Изобретение относитс к технике измерени физических свойств вещест ва и может быть использовано в опти ческой промышленности дл аттестаци оптических сред по коэффициенту нелинейности , показател преломлени (КНПП). Известен способ определени коэффициентов нелинейности показател преломлени оптических сред, состо щий в том, что регистрируют искажение фазового фронта мощного светового излучени , прошедшего испытуемый образец, раздельно дл линейной и круговой пол ризации света, по которым определ ют коэффициенты нелинейности показател преломлени дл линейной и круговой пол ризации света lj . Недостатками данного способа вл ютс сложность и низка точност измерений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс способ определени коэффициентов нелинейности показател преломлени оптических сред, включающий формирование эллиптически пол ризованного излучени , пропускание его через измерительную кювету, регистрацию вращени эллипса пол ризации излучени и определение по величине вращени коэффициента нелинейности показател преломлени Ч,п дл пол ризованного по кругу излучени . Дл определени коэффициента нелинейности показател преломлени Т 2д формируют линейную пол ризацию излучени и регистрируют искажение фазового фронта излучени , прошедшего испытуемый образец дл указанной пол ризации света. Таким образом , при измерени х и П2А необходимо перестраивать оптическую схему дл формировани линейной и круговой пол ризации света zj . Основным недостатком известного способа вл етс низка точность измерений, св занна с погрешност м раздельньг измерений п т и точностью установки угла ПВО. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений.The invention relates to a technique for measuring the physical properties of a substance and can be used in the optical industry for the attestation of optical media in terms of the nonlinearity coefficient and refractive index. A known method for determining the refractive index nonlinearity coefficients of optical media consists in registering the distortion of the phase front of powerful light radiation transmitted through the test sample, separately for linear and circular polarization of light, which determine the nonlinearity coefficients of the refractive index for a linear and circular field light settings lj. The disadvantages of this method are the complexity and low accuracy of the measurements. The closest to the invention in technical essence is a method for determining the nonlinearity coefficients of the refractive index of optical media, including the formation of elliptically polarized radiation, passing it through a measuring cell, detecting the rotation of the ellipse of polarization of the radiation and determining the refractive index of the nonlinearity circularly radiated radiation. To determine the nonlinearity coefficient of the refractive index, T 2d form a linear polarization of the radiation and record the distortion of the phase front of the radiation that has passed the test sample for the specified polarization of light. Thus, when measuring and P2A, it is necessary to rebuild the optical scheme to form a linear and circular polarization of the light zj. The main disadvantage of this method is the low accuracy of measurements, which is associated with errors in the separation of measurements and the accuracy of setting the air defense angle. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.
ПЕ,,.ХДЕ;,..4)Е,;PE ,,. WHERE; .. 4) E ,;
eAnEs.X,(E;,.4i)EeAnEs.X, (E;,. 4i) E
«"
51 361 Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу измерени нелинейности показател преломлени оптических сред, включающему формирование эллиптически пол ризованного излучени , пропускание его через измерительную кювету, регистрацию вращени эллипса пол ризации излучени и определение по величине вращени коэффициента нелинейности показател преломлени п дл пол ризованного по кругу излучени , осуществл ют контакт измерительной кюветы с линейной оптической средой, направл ют эллиптически пол ризованное излучение на границу раздела этих сред, выравнивают линейные показатели преломлени линейной среды и исследуемой оптической среды, измер ют эллиптичность R излучени , отраженного от .границы раздела, определ ют отношение коэффициентов нелинейности показател преломлени 2кр/02. исследуемой оптической среды по формуле Iil±- )(U6) . ,) - коэффициент нелинейности показател преломлени , дл линейно пол ризованного излучени , 5 -.эллиптичность излучени , падающего на границу раздела, и с учетом известной величины определ ют из указанного отношени И д. При решении волнового управлени на границе раздела линейной и нелинейной сред дл эллиптически пол ризованного света получены нелинейные формулы Френел . Показано, что при отражении эллиптически пол ризованного излучени от нелинейной среды происходит самодеформаци эллипса пол ризации без его поворота. При условии равенства линейных показателей преломлени линейной и нелинейной сред нелинейные формулы Френел имеют вид гл.г.Х,Х теи С )р .чиненной восприимчивости дл линейно пол ризованного света, тензор линейной воспри имчивости дл пол ризо ванного по кругу света линейный показатель преломлени , одинаковый дл обеих сред, Cf - угол падени эллиптически пол ризованного света на границу раздел сред; Ri амплитуды составл ющих отр аже н ной в олны / Si амплитуда составл ющих падающей волны. Из вьфажени (2) следует, что п полном выравнивании линейных показ телей преломлени граничащих сред эллиптичность отраженной волны опр дел етс лишь эллиптичностью подаю щей волны и отношением компонент тензора нелинейной восприимчивости нелинейной .среды. Измерив -,пл f эллйптичность отраженного,света, отношение компонент . можно определить по формуле (, RtS)(45l 25CUR6) 5и эллиптичность падан ц где 5 ГО света. р 1±Я11- - эллиптичность отраже «1 ного света. При этом ПTf 22 ( R + ) 7кр . 