LT5596B - Šviesos pluošto atgalinio atspindėjimo būdas ir retroreflektorius būdui realizuoti - Google Patents

Šviesos pluošto atgalinio atspindėjimo būdas ir retroreflektorius būdui realizuoti Download PDF

Info

Publication number
LT5596B
LT5596B LT2007084A LT2007084A LT5596B LT 5596 B LT5596 B LT 5596B LT 2007084 A LT2007084 A LT 2007084A LT 2007084 A LT2007084 A LT 2007084A LT 5596 B LT5596 B LT 5596B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
polarization
reflection
retroreflector
incident
light beam
Prior art date
Application number
LT2007084A
Other languages
English (en)
Other versions
LT2007084A (lt
Inventor
Stanislovas BALICKAS
Romaldas ANTANAVI�IUS
Andrejus MICHAILOVAS
Original Assignee
Uab "Ekspla", ,
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 Uab "Ekspla", , filed Critical Uab "Ekspla", ,
Priority to LT2007084A priority Critical patent/LT5596B/lt
Priority to EP08172968.3A priority patent/EP2075618B1/en
Publication of LT2007084A publication Critical patent/LT2007084A/lt
Publication of LT5596B publication Critical patent/LT5596B/lt

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
    • G02B26/0883—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/288—Filters employing polarising elements, e.g. Lyot or Solc filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

Išradimas priklauso lazerių sričiai, būtent, šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdui ir įrenginiui, kurie leidžia išplėsti spektrinį diapazoną, užtikrinant jame nekintančią šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją, bei gali būti panaudoti derinamo dažnio lazerinės spinduliuotės šaltiniuose. Pasiūlytas šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdas apima krentančio šviesos pluošto atsispindėjimą skaidrioje medžiagoje nuosekliai nuo kelių visiškojo vidaus atspindžio plokštumų taip, kad kiekvieno visiškojo vidaus atsispindėjimo metu krentantis šviesos pluoštas kartu su vaizdo apvertimu patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų, o po ne mažiau kaip keturių patirtų minėtų atsispindėjimų atgal grįžtančio pluošto profilio vertikalioji ir horizontalioji koordinatės susikeičia vietomis bei patirtas suminis minėtas fazės postūmis užtikrina tiesinę, sutampančią su pradine, poliarizaciją.

