RU123944U1 - Френелевский ослабитель лазерного излучения - Google Patents
Френелевский ослабитель лазерного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU123944U1 RU123944U1 RU2011128809/28U RU2011128809U RU123944U1 RU 123944 U1 RU123944 U1 RU 123944U1 RU 2011128809/28 U RU2011128809/28 U RU 2011128809/28U RU 2011128809 U RU2011128809 U RU 2011128809U RU 123944 U1 RU123944 U1 RU 123944U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- plane
- laser radiation
- attenuator
- polarization
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Френелевский ослабитель лазерного излучения, отличающийся тем, что содержит четное число (два и более) призм Дове, расположенных под определенными углами таким образом, чтобы обеспечивать коэффициент ослабления лазерного излучения, не зависящий от поляризации падающего излучения, при этом угол падения излучения на первую призму Дове составляет 45°.
Description
Изобретение относится к измерительной технике в части создания устройств для ослабления оптического лазерного излучения и может быть использовано в качестве ослабителя в оптических схемах для получения на его выходе оптического излучения, пропорционального коэффициенту деления, который определяется с высокой точностью.
Известно устройство - плоскопараллельная пластинка [1], представляющая собой слой однородной прозрачной среды с показателем преломления n, ограниченный параллельными плоскостями на расстоянии d друг от друга. Оптическая толщина плоскопараллельной пластинки равна nd, оптическая сила равна нулю, оптическое увеличение равно единице. Одним из применений плоскопараллельной пластинки в оптике является ее использование в качестве ослабителя оптического излучения.
Преимуществами данного устройства являются: простота изготовления и удобство в использовании, что позволяет применять его при измерениях относительного уровня мощности излучения; возможность изготовления данного устройства любых размеров, что позволяет работать с любыми диаметрами пучков лазерного излучения; относительная высокая точность коэффициента ослабления ~ 1%.
Недостатками данного устройства является то, что плоскопараллельная пластика как оптический элемент обладает аберрациями, в частности сферической аберрацией, хроматической аберрацией и астигматизмом. Коэффициент ослабления зависит от поляризации падающего излучения при углах наклона пластинки больше 8°, что приводит к большим оптическим плечам измерительной установки, тем самым увеличивая габариты оптической системы. При прохождении излучения через плоскопараллельную пластинку луч отражается от первой и второй грани по ходу излучения, тем самым увеличивается диаметр пучка в плоскости приемника и требуется установка дополнительных оптических элементов для сведения двух лучей в одну точку.
Известен клин фотометрический [2], являющийся устройством, наиболее близким к описываемому. Это устройство предназначено для ослабления светового потока и применяется в фотометрии. Представляет собой клин из ахроматического (имеющего нейтрально-серый цвет) вещества, коэффициент поглощения которого не зависит от длины световой волны (специальное стекло, желатиновая пленка, содержащая коллоидные графит или серебро, и др.). Степень ослабления светового потока определяется его оптической плотностью D=lg(Ф/Ф0), где Ф/Ф0 - отношение падающего на клин и прошедшего через него световых потоков.
Преимуществом устройства является простота изготовления и удобство в использовании, что позволяет применять его при измерениях относительного уровня мощности излучения; возможность изготовления любых размеров, что позволяет работать с любыми диаметрами пучков лазерного излучения; относительная высокая точность коэффициента ослабления ~ 0,5%.
Недостатком такого устройства является то, что коэффициент ослабления зависит от поляризации падающего излучения при углах наклона пластинки больше 8°, что приводит к большим оптическим плечам измерительной установки, тем самым увеличивая габариты оптической системы.
Целью изобретения является достижение независимости ослабляемого лазерного излучения от поляризации и существенное расширение динамического диапазона в малые уровни любой оптической системы, использующей лазерное излучение.
Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит четное число (два и более) призм Дове, расположенных под определенными углами таким образом, чтобы обеспечивать коэффициент ослабления лазерного излучения, не зависящий от поляризации падающего излучения, при этом угол падения излучения на первую призму Дове составляет 45 градусов.
Основным элементом ослабителя является пара призм Дове, расположенных под определенным углом друг к другу. Коэффициент ослабления такой пары
где n - показатель преломления материала на длине волны лазерного излучения, θ - угол падения излучения на отражающую плоскость призмы. Из конструктивных соображений наиболее приемлемой величиной угла θ является θ=π/4. В таблице 1 для разных марок стекол приведены значения величин n [3] и Косл на длине волны λ=1,06 мкм при θ=π/4.