1 26(U RS) Выравнивание линейных показател преломлени граничащих сред может быть осуществлено путем изменени линейного показател преломлени линейной среды любым известным способом, например изменением темп ратуры линейной среды, изменением давлени и т.д. Предлагаемый способ более точен по сравнению с известным так как при его осуществлении не проводитс раздельного определени коэффициен тов нелинейности показател прелом лени n2 и 2кр при котором в измерени вноситс дополнительна погрешн.ость, не требуетс также точной установки угла ПВО. На фиг. 1 представлена оптическа схема предлагаемого устройства Е режиме регистрации угла поворота эллипса пол ризации излучени , проход щего через исследуемую среду (определение компоненты тензора - --4/1721 нелинейной восприимчивости д j на фиг. 2 - оптическа схема устройства в режиме регистрации степени деформации эллипса пол ризации излучени , отраженного от исследуемой среды (определение отношени компонент тензора нелинейной восприимчивости Х -/Х М. На фиг. 2 показаны источник 1 мощного светового излучени , пол ризаторы 2 и 3, делительна пластина 4, фазовые элементы 5 и 6, фотоприемники 7 и 8, линейна среда 9, термостат 10 и исследуемый образец 11. Пол ризаторы могут быть выполнены, например, в виде призм Глана или призм Рошона, фазовые элементы могут быть выполнены в виде четвертьволновых пластинок или ромбов Френел , в качестве фотоприемников цф1есообразно использовать коаксиальные фотоэлементы Линейной средой следует считать любую среду, КНПП которой удовлетвор ет условию Л, СГСЕ, например воду, этанол и т.д. Измерени с помощью предлагаемого способа провод тс следующим образом . В режиме измерени компоненты Х методом СВЭП исследуемый образец 11 помещают между фазовым элементом 5 и термостатом 10, содержащим литейную среду 9. Мощное световое излучение от источника 1 направл ют через пол ризатор 2 на делительную пластину 4. Часть излучени направл етс на фотоприемник 7 друга часть - на фазовый элемент 5. После прохождени фазового элемента 5 мощное эллиптическое пол ризованное излучение направл ют в исследуемый образец 11. Из-за анизотропии показател преломлени , наведенной светом, в образце происходит поворот эллипса пол ризации без его деформации. Излучение, прошедшее через исследуемый образец, отражаетс от поверхности линейной среды 9, проходит фазовый элемент 6, пол ризатор 3 и попадает на фотоS приемник 8. По соотношению сигнало с фотоприемников 7 и 8 суд т о нелинейном изменении пропускани схемы, т.е. об угле поворота эллип пол ризации мощного излучени . Ком поненту тензора нелинейной восприимчивости исследуемой среды рассчитывают по формуле 2lTkoe3, где Ил линейный показатель прело лени исследуемой среды; об - угол поворота эллипса пол ризации излучени в образце; KO - волновой вектор излучени в вакуумеj 6 - длина исследуемого образц Зо интенсивность излучени , В режиме измерени отношени компонент методом СЖЭП осуществл ют оптический контакт иссле дуемого образца и отражающей поверхности линейной среды. Измер температуру линейной среды ,9 с помощью термостата 10, выравнивают л нейные показатели преломлени линейной и исследуемой сред. Мощное световое излучение от источника 1 направл ют через пол ризатор 2 на делительную пластину 4. Часть излу 6 чени направл етс на фотоприемник 7, друга часть - на фазовьй элемент 5. После прохождени фазового элемента 5 мощное эллиптически пол ризованное излучение направл ют на границу раздела линейной и исследуемой сред. Излучение, отраженное от поверхности испытуемого образца, проходит фазовый элемент 6, пол ризатор 3 и попадает на фотоприемник 8. По cooTHomeHHjo сигналов с фотоприемников 7 и 8 суд т о ггропускании схемы, т.е. об эллиптичности отраженного, излучени . Отношение компонент тензора нелинейНОИ восприимчивости /jjUZi исследуемой среды рассчитывают по формуле (3), а отноатение.гкр/п. с учетом выражени (4) определ ют из соотношени (1). Таким образом, осуществл ют совместное измерение обеих компонент тензора нелинейной восприимчивости исследуемой среды в рамках одного измерительного устройства. Предлагаемый способ дает возможность получени с высокой точностью полной информации о нелинейности показател преломлени исследуемого материала за счет совместного определени компонент тензора нелинейной восприимчивости J. и Х в рамкаходной измерительной схемы.The goal is achieved in that according to the method of measuring the nonlinearity of the refractive index of optical media, including the formation of elliptically polarized radiation, passing it through the measuring cell, recording the rotation of the polarization ellipse of the radiation and determining the refractive index of the polarization index the radiation circle, contact of the measuring cell with the linear optical medium, elliptically polarized radiation is directed e, at the interface of these media, align the linear refractive indices of the linear medium and the optical medium under study, measure the ellipticity R of the radiation reflected from the interface, determine the ratio of the nonlinearity coefficients of the refractive index 2cr / 02. the investigated optical medium according to the formula Iil ± -) (U6). ,) is the nonlinearity coefficient of the refractive index, for linearly polarized radiation, 5-ellipticity of the radiation incident on the interface, and taking into account the known value, is determined from the specified ratio Ed. When solving the wave control at the interface of linear and nonlinear media for elliptically polarized light, nonlinear Fresnel formulas are obtained. It has been shown that when elliptically polarized radiation is reflected from a nonlinear medium, self-deformation of the polarization ellipse occurs without turning