Description

Išradimas priklauso lazerių sričiai, būtent, šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdui ir įrenginiui, kurie sukeičia krentančio šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis ir išsaugoja šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją bei gali būti panaudoti derinamo dažnio lazerinės spinduliuotės šaltiniuose.
Yra žinomas lazerinėje sistemoje naudojamas šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdas, išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją, apimantis krentančios šviesos pluošto atsispindėjimą nuosekliai nuo kelių visiškoj o vidaus atspindžio plokštumų padengtų interferencinėmis dangomis tam, kad kiekvieno atspindžio metu atsirandantis fazės postūmis tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų užtikrintų atsispindėjusio šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją ir po paskutiniojo atsispindėjimo atgal grįžtančio pluošto tiesinės poliarizacijos vektoriaus orientacija sutaptų su pradine (žiūrėti išradimo aprašymą pagal JAV patentą Nr. 7165850).
Yra žinomas lazerinėje sistemoje naudojamas retroreflektorius, išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją, apimantis šviesos pluošto kelyje skaidrioje medžiagoje išdėstytas kelias visiškojo vidaus atspindžio plokštumas, padengtas interferencinėmis dangomis tam, kad kiekvieno atsispindėjimo metu atsirandantis fazės postūmis tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų užtikrintų atsispindėjusio šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją ir po paskutiniojo atsispindėjimo atgal grįžtančio pluošto tiesinės poliarizacijos vektoriaus orientacija sutaptų su pradine (žiūrėti išradimo aprašymą pagal JAV patentą Nr. 7165850).
Žinomo šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdo bei retroreflektoriaus būdui realizuoti trūkumas yra tas, kad interferencinės dangos pasižymi didele dispersija (dangos storis, su kuriuo pasiekiamas reikiamas fazės postūmis tarp 5 ir p poliarizacijos dedamųjų, priklauso nuo spinduliuotės bangos ilgio). Taigi tokio tipo retroreflektoriai tiesinę poliarizaciją išlaiko siaurame bangos ilgių diapazone, ir dėl to jų panaudojimo sritis yra ribota, pavyzdžiui, nelabai tinka naudoti derinamo dažnio lazerinės spinduliuotės šaltiniuose (parametriniuose šviesos generatoriuose).
Yra žinomas lazerinėje sistemoje naudojamas šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdas, sukeičiantis krentančiojo šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją kuris apima krentančios šviesos pluošto atsispindėjimą nuosekliai nuo kelių visiškojo vidaus atspindžio plokštumų bei poliarizacijos valdymą ją pasukant poliarizacijos rotatoriais, pvz., Faradėjaus rotatoriais, kad atspindžių metu tiesinė poliarizacija nevirstų elipsine (žiūrėti išradimo aprašymą pagal Europos patentą Nr. 1662623).
Yra žinomas lazerinėje sistemoje naudojamas šviesos pluošto retroreflektorius, sukeičiantis krentančiojo šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją kuris apima krentančios šviesos pluošto kelyje išdėstytas kelias visiškojo vidaus atspindžio plokštumas bei poliarizacijos rotatorius, pavyzdžiui, Faradėjaus rotatorius, skirtus poliarizacijos valdymui, kad atsispindėjimo metu tiesinė poliarizacija nevirstų elipsine (žiūrėti išradimo aprašymą pagal Europos patentą Nr. 1662623).
Šio žinomo šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdo bei retroreflektoriaus jam realizuoti trūkumas yra tas, kad reikalinga papildoma poliarizacijos valdymo operacija, o dėl to retroreflektoriuje būdui realizuoti naudojami poliarizacijos rotatoriai, kurie pasižymi didele dispersija (poliarizacijos posūkio kampas priklauso nuo spinduliuotės bangos ilgio). Taigi tokio tipo retroreflektoriai tiesinę poliarizaciją išlaiko tik siaurame bangos ilgių diapazone. Be to, Faradėjaus rotatorius turi tam tikras sugerties juostas UV ir regimosios šviesos diapazonuose. Dėl šių priežasčių susiaurėja minėto retroreflektoriaus panaudojimo sritis, pavyzdžiui, nelabai tinka naudoti derinamo dažnio lazerinės spinduliuotės šaltiniuose (parametriniuose šviesos generatoriuose).
Artimiausias pagal techninę esmę yra parametriniame šviesos generatoriuje naudojamas šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdas, sukeičiantis krentančiojo šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją apimantis krentančios šviesos pluošto atsispindėjimą nuosekliai nuo kelių visiškojo vidaus atspindžio plokštumų bei poliarizacijos valdymą ją pasukant λ/2 bangų plokštele, tam, kad atspindžių metu tiesinė poliarizacija nevirstų elipsine ir kad grįžtančio atgal pluošto tiesinės poliarizacijos vektoriaus orientacija sutaptų su pradine (žiūrėti išradimo aprašymą pagal JAV patentą Nr. 6647033).
Artimiausias pagal techninę esmę yra parametriniame šviesos generatoriuje naudojamas retroreflektorius, sukeičiantis krentančiojo šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją, apimantis krentančios šviesos pluošto kelyje (skaidrioje medžiagoje) išdėstytas kelias visiškojo vidaus atspindžio plokštumas, pavyzdžiui, 45° kampu pasuktą Porro prizmę, bei poliarizacijos valdymo elementą, pavyzdžiui, λ/2 bangų plokštelę, skirtą poliarizacijos vektoriui pasukti, tam, kad atspindžių metu tiesinė poliarizacija nevirstų elipsine ir kad grįžtančio atgal pluošto tiesinės poliarizacijos orientacija sutaptų su pradine (žiūrėti išradimo aprašymą pagal JAV patentą Nr. 6647033).
Šio šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdo bei retroreflektoriaus būdui realizuoti trūkumas vėlgi yra siauras bangos ilgių diapazonas, kuriame gali būti užtikrinta tiesinė poliarizacija. Bangų plokštele neįmanoma pasiekti vienodo poliarizacijos sukimo plačiame spektriniame diapazone, todėl minėtas retroreflektorius neužtikrina švarios poliarizacijos spinduliuotės visoje parametrinio šviesos generatoriaus derinimo srityje.
Išradimu siekiama sukurti šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdą bei retroreflektorių būdui realizuoti, kurie išplėstų spektrinį diapazoną, kuriame būtų užtikrinta nekintanti tiesinė poliarizacija, t.y. kad krentančio pluošto poliarizacijos tipas ir orientacija nepakistų, tuo pačiu praplečiant panaudojimo sritį.
Išradimo esmė yra ta, kad siūlomame šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būde, sukeičiančiame krentančio šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugančiame šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją, apimančiame krentančio šviesos pluošto atsispindėjimą skaidrioje medžiagoje nuosekliai nuo kelių visiškojo vidaus atspindžio plokštumų, kiekvieno visiškojo vidaus atsispindėjimo metu krentantis šviesos pluoštas kartu su vaizdo apvertimu patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų, pluoštas patiria ne mažiau kaip keturis minėtus atspindžius, po kurių atgal grįžtančio pluošto profilio vertikalioji ir horizontalioji koordinatės susikeičia vietomis, o patirtas suminis minėtas fazės postūmis užtikrina tiesinę, sutampančią su pradine, poliarizaciją.
Atgalinio atsispindėjimo būde, kuriame krentantis šviesos pluoštas patiria ne mažiau kaip 4 visiškuosius vidaus atspindžius, kai kiekvieno iš jų metu kartu su vaizdo apvertimu minėtas pluoštas patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų, atsiranda galimybė tuo pačiu metu valdyti ir vaizdo pasukimą, ir minėtą fazių postūmį bei pasiekti, kad pluošto vaizdo profilio vertikalioji koordinatė susikeistų su horizontaliąja, o poliarizacija išliktų tiesinė bei nepakistų jos orientacija.