Первый сомножитель в формуле (1) представляет собой энергетический коэффициент отражения р-поляризованной волны, второй множитель - s-поляризованной волны от соответствующих граней ослабителя. Изменение поляризации подающего излучения на обратное приведет всего лишь к перестановке сомножителей, что не меняет конечного результата.
Схема работы предлагаемого ослабителя лазерного излучения представлена на Фиг.1. Падающий лазерный пучок направляется на первую призму Дове 1 и затем - на вторую призму Дове 2. Предлагаемая конструкция ослабителя отличается следующей особенностью: призмы Дове 1 и 2 располагаются таким образом, что при отражении от каждой последующей призмы плоскость падения поворачивается каждый раз на 90° (см. Фиг.1).
Такая конструкция позволяет получить независимость ослабляемого излучения от поляризации. Для корректной работы ослабителя необходима юстировка отражающих плоскостей с высокой точностью.
Падающий лазерный пучок представим в виде пакета плоских волн, составляющие которого имеют частоту ω, а волновые векторы , где ; , , - волновой вектор «несущей» волны, для которой ; ; ; ; ; . Электрическое поле в падающем пучке в точке в момент времени t можно представить в виде
Здесь - парциальные амплитуды плоских волн, - единичные векторы их поляризаций, σ - индекс поляризации волны
С другой стороны то же поле можно представить в другой записи
где - медленно меняющаяся в пространстве и во времени амплитуда электрического поля волны, которую можно представить в виде
Как известно электрическое поле любой плоской волны может быть разложено на две взаимно перпендикулярные поляризации. При наличии отражающей плоскости направления единичных векторов этих поляризаций выбираются однозначно
В основе независимости коэффициента отражения ослабителя, состоящего из двух плоскостей, от поляризации лежит выбор такого геометрического положения второй отражающей плоскости, при котором в системе поляризаций относительно этой плоскости вектор оказался бы в плоскости р-поляризации (т.е. в плоскости падения), а вектор в плоскости, соответствующей s-поляризации. При этом плоскость S1, проходящая через векторы и , должна быть перпендикулярна плоскости S2, проходящей через векторы и - нормаль ко второй отражающей поверхности.
Однако идеальных конструкций не бывает, и неточность выставления основных углов, обеспечивающих поляризационную независимость коэффициента отражения, будет приводить к ошибкам в определении коэффициента ослабления устройства.
Для двухплоскостного ослабителя таких углов всего три. Это θ1 - угол падения на первую плоскость, θ2 - угол падения на вторую плоскость и угол φ1 - отклонение угла между плоскостями S1 и S2 от 90°. Ослабитель излучения может содержать и более двух отражающих плоскостей. Это зависит от требуемой величины ослабления излучения и диэлектрической проницаемости отражающего материала.
Учет произвольного числа отражений осуществляется следующим образом. Рассматривалось отражение от первой поверхности и поле в зеркально отраженной волне представлялось в системе поляризаций, соответствующих второй отражающей плоскости. Полученные амплитуды поляризаций рассматриваются как составляющие нового падающего поля и вновь вычисляется отраженное поле в системе поляризаций, теперь уже соответствующих третьей отражающей плоскости. Процедура повторяется требуемое число раз. Описанную процедуру можно представить в виде
индекс i=1,2,....N, где N - число отражающих плоскостей; θi - угол падения волны на отражающую плоскость с номером i; ε - диэлектрическая проницаемость отражающей среды.
На каждом шаге углы и φi выбираются следующим образом. Полагается, что величины и φi являются случайными и подчиняются нормальному закону распределения с дисперсиями, соответственно, и . Поэтому каждый раз определяется их случайное значение. Затем вычисляется полный коэффициент отражения системы N отражающих плоскостей
Для получения среднего значения описанная выше процедура повторяется М раз. Затем вычисляется η - относительная среднее квадратическое отклонение (СКО)
где с точностью < 0,001% совпадает с RN0 - коэффициентом отражения идеальной системы, т.е. когда все δθi и φi равны нулю. На Фиг.2 представлены зависимость величины η от Δθ в (угловые секунды) для кремниевого ослабителя в случае (Фиг.2а) и зависимость величины η от Δθ (угловые секунды) для кремниевого ослабителя в случае (Фиг.2б).
