SU1282036A1 - Интерференционно-пол ризационный фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области оптического приборостроени , в частности к технике спектрального анализа, и может быть использовано дл  селекции 1 света данной длины волны при спектральных исследовани х. Целью изобретени   вл етс  уменьшение температурной йестабильности положени  полосы пропускани  при ее перестройке. Между двум  частичными пол ризаторами 1 и 2, установленными под углом Брюстера к оптической оси 3, размещены под тем же углом три двулучепреломл ющие кристаллические пластины 4, 5 и 6 с возможностью синхронного поворота вокруг нормалей 7 к их поверхност м. Между пластинами находитс  иммерсионный контакт 8 с показателем преломлени , привод щим к устранению многолучевой интерференции между ними.Пластина 4 делит падающую волну на две компоненты.Разность фаз между компонентами определ ет состо ние пол ризации волны, выход щей из пластины 6. Пол ризатор 2 приводит колебани  обоих пучков на выходе из пластины 6 в плоскость падени . Приведены соотношени , из которых определ ютс  толщины .пластин 5 и 6. 2 ил. i (Л

Description

Ю

00

со

О)

ff 8

CfiUS.f

Изобретение относитс  к области оптического приборостроени , в частности к технике спектрального анализа , и может быть использовано дл  се- света данной длины волны при спектральных исследовани х в физике, астрофизике, астрономии, квантовой электронике и т.д.

Цель изобретени  - уменьшение температурной нестабильности положени  полосы пропускани  при ее перестрой-- ке.

На фиг.1 изображено выполнение интерференционно-пол ризационного фильтра, на фиг.2 - зависимость температурного изменени  волновой разности хода AN/ лТ одной ступени фильтра от длины волны Д. I

Фильтр содержит по крайней мере

одну ступень, котора  в свою очередь содержит два частичных пол ризатора 1 и 2, выполненных, например, в виде стопы четырех пластин из плавленного кварца толщиной 1 мм и установленных под углом Брюстера V к

т ,БР

оптической оси 3 фильтра параллельно друг другу, и размещенные между ними основную двулучепреломл ющую кристаллическую пластину 4, вырезанную , например, из кристалла исландского шпата параллельно кристаллоп- тической оси Z толщиной 11, 127 мм,дополнительную двулучепреломл ющую кристаллическую пластину 5, вырезанную, например, из кристалла дигид рофос- фата аммони  параллельно кристалло- оптической оси толщиной 0,064 мм (ввиду малости толщины состоит из двух пластин, разность толщин которых равна 0,064 мм и которые ориентированы на вычитание волновых разностей хода), и вторую дополнительную двулучепреломл ющую кристаллическую пластину 6, вырезанную,например , из кристалла дигидрофосфата кали  параллельно кристаллооптичес- кой оси толщиной 10,531 мм, установленные под углом Брюстера к оптической оси 3 фильтра с возможностью син- хроннного поворота вокруг нормалей 7 к их поверхност м, а также иммерсионный контакт 8, в качестве иммерсии которого используетс  жидкость ПЭС-В с показателем преломлени  п 1,51, необходимого дл  устранени  многолучевой интерференции между пластинами 4-6. Узел между кристаллооптической осью Z кристалла у

пластины 4 и кристаллооптическими ос ми Z кристаллов у пластин 5 и 6 равен 90.

При зтом толщины дополнительных пластин 5 и 6 определ ютс  из соотношений

Г QM Qb2+Qi3 Qs -Qiii Q33 -Q,i Qii .

Qi Qga-Q Q.-Qz, QaA,

pQi3Qub-Qi2Qi3-Qii (bi (D

Q.aQьз-Q..Q.-Qa.Qз -QaгQз1

где C, tj, tj - толщины основной 4 и дополнительных 5

и 6 кристаллических пластин, Q. . - термооптические

коэффициенты материалов 1-й пластины

на j-й длине волны, определ ющие изменение волновой разности хода на 1 мм

толщины при изменении температуры на 1°С.

Фильтр работает следующим образом .