Siūlomame retroreflektoriuje, sukeičiančiame krentančiojo šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugančiame šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją, apimančiame krentančio šviesos pluošto kelyje skaidrioje medžiagoje išdėstytas kelias visiškojo vidaus atspindžio plokštumas, nuo kurių nuosekliai atsispindi minėtas pluoštas, numatyta ne mažiau kaip keturios visiškojo vidaus atspindžio plokštumos, kurios erdvėje išdėstytos taip, kad krentantis šviesos pluoštas, atsispindėjęs nuo kiekvienos visiškojo vidaus atspindžio plokštumos, kartu su vaizdo apvertimu patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų, o po paskutiniojo atsispindėjimo atgal grįžtančio pluošto profilio vertikalioji ir horizontalioji koordinatės susikeičia vietomis bei patirtas suminis minėtas fazės postūmis užtikrina tiesinę, sutampančią su pradine, poliarizaciją.
Retroreflektoriuje, kuriame krentančio šviesos pluošto kelyje išdėstytos ne mažiau kaip 4 visiškojo vidaus atspindžio plokštumos, nuo kiekvienos kurių nuosekliai atsispindėjęs minėtas pluoštas kartu su vaizdo apvertimu patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų, atsiranda galimybė, reguliuojant paminėtų atspindžio plokštumų išsidėstymą erdvėje, tuo pačiu metu valdyti ir vaizdo pasukimą, ir minėtą fazių postūmį bei pasiekti, kad pluošto vaizdo profilio vertikalioji koordinatė susikeistų su horizontaliąja, o poliarizacija išliktų tiesinė bei nepakistų jos orientacija. Retroreflektoriaus viduje tiesinė poliarizacija nėra išsaugoma, tačiau už retroreflektoriaus poliarizacija vėl yra tiesinė ir jos orientacija sutampa su pradine. Šio išradimo retroreflektorius atlieka tą pačią operaciją, kurią kartu atlieka du prototipo elementai - 45° kampu pasukta Porro prizmė ir ΧΤ2 plokštelė.
Siūlomo atgalinio atsispindėjimo būdo ir retroreflektoriaus privalumas yra tas, kad retroreflektoriaus geometrija (atspindžio plokštumų išdėstymas erdvėje), o tuo pačiu ir pluošto vaizdo bei poliarizacijos valdymas priklauso tik nuo skaidrios medžiagos, iš kurios pagamintas retroreflektorius, lūžio rodiklio. Nesunku parinkti tokią skaidrią medžiagą, kuri užtikrintų nekintančią tiesinę poliarizaciją plačiame bangos ilgių diapazone, nekeičiant retroreflektoriaus geometrijos.
Retroreflektorių sudaro dvi stačiosios prizmes, pasuktos viena kitos ir krentančio pluošto tiesinės poliarizacijos vektoriaus atžvilgiu taip, kad sklisdamas tokia prizmių pora krentantis pluoštas patiria keturis paminėtus visiškuosius vidaus atspindžius nuo atitinkamų prizmių plokštumų. Dvi atskiros stačiosios prizmės yra gana paprasti elementai, kuriuos galima užsisakyti pas bet kokį optinių elementų gamintoją. Be to, prizmės gali būti pagamintos iš skirtingų skaidrių medžiagų.
Retroreflektorių sudaro monolitinis optinis elementas, kuriame krentantis pluoštas patiria ne mažiau.kaip keturis paminėtus visiškuosius vidaus atspindžius. Nors monolitinį elementą pagaminti yra sunkiau, jis pasižymi didesniu mechaniniu stabilumu ir mažesniais energiniais nuostoliais.
Šio išradimo retroreflektorių panaudojant parametrinio šviesos generatoriaus (PŠG) rezonatoriuje, pagerinama PŠG pluošto kokybė, tuo pačiu užtikrinant aukštą poliarizacijos grynumą visoje generatoriaus derinimo srityje.
Detaliau išradimas paaiškinamas brėžiniais, kuriuose pavaizduota:
Fig. 1 - pasiūlyto retroreflektoriaus optinė schema;
Fig. 2 - blokinė schema, iliustruojanti pasiūlyto retroreflektoriaus poveikį pluoštui;
Fig. 3 - pasiūlyto retroreflektoriaus optinė schema su pavaizduota vieno spindulio trajektorija ir pažymėtomis pozicijomis, kuriose stebimi pluošto vaizdo pokyčiai;
Fig. 4 - sklindančio retroreflektoriumi pluošto profilio iliustracijos pažymėtose Fig. 3 pozicijose;
Fig. 5 - pasiūlyto retroreflektoriaus optinė schema su pavaizduota vieno spindulio trajektorija ir pažymėtomis pozicijomis, kuriose stebimi pluošto poliarizacijos pokyčiai;
Fig. 6 - sklindančio retroreflektoriumi pluošto poliarizacijos iliustracijos pažymėtose Fig. 5 pozicijose;
Fig. 7 - koordinačių sistemų tarpusavio orientacija ir poliarizacijos dedamųjų amplitudžių sąryšiai;
Fig. 8 - pasiūlyto retroreflektoriaus kampo Θ priklausomybė nuo lūžio rodiklio;
Fig. 9 - depoliarizacinių nuostolių priklausomybė nuo spinduliuotės bangos ilgio;
Siūlomas šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdas apima šią operacijų seką:
- šviesos pluoštą nukreipia į skaidrią medžiagą kuria sklisdamas krentantis pluoštas atsispindi nuosekliai nuo bent keturių visiškojo vidaus atspindžio plokštumą
- kiekvieno visiškojo vidaus atspindžio metu krentantis šviesos pluoštas kartu su vaizdo apvertimu patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamą ą
- po ne mažiau kaip keturių minėtų atspindžių atgal grįžtančio pluošto profilio vertikalioji ir horizontalioji koordinatės susikeičia vietomis, o patirtas suminis minėtas fazės postūmis užtikrina tiesinę, sutampančią su pradine, poliarizaciją
Retroreflektorius (1) siūlomam būdui realizuoti yra pavaizduotas Fig. 1. Jį sudaro dvi visiškojo vidaus atspindžio prizmės (2, 3), pavyzdžiui, stačiosios prizmės. Prizmė (2) orientuota taip, kad į ją krentantis pluoštas (4), atsispindėjęs nuo jos plokštumos b, pakeistų sklidimo kryptį 90 laipsnių kampu ir būtų nukreiptas į antrąją prizmę (3), t.y. atspindžio plokštuma b su krentančio pluošto kryptimi (4) sudaro 45 laipsnių kampą. Prizmė (3) orientuota taip, kad į ją krentantis pluoštas (5), atsispindėjęs nuo jos plokštumų e ir f, pakeistų sklidimo kryptį 180 laipsnių kampu, t.y. atspindžio plokštumos e ir f su krentančio pluošto kryptimi (5) sudaro 45 laipsnių kampą (taip orientuota stačioji prizmė vadinama Porro prizme). Kitos prizmių plokštumos a, c, d, kurias pluoštas kerta statmenai, niekaip nepaveikia nei pluošto sklidimo krypties, nei vaizdo, nei poliarizacijos, todėl toliau nebus nagrinėjamos.
Prizmės (2) ir (3) yra pasuktos azimutiniais kampais Θ ir φ apie pluošto sklidimo kryptį (4, 5). Θ yra kampas tarp krentančio pluošto poliarizacijos vektoriaus ir pirmosios prizmės (2) p ašies, o φ - kampas tarp abiejų retroreflektoriaus prizmių p ašių. Kampas Θ laikomas teigiamu, jei, žiūrint iš taško (6), pirmoji prizmė (2) yra pasukta pagal laikrodžio rodyklę; kampas φ laikomas teigiamu, jei, žiūrint iš taško (7), antroji prizmė (3) yra pasukta pagal laikrodžio rodyklę. Fig. 1 kampas Θ yra teigiamas, o kampas φ - neigiamas. Konkrečios kampų Θ ir φ reikšmės priklauso nuo prizmių lūžio rodiklio.
Išradimas nėra apribotas reflektoriaus (1) išpildymu tik pagal Fig. 1. Bendruoju atveju pirmoji prizmė nebūtinai turi būti stačioji. Tuomet pluošto sklidimo kryptys (4) ir (5) tarpusavyje sudarys kampą 2a, kur a - kritimo į plokštumą b kampas. Plokštumos a ir c vis tiek bus statmenos pluošto sklidimo krypčiai. Be to, retroreflektorius (1) gali būti ne dviejų prizmių kombinacija, o monolitinis elementas. Tokiu atveju pagerinamas mechaninis stabilumas bei sumažinami nuostoliai dėl atspindžių ant paviršių c ir d.