Таблица 1 | ||
Технические данные при реализации устройства. | ||
Марка стекла | Показатель преломления n | Коэффициент ослабления Косл |
Кварцевое стекло | 1,4497 | 0,0005147 |
К8 | 1,5162 | 0,0008802 |
БК10 | 1,5571 | 0,001173 |
ТК14 | 1,6009 | 0,001550 |
БФ16 | 1,6553 | 0,002115 |
ТФ3 | 1,6926 | 0,002567 |
ТФ5 | 1,7276 | 0,003042 |
Таким образом, описанное устройство за счет использования в своем составе четного числа (два и более) призм Дове, расположенных под определенными углами, обеспечивает коэффициент ослабления лазерного излучения, не зависящий от поляризации падающего излучения, и позволяет расширить динамический диапазон в малые уровни оптической системы, использующей лазерное излучение.
Устройство найдет широкое применение в лазерной радиометрии для измерений мощности лазерного излучения в широких динамическом и спектральном диапазонах. Устройство позволит провести передачу размера единицы средней мощности лазерного излучения от криогенного радиометра непосредственного на его уровне мощности к средствам измерений средней мощности лазерного излучения, работающих в более высоком динамическом диапазоне.
Литература:
1. Ландау Л.В., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М.: «Наука», 1982.
2. Шишловский А.А., Прикладная физическая оптика, М., 1961.
3. Абрикосов А.А., Горьков Д.П., Дзялошинский И.Е. Методы квантовой теории поля в статистической физике. - М.: Физматгиз, 1962.
Claims (1)
- Френелевский ослабитель лазерного излучения, отличающийся тем, что содержит четное число (два и более) призм Дове, расположенных под определенными углами таким образом, чтобы обеспечивать коэффициент ослабления лазерного излучения, не зависящий от поляризации падающего излучения, при этом угол падения излучения на первую призму Дове составляет 45°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128809/28U RU123944U1 (ru) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Френелевский ослабитель лазерного излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128809/28U RU123944U1 (ru) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Френелевский ослабитель лазерного излучения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU123944U1 true RU123944U1 (ru) | 2013-01-10 |
Family
ID=48807501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011128809/28U RU123944U1 (ru) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Френелевский ослабитель лазерного излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU123944U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114441032A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-06 | 西北核技术研究所 | 基于楔镜组级联衰减的高能激光功率溯源传递系统及方法 |
-
2011
- 2011-07-13 RU RU2011128809/28U patent/RU123944U1/ru active IP Right Revival
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114441032A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-06 | 西北核技术研究所 | 基于楔镜组级联衰减的高能激光功率溯源传递系统及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105445195A (zh) | 样品测量池 | |
CN104296875A (zh) | 一种光束偏振度测量装置和方法 | |
CN102279094A (zh) | 一种标定偏振片透光轴的装置及方法 | |
US4553822A (en) | Optical polarizer having a dielectric multiple layer system | |
CN105445196A (zh) | 样品测量池 | |
CN110618480B (zh) | 一种90°偏转的光学元件、其使用方法及应用 | |
CN204314209U (zh) | 样品测量池 | |
RU123944U1 (ru) | Френелевский ослабитель лазерного излучения | |
CN103398983B (zh) | 激光增益介质包边界面剩余反射的偏振测量方法 | |
CN103673878B (zh) | 用于捕获移动材料幅面的传感器 | |
US11067837B2 (en) | Polarization state scrambler | |
CN110716318B (zh) | 一种高重频激光分光同步精密衰减器 | |
WO2013040776A1 (zh) | 退偏器 | |
CN114114701A (zh) | 一种通过角锥棱镜和分光棱镜实现偏振退化的方法及装置 | |
JPH01241502A (ja) | 光アイソレータ用偏光素子 | |
Borra | Polarimetry at the coudé focus: instrumental effects. | |
CN105607274A (zh) | 一种p-偏振光分束比可控的偏振分束器及其工作方法 | |
CN203455279U (zh) | 激光增益介质包边界面剩余反射的偏振测量装置 | |
RU2377542C1 (ru) | Устройство для определения оптических потерь на поглощение в тонких пленках | |
JP2004258503A (ja) | 偏光素子および光学系および光学測定装置 | |
JPH11304923A (ja) | レーザー視程計 | |
WO2022218025A1 (zh) | 偏振态测量装置和偏振态测量方法 | |
US11402648B2 (en) | Method and device for coupling out a partial beam having a very small beam percentage from an optical beam | |
Azzam et al. | Silicon-based polarization optics for the 1.30 and 1.55/spl mu/m communication wavelengths | |
JP2023118193A (ja) | ダイクロイックミラー及び光学調整方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170714 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20180712 |