geringen Druck gleichmäßig aif die gesamte Fläche ABC*D^f verteilt.

Ein Zwischenfutter 11 mit optisch genau geschliffenen Stirn*» flächen gewilhrleistet die genaue Parallelität der beiden

Fenster und verhindert se jede !Compress ioa dos Polarisators in. Längsricht·.·;:.:■. .

Zwischen den beiden Prismen 2, 3 sir.d fcraer ζι·}βί sehr dünne (einige hundertstel Millimeter stark) a-^eordnet, die sicherstellen» daß die Zyklohexanscr.Ieht zvizsehen den beidei Prismen Immer konstant star!- bleibt« . .

Der so beschriebene Behälter ist mit Zyklohexan angefüllt, dessen durch Tempera tür schwankungeri hervorgerufene Volumoaänderungen durch eine Membran 9 an der Oberseite des Polar!-. sators ausgeslichen werden·

Gemäflifelner weiteren AusfUhrangsf©rm der Erfindung nach Fig. ist ein zusätzliches Prisma 2-, entweder an das Prisma 2 angesetzt oder mit diesem gleichseitig aus einem Stück £eschliffen» se daß die reflektierten strahlen austreten können· Bei dieser besonderen Ausführungsform genügt der 'iinkel ^rf~ des Prismaa 2-, der folgenden

- 2

Wenn das Prisma 2, an das Prisma 2 angesetzt ist» dann ist sein Tjrechungsindex dem des Fr/ismas 2 ähnlich·

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„ BAD ORIGINAL

Gegenüber den bekannten Polarisatoren bringt die Erfindung wesentliche Vorteile, und zwar insBesondere eine gute Trennung öer polarisierten Strahlen, mögliche Ausbeutung des entfernten Ultraviolett und ein praktisch symmetrisches Feld·

Ohne den Rahmen der iirf indung zu verlassen, könnte man die Prismen auch aus jedem anderen Werkstoff herstellen, dessen Brechungsindex ähnlich dem des Ämmoniümmonophosphats ist, Wie s.B. aus Magnesiumfluorid·

Die jiintauchflüssigkeit kann auch ein normales Hexan oder Silikonöl sein. Der Polarisator ist anwendbar bei Photo« roniodiffusometern, Interferometern. und ähnlichen Geräten, bei denen polarisiertes Licht.verwendet -wird·

- Patentansprüche -

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BAD

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Polarisator zur Totalreflexion eines ersten polarisierten üirahls und zur Weiterleitung eines zweiten polarisierten. Strahls» gekennzeichnet durch zwei identische Prismen (2,3) aus einem doppelbrechenden Material» die in eine isotrope Gυbstanz mit einem Brechungsindex ?i kleiner als der normale Brechungsindex η und der außerordentliche Brechungs-index 11 des doppelbrechenden Materials der Prismen (2-,3) und mit einer Transparenz bis zu einer Viellenlänge unter 185c ?i eingetaucht sind.

   2. Polarisator nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet,

   da£ die Prismen (2,3) aus Ammoniurnmonophosphat (phosphate

   buteht
   monoamonique)7"und daß die optische Achse des äoppelbrechenden

   Materials in der Lintrittsflache des Prismas (2) liegt.

   3· Polarisator nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prismenwinkel&* von dem gewählten Prismenwerkstoff abhängt·

   h. Polarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Winkelfeld ß im v;esentliehen symmetrisch um die Normale (NI) auf der iintritts.flache (ABCD) des Polarisators liegt.

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   ^. Polariaator nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Prisma (2) ein zusätzliches Prisma (2η) Ättgeordnet ist,

   6. Polarisator nach einem der Ansprüche I₁- 5»dadurch gekennzeichnet» daß die Prismen spitzenverkehrt in einem dichten Behälter (1) angeordnet sind» der vorzugsweise an seinen Stirnseiten "von. Fenstern (5) aus Silizium abgeschlossen ist« wobei diese !fenster (5) mit der Jintrittsfläche (ABCD; A-¹B¹CD*) jedes Frismas (2,3) in Berührung stehen*

   7. Polarisator nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der DehnungsSchwankungen der isotropen Substanz ein elastisches System (8) und eine Membran (?) vorgesehen sind·

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