Fig. 2 pateikta paprasta iliustracija kaip, paveikiamas pluošto vaizdas ir poliarizacija vieno lėkio per retroreflektorių (1) metu. Pavyzdžiui, į retroreflektorių (1) krenta asimetrinis pluoštas (8). Tarkime, jo profilis pluošto sklidimo krypčiai statmenoje plokštumoje g yra ovalinis, t.y dviejose statmenose koordinatėse vienodą intensyvumą atitinkantys taškai M ir N yra nevienodai nutolę nuo pluošto centro C. Krentančio į retroreflektorių pluošto (8) poliarizacija yra tiesinė, o poliarizacijos vektorius yra nukreiptas X ašies kryptimi ir sutampa su ilgąja pluošto profilio ašimi NN'. Atspindėto atgal pluošto (9) profilio ilgoji (NN') ir trumpoji (MM') ašys yra susikeitusios vietomis, tuo tarpu tiesinės poliarizacijos vektoriaus orientacija išlieka nepakitusi. Grįžtančio pluošto (9) poliarizacijos vektorius yra nukreiptas X kryptimi, o tai reiškia, kad retroreflektorius pastumia fazę per π.
Siūlomo retroreflektoriaus veikimo principas pagrįstas krentančio pluošto vaizdo ir poliarizacijos patirtais pakitimais jam atsispindint nuo visiškojo vidaus atspindžio plokštumų. Fig. 1 pluoštas pavaizduotas kaip vienas spindulys, sklindantis (4) ir (5) kryptimis. Kadangi pluoštas pasižymi tam tikrais skersiniais matmenimis, jį galima įsivaizduoti, kaip spindulių visumą. Skirtingas koordinates pluošto profilyje atitinkantys spinduliai nubrėš skirtingas trajektorijas.
Fig. 3 pavaizduota, kaip atrodo vieno spindulio, neinančio per pluošto centrą C, trajektorija vieno lėkio per retroreflektorių metu. Trajektoriją sudaro atkarpos tarp pradinio taško (10) stebėjimo (referencinėje) ploštumoje g, atspindžio taškų (11, 12, 13, 14) ant retroreflektoriaus plokštumų b, e, f ir galinio taško (15) stebėjimo plokštumoje g. Joje yra pažymėtos pozicijos C1-C8, kuriose stebėsime pluošto vaizdo pokyčius: Cl, C2 - prieš retroreflektorių, t.y. prieš pirmąjį atspindį, C3, C4 - po pirmojo atspindžio, C5, C6 - po antrojo ir trečiojo atspindžių, C7, C8 - po ketvirtojo atspindžio, t.y. už retroreflektoriaus. Pozicijose Cl, C2, C7, C8 pluošto vaizdas stebimas iš taško (6), pozicijose C3-C6 - iš taško (7). Fig. 3 taip pat pažymėtos dvi svarbios linijos: pirmosios retroreflektoriaus prizmės (2) b plokštumos vidurio linija (16) ir antrosios retroreflektoriaus prizmės (3) viršūnė (17). Yra gerai žinoma, kad stačioji prizmė atlieka vaizdo apvertimo operaciją atspindžio plokštumos vidurio linijos atžvilgi u, o Porro prizmė atlieka vaizdo apvertimo operaciją viršūnės atžvilgiu.
Stebėkime, kaip vartomas asimetrinis pluošto vaizdas ir kaip kinta referencinių pluošto profilio taškų M ir N skersinės koordinatės, pluoštui sklindant retroreflektoriumi (1). Tarkime pradinėje stebėjimo pozicijoje (Fig. 4 Cl) - stebėjimo plokštumoje g prieš retroreflektorių pluošto profilio trumpoji ašis yra horizontali, o ilgoji ašis - vertikali. Taškas M yra nutolęs nuo pluošto centro C horizontalia kryptimi į dešinę (Fig. 3 atitinka tašką (10)), t.y. guli pluošto profilio trumpojoje ašyje; taškas N yra nutolęs nuo pluošto centro C vertikalia kryptimi į apačią, t.y. guli pluošto profilio ilgojoje ašyje. Pirmosios retroreflektoriaus prizmės (2) koordinačių sistemoje (pozicija C2) pluošto profilio trumpoji ašis yra pasukta -Θ kampu vidurio linijos (16) atžvilgiu. Po vaizdo apvertimo pirmojo atspindžio metu (pozicija C3) pluošto profilio trumpoji ašis yra pasukta + Θ kampu linijos (16) atžvilgiu. Pozicijoje C4 pereinama prie koordinačių sistemos, susietos su antrąja prizme (3): antrosios prizmės viršūnė (17) yra pasukta kampu φ pirmosios prizmės vidurio linijos (16) atžvilgiu, o pluošto profilio trumpoji ašis sudaro +45 laipsnių kampą su antrosios prizmės viršūne (17). Po vaizdo apvertimo antrojo ir trečiojo atspindžių metu (pozicija C5) pluošto profilio trumpoji ašis sudaro -45 laipsnių kampą su antrosios prizmės viršūne (17). Pozicijoje C6 grįžtama prie koordinačių sistemos, susietos su pirmąja prizme (2): pluošto profilio trumpoji ašis tampa pasukta -(90°- Θ) kampu pirmosios prizmės vidurio linijos (16) atžvilgiu. Po vaizdo apvertimo ketvirtojo atspindžio metu (pozicija C7) pluošto profilio trumpoji ašis yra pasukta +(90°-$) kampu vidurio linijos (16) atžvilgiu. Pozicijoje C8 matome pluošto vaizdą laboratorinėje koordinačių sistemoje, t.y. referencinėje plokštumoje g, kuri gali būti susieta su aktyvia terpe (paprasto lazerio atveju) arba su netiesiniu kristalu (pavyzdžiui, parametrinio šviesos generatoriaus atveju): pluošto profilio trumpoji ašis yra vertikali, o ilgoji ašis horizontali; taškas M atsiduria pluošto profilio apačioje (Fig. 3 atitinka tašką (15)), o taškas N - pluošto profilio dešinėje. Atstumai nuo pluošto centro nepakinta. Palyginus pozicijas Cl ir C8, galime pasakyti, retroreflektorius (1) sukeičia vertikaliąją šviesos pluošto profilio koordinatę su horizontaliąja, ir atvirkščiai. Taigi vaizdo prasme retroreflektorius (1) atlieka tą pačią operaciją kurią atlieka prototipo 45° kampu pasukta Porro prizmė.
Fig.3 pavaizduotas retroreflektorius, kai # = +26°, o φ = -19°. Bendruoju atveju toks 4atspindžių retroreflektorius sukeičia į jį krentančio šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis, jei tik tenkinama sąlyga: θ- φ = ± 45°; ± 135°; ± 225°.
Fig.5 pavaizduota to paties spindulio trajektorija (10-15), pluoštui sklindant retroreflektoriumi (1) pagal Fig.1 arba Fig.3, ir pažymėtos pozicijos D1-D9, kuriose stebėsime pluošto poliarizacijos pokyčius. Taip pat nupieštos koordinačių sistemos, kuriose bus stebima poliarizacija: XYZt ir -XYZ5 yra laboratorinės koordinačių sistemos, PįSiZi, PrSi’Z2, P3S3Z4 bei P3 S3 Z5 - koordinačių sistemos, susietos su pirmąja retroreflektoriaus prizme (2), o P2S2Z2, P2S2Z3 bei P2”S2”Z4 - susietos su antrąja retroreflektoriaus prizme (3).
Fig. 6 pavaizduotą kaip kinta pluošto poliarizacija pluoštui sklindant per retroreflektorių (1). Iliustracijos vaizduoja pluošto poliarizaciją Dl, D2 - prieš retroreflektorių, D3, D4 - po pirmojo atspindžio, D5 - po antrojo atspindžio, D6, D7 - po trečiojo atspindžio, D8, D9 - po ketvirtojo atspindžio, t.y. už retroreflektoriaus. Pozicijose Dl ir D9 poliarizacijos vektorius pavaizduotas koordinačių sistemose, susietose su referencine plokštuma g, t.y laboratorinėse koordinačių sistemose. Pozicijose D2-D8 poliarizacijos vektorius arba elipsė pavaizduoti lokaliose koordinačių sistemose, susietose su retroreflektoriaus atsispindžio plokštumomis. Visąlaik yra žiūrima į pluošto sklidimo kryptį.
Plokštumoje g krentančio šviesos pluošto poliarizacija yra tiesinė, o jos vektorius £1 yra nukreiptas X ašies kryptimi (pozicija Dl). Kadangi pirmoji retroreflektoriaus prizmė (2) yra pasukta laboratorinės koordinačių sistemos atžvilgiu, vektorius £1 su prizmės (2) p ašimi (P 1) sudaro kampą Θ (pozicija D2). Dėl visiškojo vidaus atspindžio 5 ir p poliarizacijos dedamosios patiria nevienodą fazės postūmį, tad po pirmojo atspindžio (pozicija D3). poliarizacija pavirsta elipsine. Poliarizacijos elipsės £2 didžioji ir mažoji ašys sudaro tam tikrą kampą su Pi ir Si ašimis. Antrosios prizmės (3) koordinačių sistemoje poliarizacijos elipsės E2 ašys sudaro kitokį kampą su P2 ir S2 ašimis, dėl to 5 ir p dedamosios antrojo atsispindžio metu nesutaps su j ir p dedamosiomis pirmojo atspindžio metu. Po antrojo atspindžio (pozicija D5) dėl patiriamo naujo fazių postūmio, pakinta poliarizacijos elipsės ašių dydis ir orientacija. 4-atspindžių retroreflektoriuje (pavaizduotame Fig. 1, Fig. 3 ir