Пучок света частично пол ризуетс  в плоскости падени  на пол ризатор 1 и кристаллические пластины 4-6. Волна, пол ризованна  в плос кости падени , проходит без потерь, тогда как волны с другими пол ризаци ми частично ослабл ютс . Болна, пол ризованна  в плоскости падени , раздел етс  в пластине 4 на две компоненты: обыкновенный и необыкновен- ный лучи. Обыкновенный луч пол ризован в главной плоскости кристалла пластины 4, а необыкновенный - в перпендикул рной к ней плоскости. В пластинах 5 и 6 обыкновенный луч ста- новитс  необыкновенным, необыкновенный луч обыкновенным, так как главна  плоскость кристалла пластин 5 и 6 составл ет угол 90 с главной плоскостью кристалла пластины 4. Состо ние пол ризации, выход щей из пластины 6 волны, зависит от разности фаз между указанными компонен- тами. На выходе кристаллической пластины 6 пол ризатором 2 колеба- НИН обоих пучков привод тс  в плоскость падени . В результате интерференции этих пучков, минимальными потер ми обладает фильтр дл  света с такими длинами волн, дл  которых

пластины 4-6 суммарно  вл ютс  цело- волновой фазовой пластиной.

Дл  света с другими длинами волн имеютс  потери на брюстеровских поверхност х пластины 6 и пол ризато- ра 2. Поворотом фильтра вокруг нормали к поверхност м пластин осуществл етс  перестройка максимумов пропускани  фильтра.

В видимой области спектра коэф- фициент перестройки фильтра dA/de имеет величину пор дка.30 А/град.

Измер ют изменение волновой разности хода ступени от температуры в интервале 20-40°С дл  трех длин волн, А: Д, 4861, 2 5461 и Л 6563. Компенсаци  ступени (uN/uT 0 проводитс  дл  длины волны (2Как видно из кривой 9 (фиг.2) благодар  выполнению условий (1) спектральный интервал, в котором дК/дТ не превышает допустимой величины ±0,001 град примерно равен 1000 А. В то же врем  дл  тер- мокомпенсированной ступени,состо щей из двух пластин (исландского шпата и дигидрофосфата аммони ) с таким же значением волновой разности хода,спектральный интервал, в котором -;;г iO,001 град , примерно рач д

вен 100 А (крива  10, фиг.2). J Ступень с такой же величиной волновой разности хода, но изготовленна  из одной шпатовой пластины,т.е. без термооптическойкомпенсации,при изменении температуры в том .же интервале имеет величину &N/&T 0,27; 0,24; 0,20 длинах волн А, , А и И, соответственно.

Формула. изобретени 

Интерференционно-пол ризационный 45 фильтр, содержащий по крайней мере

0

5

0

5 0

5

5

одну ступень, включающую два частичных пол ризатора и размещенную между ними двулучепреломл ющую кристаллическую пластину, установленные под углом Брюстера к оптической оси фильтра с возможностью поворота вокруг нормалей к поверхност м пластин, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  температурной не- стабильности положени  полосы про- 1 пускани  при ее перестройке, по крайней мере в одну ступень с наибольшей волновой разностью хода введено дополнительно еще две двулучепрелом- л ющие кристаллические пластины,установленные между основной пластиной и выходным пол ризатором ступени под углом Брюстера к оптической оси фильтра с возможностью синхронного с основной пластиной поворота, причем толщины дополнительных пластин определ ютс  из соотношений

р р QnQ Aa+Q.3Qb2-Qi2Q2,3-Q,7Q5i . Q.2Q...-Qa,Q3rQ.iQ3,

р Р Qi3Qa-2 Q gQ 3, i Q gg Qia Q-Z-T

Qa2Q33-Q.bQ3, QSS-Q.QSI

где tj, Bj, , 63 - толщины основной и дополнительных кристаллических пластин; Q,. - термооптические

коэффициенты материалов i-й пластины на j-й длине волны, определ ющие изменение волновой разности хода на 1 мм толщины при изменении температуры на 1°С,

а угол между их кристаллооптическими ос ми и кристаллооптической осью

основной пластины равен 90.

JAL ЛГ

грод 0,005

0,000

-0.005

4500

50005500

фиг. 2

9

.....д,

GOOO 6500 ЛJ

Claims (1)

1. Формула. изобретения

   Интерференционно-поляризационный фильтр, содержащий по крайней мере

   - изменении температуры на 1°С, а угол между их кристаллооптически45 ми осями и кристаллооптической осью основной пластины равен 90°.