it. Assuming that the linear refractive indices of linear and nonlinear media are equal, the nonlinear Fresnel formulas are of the form hl.X, X. and C) of the linear susceptibility for linearly polarized light, the linear susceptibility tensor for circularly polarized light, the linear refractive index the same for both media, Cf is the angle of incidence of elliptically polarized light on the interface between media; Ri are the amplitudes of the components that are reflected in the ol / Si amplitudes of the components of the incident wave. From the extrusion (2), it follows that in the full alignment of the linear refractive indices of the adjacent media, the ellipticity of the reflected wave is determined only by the ellipticity of the feed wave and the ratio of the components of the nonlinear susceptibility tensor of the nonlinear medium. Measuring -, pl f alliance of reflected light, the ratio of components. can be determined by the formula (, RtS) (45l 25CUR6) 5 and the ellipticity of the padan, where 5 GO of light. p 1 ± Я11- - ellipticity of reflection of “one light. At the same time PTf 22 (R +) 7kr. 1 26 (U RS) The alignment of the linear refractive index of the adjacent media can be accomplished by changing the linear refractive index of the linear medium by any known method, for example, by changing the temperature of the linear medium, changing the pressure, etc. The proposed method is more accurate than the known method, since it does not separately determine the nonlinearity coefficients of the refractive index n2 and 2cr, in which additional error is introduced into the measurements, the exact setting of the air defense angle is also not required. FIG. Figure 1 shows the optical scheme of the device E proposed to register the angle of rotation of the polarization ellipse passing through the medium under study (determining the nonlinear susceptibility tensor component - --4 / 1721 q in Fig. 2 - optical diagram of the device in the mode of recording the degree of deformation of the ellipse field of the radiation reflected from the medium under study (determination of the ratio of the components of the nonlinear susceptibility tensor X - / XM. Fig. 2 shows the source 1 of powerful light radiation, polarizers 2 and 3, separator A case 4, phase elements 5 and 6, photodetectors 7 and 8, linear medium 9, thermostat 10 and sample under study 11. Polarizers can be made, for example, in the form of Glan prisms or Rochon prisms, phase elements can be made in the form of quarter-wave plates or Fresnel diamonds, as co-axial photo cells as photodetectors of the CTF1, the linear medium should be considered any medium whose KNPP satisfies the condition L, CGSE, for example, water, ethanol, etc. Measurements using the proposed method are carried out as follows. In the measurement mode of component X by the method of SVEP, test sample 11 is placed between phase element 5 and thermostat 10 containing the casting medium 9. Powerful light radiation from source 1 is directed through polarizer 2 to separator plate 4. Part of radiation is directed to photoreceiver 7 other part - to the phase element 5. After passing through the phase element 5, powerful elliptical polarized radiation is directed to the sample under study 11. Due to the anisotropy of the refractive index induced by the light, the sample rotates Lips polarization without deformation. The radiation transmitted through the sample under study is reflected from the surface of the linear medium 9, phase element 6 passes, polarizer 3 passes to photograph receiver 8. The signal from the photoreceivers 7 and 8 is judged by a nonlinear change in the transmission of the circuit, i.e. about the angle of rotation of the ellipse polarization of powerful radiation. The component of the nonlinear susceptibility tensor of the studied medium is calculated according to the formula 2lTkoe3, where IL is the linear index of the overlap of the studied medium; v is the angle of rotation of the radiation polarization ellipse in the sample; KO is the wave vector of radiation in vacuum; 6 is the length of the sample under study. The intensity of radiation. In the mode of measuring the ratio of components, the SZHEP method makes an optical contact of the sample under study and the reflecting surface of a linear medium. Measuring the temperature of a linear medium, 9 using a thermostat 10, aligns the linear refractive indices of the linear and the studied media. Powerful light from source 1 is directed through polarizer 2 onto separating plate 4. Part of radiation 6 is directed to photodetector 7, another part is directed to phase element 5. After passing through phase element 5, powerful elliptically polarized radiation is directed to the interface linear and studied environments. The radiation reflected from the surface of the test sample passes through phase element 6, polarizer 3 and hits the photodetector 8. On the cooTHomeHHjo signals from the photoreceivers 7 and 8, the transducer is detected; on the ellipticity of reflected radiation. The ratio of the components of the nonlinear susceptibility tensor / jjUZi of the studied medium is calculated by the formula (3), and the ratio gcr / n. taking into account expression (4), it is determined from relation (1). Thus, a joint measurement of both components of the nonlinear susceptibility tensor of the medium under investigation is carried out within the framework of a single measuring device. The proposed method makes it possible to obtain with high accuracy complete information about the nonlinearity of the refractive index of the material under investigation by jointly determining the components of the nonlinear susceptibility tensor J. and X in the frame-going measurement circuit.