Fig. 5) po antrojo atspindžio elipsės £3 ašys sutampa su P2- ir S2- ašimis, o tai reiškia, kad tarp . 5 ir p poliarizacijos dedamųjų yra susidaręs Δφ = π/2 fazių skirtumas. Antrojo ir trečiojo atspindžių metu 5 ir p dedamosios sutampa, todėl trečiasis atspindys įneša tik papildomą fazių postūmį: pozicijoje C6 poliarizacijos elipsė £4 pasisuka nauju kampu antrosios prizmės (3) ašių atžvilgiu - tokiu pačiu kampu kaip pozicijoje C4, tik simetriškai į priešingą pusę; £4 elipsės matmenys sutampa su £2 elipsės matmenimis. Pirmosios prizmės (2) koordinačių sistemoje prieš ketvirtąjį atspindį (pozicija C7) poliarizacijos elipsė £4 yra pasukta nauju kampu - tokiu pačiu kampu kaip pozicijoje C3, tik simetriškai į priešingą pusę. 5 ir p dedamosios ketvirtojo atspindžio metu nesutampa su i ir p dedamosiomis antrojo ir trečiojo atspindžio metu, tačiau sutampa su 5 ir p dedamosiomis pirmojo atspindžio metu. Pozicijoje D8 dėl fazių postūmio ketvirtojo atspindžio metu, poliarizacija vėl pavirsta tiesine. Pluošto, praėjusio retroreflektorių (1), poliarizacijos vektorius £5 su P3' ašimi sudaro kampą Θ, bet yra pasuktas į priešingą pusę nei vektorius £1 ašies Pi atžvilgiu; tai reiškia, kad po keturių atspindžių tarp s ir p poliarizacijos dedamųjų yra susidaręs = π fazių skirtumas. Po perėjimo į laboratorinę koordinačių sistemą (pozicija D9), matome, kad poliarizacijos vektorius £5 yra nukreiptas -X kryptimi. Vadinasi, vektorius £5 yra antilygiagretus pradiniam vektoriui £1, t. y. jų fazės skiriasi per π.
\ Nors retroreflektoriaus viduje tiesinė poliarizacija nėra išsaugoma, bet už retroreflektoriaus poliarizacija vėl yra tiesinė ir jos orientacija sutampa su pradine, skiriasi tik fazė. Taigi poliarizacijos prasme retroreflektorius (1) atlieka tą pačią operaciją kurią kartu atlieka du prototipo elementai - 45° kampu pasukta Porro prizmė ir ž/2 plokštelė.
Fig.5 ir Fig.6 iliustracijose pavaizduotas atvejis, kai # = +26°, o ¢) = -19°. Toks kampų rinkinys yra paskaičiuotas retroreflektoriui, kurio lūžio rodiklis n = 1,455 (pvz., lydytas kvarcas ties 710nm). Tai pačiai lūžio rodiklio vertei tinka ir kitas kampų rinkinys: Θ = -26°, o ¢) =+19°, pasikeis tik poliarizacijos elipsės ašių orientacija ir poliarizacijos vektoriaus sukimosi kryptis. Kai Θ teigiamas, poliarizacija yra dešininė, kai Θ neigiamas - kairinė (lėkio per retroreflektorių metu poliarizacijos vektoriaus sukimosi kryptis nebekinta). Metodika, kaip surasti reikiamą {0; φ} kampų rinkinį bet kokiai kitai lūžio rodiklio vertei, nurodyta žemiau.
Dabar pateiksime metodiką pagal kurią galima surasti reikiamus retroreflektoriaus prizmių posūkio kampus ties pasirinktu lūžio rodikliu, t.y. pasirinktai retroreflektoriaus medžiagai ir spinduliuotės bangos ilgiui.
Kad vieno lėkio per retroreflektorių (1) metu būtų sukeistos pluošto profilio vertikalioji ir horizontalioji koordinatės vietomis, reikia tenkinti šią sąlygą (pavadinkime ją sąlyga vaizdui):
0-^=±45° + M8O°, (1) kur k - sveikas skaičius. Taigi egzistuoja daug Θ ir φ sprendinių. Tačiau ne su bet kokiu {θ', φ} rinkiniu retroreflektorius (1) užtikrina nekintančią tiesinę poliarizaciją.
Konkrečios Θ ir φ kampų reikšmės, kurioms esant retroreflektorius (1) užtikrina nekintančią tiesinę poliarizaciją bus surastos iš žemiau pateiktos sąlygos (pavadinkime, sąlyga poliarizacijai). Kad išvestume ją reikia panagrinėti, kaip kiekvieno atspindžio metu persiskirsto poliarizacijos dedamosios ir kokį fazės postūmį jos patiria.
Amplitudiniai poliarizacijos dedamųjų sąryšiai tiesiogiai seka iš Fig. 7 iliustracijų, kuriose parodyta koordinačių sistemų tarpusavio orientacija. Čia vėlgi (kaip ir Fig. 1, Fig. 3, Fig. 5) pavaizduotas atvejis, kuomet pirmoji retroreflektoriaus prizmė yra pasukta pagal laikrodžio rodyklę, o antroji prizmė - prieš laikrodžio rodyklę. XY ir -XY yra laboratorinės koordinačių sistemos; PiSi, Pi-Sp , P3S3 bei P3’S3’ - koordinačių sistemos, susietos su pirmąja retroreflektoriaus prizme, o P2S2, P2S2’ bei P2”S2” - susietos su antrąja retroreflektoriaus prizme. Žiūrima į pluošto sklidimo kryptį (žiūr. Fig. 5). Poliarizacijos dedamųjų amplitudžių pokyčiai, pereinant nuo vienos koordinačių sistemos prie kitos, priklauso tik nuo retroreflektoriaus prizmių posūkio kampą t.y. yra susiję tik su retroreflektoriaus geometrija. Pastaba: nors formulėse modulio ženklai yra praleisti, tačiau turimos omenyje absoliutinės kampų Θ ir φ vertės.
Fazių postūmiai atspindžių metu priklauso nuo kritimo kampo ir prizmės medžiagos lūžio rodiklio. Tuo atveju, kai visi kritimo kampai lygūs 45° laipsniams ir abi prizmės yra pagamintos iš tos pačios skaidrios medžiagos (pirmasis retroreflektoriaus (1) variantas), fazės postūmiai tarp 5 ir p poliarizacijos dedamųjų (Δ^ί = φ$- tįf) yra vienodi. Nagrinėjamos s ir p dedamosios kiekvieno konkretaus atspindžio plokštumos atžvilgiu.
Reikia išspręsti tokią lygčių seką:
£P1 = cos <9;
<
£S1 = sin Θ.
Epp = ^Pl » £sr = ESI - e .
f£P2 = £P1, cos φ + £S1, sin φ ; [£S2 = -£PI. · sin φ + £S1, · cos φ.
(2) (3) (4)
— £p2;
= £S2 · e ι·2Δφ .Zspj ” -^P2 COS (p + £S2h •sinę?; Ε$^ — -^P2' sin (p -Į- E^p* · cos φ.
- £p3;
-F — £,S3 e £_x — £P3. cos G ' sin Gj £Y = £P3, ·8ίη# + £83.-cos#.
(5) (6) (7) (8) (2) lygtis parodo, kaip susiskaido vienetinio ilgio poliarizacijos vektorius (E\ = 1, £γ = 0), kuris su pirmosios retroreflektoriaus prizmės p ašimi (Pi) sudaro kampą Θ. £si yra s poliarizacijos dedamoji, o £pi - p poliarizacijos dedamoji pirmosios prizmės koordinačių sistemoje prieš pirmąjį atspindį. (3) lygtis apibūdina pirmojo atspindžio metu įgijamą fazės postūmį Δφ tarp 5 ir p poliarizacijos dedamųjų (£S1· ir £pi). Dinaminė fazė, t.y. fazės postūmis dėl pluošto sklidimo medžiaga, yra vienoda abiems dedamosioms, todėl įskaičiuotas tik fazių postūmis dėl visiškojo vidaus atspindžio indėlio.
Kadangi retroreflektoriaus (1) prizmės tarpusavyje sudaro kampą φ, poliarizacijos 5 ir p dedamosios antrosios prizmės koordinačių sistemoje (P2S2) nesutampa su 5 ir p dedamosiomis pirmosios prizmės koordinačių sistemoje (Pi-Sr)· Norint toliau nagrinėti spinduliuotės poliarizacijos pokyčius, reikia atlikti dedamųjų „perskirstymą“. (4) lygtis parodo, kaip išreiškiamos 5 ir p poliarizacijos dedamosios (£s2 ir fp2) naujojoje koordinačių sistemoje. Antrąjį ir trečiąjį atspindį galima nagrinėti kartu, nes jų kritimo plokštumos sutampa ir fazės postūmiai yra vienodi. Taigi po trečiojo atspindžio s ir p poliarizacijos dedamosios (£s2 ir £p2) išreiškiamos (5) lygtimi.
(6) lygtimi vėl pereinama prie koordinačių sistemos, susietos su pirmąja retroreflektoriaus prizme: E& yra 5 poliarizacijos dedamoji, o £P3 -p polarizacijos dedamoji pirmosios prizmės koordinačių sistemoje prieš ketvirtąjį atspindį; o (7) lygtimi išreiškiamos j ir p poliarizacijos dedamosios (£s3- ir £p3) po ketvirtojo atspindžio.
(8) lygtimi išreiškiamos dvi statmenos poliarizacijos dedamosios koordinačių sistemoje -XY.
Galutinis poliarizacijos vektorius (poliarizacijos vektorius po keturių atspindžių) turi gulėti X ašyje. Taigi sąlygą poliarizacijai galima užrašyti taip:
(9)
Taip bus tik tuomet, kai tarp E$y ir Epy dedamųjų bus susidaręs π dydžio fazės postūmis.
Uždavinys susiveda į operavimą kompleksiniais skaičiais. Pastaba: (2)-(8) formulėse reikia rašyti absoliutines kampų Θ ir φ vertes.
Metodika, kaip surasti charakteringus retroreflektoriaus kampus bendresniam atvejui pavyzdžiui, jei retroreflektorius yra sudarytas iš daugiau nei 4 atspindinčių paviršių - atrodo taip:
1) surandamos p ir 5 poliarizacijos dedamosios prieš pirmąjį atspindį pirmojo atspindinčio paviršiaus koordinačių sistemoje:
£P1 = cosčZį ; ES{ = sinčz, ;
(10) kur «i - posūkio kampas tarp pirmojo atspindinčio paviršiaus koordinačių sistemos ir laboratorinės koordinačių sistemos. T.y. kampas tarp krintančio pluošto vienetinio poliarizacijos vektoriaus ir p ašies pirmojo atspindinčio paviršiaus koordinačių sistemoje.
2) N kartų (tiek, kiek yra atspindžių) atliekamos tokios operacijos: pereinama į naują koordinačių sistemą ir dauginama iš fazinio nario.
Bendra perėjimo į kitą koordinačių sistemą formulė:
-^p(i+i) = ^Pi' -cos^i - ESi, -sinčzi+1 ;
£s(«+i) = £pr ·sin aM + Esr * cos aM ; (11} kur Epi< ir - poliarizacijos dedamosios i-tojo atspindžio paviršiaus koordinačių sistemoje po atspindžio, o £p(i+i), £s(i+i) - poliarizacijos dedamosios (i+l)-ojo atspindžio paviršiaus koordinačių sistemoje prieš atspindį, α,+ι - posūkio kampas tarp koordinačių sistemų, kuris yra teigiamas, jei (i+l)-oji koordinačių sistema yra pasukta pagal laikrodžio rodyklę, arba neigiamas, jei pasukta prieš laikrodžio rodyklę i-tosios koordinačių sistemos atžvilgiu.
Po (i+1 )-ojo atspindžio poliarizacijos dedamosios užrašomos taip:
EP(i+\)' ~ EP(i+l) ’ ^S(/+l)' = ES(i+\) ' e (12) kur Δ$+ι - (i+1 )-ojo atspindžio metu įgijamas fazės postūmis tarp s [tp dedamųjų.
3) N kartų pritaikius (11) ir (12) formules, sugrįžtama prie laboratorinės koordinačių sistemos. Vertikalioji ir horizontalioji poliarizacijos dedamosios surandamos iš:
< Ev — EPir · cosčzn+, — £SN. · sinčrN+I ;
£h = £pN' ' S^niZN+l + ^SN' COSČZN+1 · ( ) £pn' ir £sn’ - dvi statmenos poliarizacijos dedamosios po N atspindžių koordinačių sistemoje, susietoje su N-tuoju atspindinčiu paviršiumi, o Ev ir Eh - vertikalioji ir horizontalioji poliarizacijos dedamosios po N atspindžių laboratorinėje koordinačių sistemoje, oN+i posūkio kampas tarp laboratorinės koordinačių sistemos ir N-tojo atspindžio paviršiaus koordinačių sistemos.
Kad pluošto poliarizacija po N atspindžių vėl būtų tiesinė ir jos orientacija sutaptų su pradine, turi būti tenkinama sąlyga:
(14)
Taip bus tik tuomet, kai N atspindžių metu patirtas suminis fazių postūmis tarp s ir p poliarizacijos dedamųjų bus lygus ± π, ± 3π, ± 5π ir t.t., t.y.
' £v = ±1; . Eh = 0.
[arg(£SN-) - arg(£pN')] - [arg(£Si) - arg(£P0] = ± (2£-1)-tt . (15) £pn' ir £sn' - poliarizacijos dedamosios po paskutiniojo - N-tojo - atspindžio; arg(£sN') ir arg(£pN·) yra kompleksinių skaičių £sn' ir £pn· faziniai daugikliai; arg(£si) ir arg(£Pi) kompleksinių skaičių £si ir £pi faziniai daugikliai; k - sveikas skaičius. (14) ir (15) yra sąlygos poliarizacijai.
Kiekvienai lūžio rodiklio vertei (tam tikrose ribose - 1,41 .. 1,554) egzistuoja keletas{0; ¢)} sprendinių rinkinių, su kuriais įmanoma tenkinti sąlygą poliarizacijai. Kampo Θ sprendinių spektras yra pavaizduotas Fig. 8. Modulio ženklas reiškia, kad prizmė gali būti sukama tiek pagal laikrodžio rodyklę, tiek ir prieš laikrodžio rodyklę, φ kampas tuomet surandamas iš:
č>-<p = +45o;-135o; + 225°;...,foz0>O;
' θ-φ = -45°; + 135°·,-225°;...,kai6<6. (16)
Pastaba: (16) sąlyga yra siauresė už (1) sąlygą. Taigi, gana plačiose lūžio rodiklio ribose galima pasiekti šio išradimo tikslus.
Kaip jau aptarta, ties vienu fiksuotu lūžio rodikliu retroreflektorius (1) leidžia išlaikyti nekintančią tiesinę poliarizaciją nepaisant to, kad pluošto profilio dvi statmenosios koordinatės yra sukeičiamos vietomis. Derinamo dažnio spinduliuotės šaltiniuose reikia, kad nekintanti tiesinė poliarizacija būtų užtikrinama plačiame bangos ilgių diapazone.
Viena galimybė tą pasiekti yra tokia: prie skirtingų bangos ilgių pakeisti prizmių posūkio kampus, kas yra nepatogu, be to, gali sugadinti lazerio stabilumą.
Kita galimybė - optimizuoti retroreflektoriaus geometriją vienam centriniam bangos ilgiui ir nebekeisti jos. Gretimiems bangos ilgiams retroreflektorius „idealiai nebeveiks“, t.y. tiesinė poliarizacija nebus užtikrinta, atsiras tam tikra skersinė dedamoji, lemianti elipsinę poliarizaciją. Kalbant apie tokio retroreflektoriaus poveikį tiesinės poliarizacijos pluoštui, kai retroreflektorius yra laisvoje erdvėje (kalbama apie retroreflektorių kaip apie atskirą optinį elementą), galima sakyti, kad pabloginamas pluošto poliarizacijos grynumas. Kalbant apie tokio retroreflektoriaus poveikį tiesinės poliarizacijos pluoštui, kai retroreflektorius yra panaudotas rezonatoriuje, galima sakyti, kad įnešami depoliarizaciniai nuostoliai rezonuojančiai bangai, nes stiprinimas aktyvioje terpėje (paprasto lazerio atveju) ar netiesiniame kristale (parametrinio šviesos generatoriaus atveju) yra jautrus poliarizacijai. Bendru atveju terminu „depoliarizaciniai nuostoliai“ galima pavadinti dviejų statmenų poliarizacijos dedamųjų intensyvumų santykį: |Eh|2/|Ev|2· 100%.
Pagrindinis šio išradimo privalumas yra tas, kad parinkus medžiagą su maža lūžio rodiklio dispersija, plačiame bangos ilgių diapazone depoliarizaciniai nuostoliai yra maži - mažesni, negu galima būtų gauti retroreflektoriaus, sudaryto iš Porro prizmės ir bangų plokštelės kombinacijos, pagalba. Depoliarizaciniai nuostoliai kaip funkcija nuo spinduliuotės bangos ilgio yra parodyti Fig. 9. Tai yra tik pavyzdinė kreivė, iliustruojanti, kad retroreflektorius, pagamintas iš lydyto kvarco ir optimizuotas 710nm bangos ilgio spinduliuotei (|0| =26°, |^| = 19θ), užtikrina depoliarizacinius nuostolius ne didesnius kaip 1,5% bangos ilgių diapazone nuo 400nm iki 2300nm (BBO netiesinio kristalo parametrinės generacijos sritis). Geresnis kaip 100:1 poliarizacijos grynumas užtikrinamas iki 2100 nanometrų. Keičiant retroreflektoriaus geometriją, mažų nuostolių diapazonas yra nesunkiai valdomas.
Šio išradimo retroreflektoriaus panaudojimas parametrinio šviesos generatoriaus (PŠG) rezonatoriuje, įgalina pagerinti PŠG pluošto kokybę - simetrizuoti pluošto skėstį, homogenizuoti intensyvumo pasiskirstymą, - tuo pačiu užtikrinant aukštą poliarizacijos grynumą visoje generatoriaus derinimo srityje.
Apibendrinant galima pasakyti, kad pasiūlyto retroreflektoriaus išskirtinumas yra tas, kad nesistengiama išvengti fazių postūmio tarp 5 ir p dedamųjų. Ši visiškojo vidaus atspindžio savybė kaip tik yra panaudojama norimam tikslui pasiekti. Pasiūlyto retroreflektoriaus savybė per 4 ar daugiau paminėtų atspindžių išlaikyti tiesinę poliarizaciją priklauso tik nuo medžiagos lūžio rodiklio. Nesunku parinkti medžiagą su maža lūžio rodiklio dispersija plačiame bangos ilgių diapazone. Taigi panaudojant šį retroreflektorių parametrinio šviesos generatoriaus rezonatoriuje galima pagerinti minėto generatoriaus pluošto kokybę, nesumažinant parametrinės sąveikos efektyvumo ir nesugadinant išėjimo spinduliuotės poliarizacijos grynumo visame minėto generatoriaus derinimo diapazone.
Visos pateiktos iliustracijos yra tik galimi pasiūlyto būdo realizacijos pavyzdžiai. Kitos retroreflektorių konfigūracijos, kurios nenukrypsta nuo šio išradimo esmės ir apimties yra saugomos šiuo išradimu.

Claims (7)

  1. IŠRADIMO APIBRĖŽTIS
    1. Šviesos pluošto atgalinio atsispindėjimo būdas, sukeičiantis krentančiojo šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją apimantis krentančio šviesos pluošto atsispindėjimą skaidrioje medžiagoje nuosekliai nuo kelių visiškoj o vidaus atspindžio plokštumų, besiskiriantis tuo, kad kiekvieno visiškojo vidaus atspindžio metu krentantis šviesos pluoštas kartu su vaizdo apvertimu patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų, o po ne mažiau kaip keturių minėtų atspindžių atgal grįžtančio pluošto profilio vertikalioji ir horizontalioji koordinatės susikeičia vietomis bei patirtas suminis minėtas fazės postūmis užtikrina tiesinę, sutampančią su pradine, poliarizaciją.
  2. 2. Retroreflektorius, sukeičiantis krentančiojo šviesos pluošto profilio vertikaliąją ir horizontaliąją koordinates vietomis bei išsaugantis šviesos pluošto tiesinę poliarizaciją apimantis krentančio šviesos pluošto kelyje skaidrioje medžiagoje išdėstytas kelias visiškojo vidaus atspindžio plokštumas, nuo kurių nuosekliai atsispindi minėtas pluoštas, besiskiriantis tuo, kad turi ne mažiau kaip keturias visiškojo vidaus atspindžio plokštumas, kurios erdvėje išdėstytos taip, kad krentantis šviesos pluoštas, atsispindėjęs nuo kiekvienos visiškojo vidaus atspindžio plokštumos, kartu su vaizdo apvertimu patiria ir fazės postūmį tarp statmenosios (s) ir lygiagrečiosios (p) poliarizacijos dedamųjų, o po paskutiniojo atspindžio atgal grįžtančio pluošto profilio vertikalioji ir horizontalioji koordinatės susikeičia vietomis bei patirtas suminis minėtas fazės postūmis užtikrina tiesinę, sutampančią su pradine, poliarizaciją.
  3. 3. Retroreflektorius pagal 2 punktą besiskiriantis tuo, kad visiškojo vidaus atspindžio plokštumų erdvinis išdėstymas parenkamas priklausomai nuo krentančio pluošto bangos ilgių diapazono, kuriame norima užtikrinti tiesinę poliarizaciją retroreflektoriaus išėjime.
  4. 4. Retroreflektorius pagal 2 arba 3 punktą besiskiriantis tuo, kad jį sudaro dvi stačiosios prizmės, pasuktos viena kitos ir krentančio pluošto tiesinės poliarizacijos vektoriaus atžvilgiu taip, kad sklisdamas tokia prizmių pora krentantis pluoštas patiria keturis paminėtus visiškuosius vidaus atspindžius nuo atitinkamų prizmių plokštumų.
  5. 5. Retroreflektorius pagal 4 punktą besiskiriantis tuo, kad prizmės pagamintos iš tos pačios arba skirtingų skaidrių optinių medžiagų.
  6. 6. Retroreflektorius pagal 2 arba 3 punktą, besiskiriantis tuo, kad jį sudaro monolitinis optinis elementas, kuriame krentantis pluoštas patiria ne mažiau kaip keturis paminėtus visiškuosius vidaus atspindžius.
  7. 7. Retroreflektoriaus pagal bet kurį iš 2 - 6 punktų panaudojimas kaip galinio daugiafunkcinio veidrodžio parametrinio šviesos generatoriaus rezonatoriuje.
LT2007084A 2007-12-29 2007-12-29 Šviesos pluošto atgalinio atspindėjimo būdas ir retroreflektorius būdui realizuoti LT5596B (lt)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2007084A LT5596B (lt) 2007-12-29 2007-12-29 Šviesos pluošto atgalinio atspindėjimo būdas ir retroreflektorius būdui realizuoti
EP08172968.3A EP2075618B1 (en) 2007-12-29 2008-12-29 The method of light beam back reflection and retro-reflector for realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2007084A LT5596B (lt) 2007-12-29 2007-12-29 Šviesos pluošto atgalinio atspindėjimo būdas ir retroreflektorius būdui realizuoti

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2007084A LT2007084A (lt) 2009-07-27
LT5596B true LT5596B (lt) 2009-09-25

Family

ID=40542301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2007084A LT5596B (lt) 2007-12-29 2007-12-29 Šviesos pluošto atgalinio atspindėjimo būdas ir retroreflektorius būdui realizuoti

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2075618B1 (lt)
LT (1) LT5596B (lt)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021105188A1 (de) 2021-03-04 2022-09-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren und Anordnung zur Erhöhung der Strahlqualität und Stabilität eines optischen Resonators

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6647033B1 (en) 2001-04-30 2003-11-11 Sandia Corporation Optical parametric osicllators with improved beam quality
EP1662623A1 (en) 2004-11-30 2006-05-31 National Institute of Information and Communications Technology Incorporated Administrative Agency Laser oscillator incorporating transverse mode rotation in the laser resonator
US7165850B2 (en) 2003-12-11 2007-01-23 Agilent Technologies, Inc. Phase-compensated cube corner in laser interferometry

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6198574B1 (en) * 1999-08-27 2001-03-06 Zygo Corporation Polarization preserving optical systems
JP4154477B2 (ja) * 2001-12-28 2008-09-24 独立行政法人情報通信研究機構 レーザ発振器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6647033B1 (en) 2001-04-30 2003-11-11 Sandia Corporation Optical parametric osicllators with improved beam quality
US7165850B2 (en) 2003-12-11 2007-01-23 Agilent Technologies, Inc. Phase-compensated cube corner in laser interferometry
EP1662623A1 (en) 2004-11-30 2006-05-31 National Institute of Information and Communications Technology Incorporated Administrative Agency Laser oscillator incorporating transverse mode rotation in the laser resonator

Also Published As

Publication number Publication date
EP2075618B1 (en) 2016-05-04
EP2075618A2 (en) 2009-07-01
LT2007084A (lt) 2009-07-27
EP2075618A3 (en) 2010-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6956414B2 (ja) 重複ファセット
ES2670022T3 (es) Dispositivo guía de ondas óptico difractivo que expande la pupila de salida
US4670744A (en) Light reflecting three-dimensional display system
JP4961071B2 (ja) 光学イメージング・アセンブリ
Gupta et al. Tunable wide-angle acousto-optic filter in single-crystal tellurium
JP2000180785A (ja) 光学結像装置
EP2802928B1 (de) Projektionsvorrichtung
IL292453B1 (en) Laser-illuminated display with improved uniformity and/or eye safety
CN101614878A (zh) 一种产生多种矢量光束的系统
EP2738602B1 (en) Optical device, projector, production method, and production support device
CN113959426A (zh) 一种用于原子干涉陀螺仪的拉曼光平行度调节装置及方法
KR20000071369A (ko) 흑색 상태가 개선된 액정 구조 및 이를 이용한 투사기
CN112074764B (zh) 用于光显微镜的光束成形的光学布置和方法
TWI891609B (zh) 光調製裝置、方法及顯示裝置
KR20240065039A (ko) 3차원 디스플레이 장치
JP5524608B2 (ja) 偏光ナル干渉法
EP2075618B1 (en) The method of light beam back reflection and retro-reflector for realization
LT5597B (lt) Parametrinis šviesos generatorius
KR101980941B1 (ko) 입사 빛의 편광 방향에 무관한 공간 광 위상 변조기
CA2714847A1 (en) Optical limiting method and devices based on self-formed standing waves with continuous multiple layer structure
JPH0777699A (ja) 偏光制御器
ES2957221B2 (es) Sistema óptico para la generación de luz altamente incoherente
US20240146013A1 (en) Method and arrangement for increasing the beam quality and stability of an optical resonator
EP4314695B1 (fr) Système d&#39;observation à grossissement ajustable
Bian et al. Study on compact polarized light beam splitting system for generating sodium guidestars constellation

Legal Events

Date Code Title Description
MM9A Lapsed patents

Effective date: 20151229