SU1283684A1 - Оптический фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и позвол ет распирить функциональные возможности путем выделени  либо одной, либо двух длин волн. Фильтр содержит рас- i поло}кенную между скрещенными пол ризаторами 1 и 2 плоскопараллельную пластинку 3, вырезанную из кристалла симметрии 42 m под углом 35 к плоскости (100). Пластинка 3 установлена с возможностью разворота на угол 31° вокруг оптической оси А кристалла в направлении часовой стрелки в правой системе координат, совпадающей -с его кристаллографическими ос ми. После прохождени  пластинки 3 плоскость пол ризации излучени , падающего нормально на поверхность фильтра, будет пара.плельной направлению пол ризации пол ризатора.2, 3 кл.

Description

)f CJ

Г

INO

00

tA3

tos

00

фи./

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах, предназначенных дл -монохроматизации падающего излучени , селекции света определенной длины волны, в квантовой электронике , астрофизике, космических системах св зи, в устройствах контрол  чистоты окружающей среды и в других област х прикладной оптики, где требуетс  получение излучени  высокой степени монохроматизации, Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем выделени  либо одной, либо двух длин волн.

На фиг. 1 представлена оптическа  схема фильтра; на фиг. 2 и 3 - спектры его пропускани  при двух различных положени х кристаллической пластинки .

Оптический фильтр состоит из двух скрещенных пол ризаторов 1, 2 и расположенной между ними плоскопараллельной пластинки 3, вырезанной из двулучепреломл ющего гиротропно- го кристалла симметрии 42 m па рал- лельно его оптической оси и под углом к плоскости (100) кристалла , имеющего изотропную точку А „. Оптическа  ось пластинки 3 ориентирована параллельно направлению пол ризации одного из пол ризаторов 1,2. Пластинка 3 установлена с возможностью разворота на угол Ч 31 вокруг оптической оси 4 кристалла в направлении часовой стрелки в правой системе координат, совпадающей с его кристаллографическими ос ми, из положени  (f 0 ), при котором пластинка 3 параллельна пол ризаторам 1,2, Толщина d пластинки 3 определ етс  из соотношени 

,684P, , (1)

Т (/Л ч)

+ С Аь (Д,о,о) j 5п(Д,о,о)соз2СН Ч ) ;

Ч - угол в плоскости (001) между направлением, определ емым углом V и- направлением распространени  излучени ;

где

РС

5

0

5

величина удельного вращени  плоскости пол ризации излучени  с длиной волны j , в кристаллограс -ическом направлении LlOO.

Работа фильтра заключаетс  в следующем .

Излучение, падающее нормально на поверхность фильтра ( ), проходит через пол ризатор 1. После его прохождени  оно становитс  пол  ризован- ным параллельно направлению пол ризации этого элемента. Поскольку углова  зависимость величины удельно- го вращени  в плоскости (001) кристалла симметрии 42 m описываетс  вы - ражением

(f,,,(} }cos2, (2)

где А - длина волны излучени ;

Ф - угол между кристаллографической осью 1001 и направлением луча света в плоскости (001),

а толщина d пластинки 3 - выражени-, ем U) , на длине волны обеспечи- Баетс  поворот плоскости пол риза

ции на

ЗГ угол 2

т.е. после прохождени  этой пластинки плоскость пол - ризации излучени  с длиной волны Д окажетс  параллельной направлению -, пол ризатора 2. Поэтому излучение этой длины волны будет пропущено элементом 2.

Изменение величины пропускани  40 фильтра, построенного на кристалле, .вырезанном под .некоторым углом Ч к плоскости (100), в зависимости от ула падени  Ч излучени  на поверхность фильтра описываетс  выражением

(3)

&ь(Лоо) неличина линейного двулуче- преломлени  кристалла в направлении 100 1 при нормальном падении излучени  на

кристалл, т.е. при

и б г,(/1,ос) величина циркул рного двулучепреломлени  кристалла

и ..

При этом угол определ ет направление распространени  излучени  внутри кристалла. Он выражаетс  через соответствующий угол f падени  излучени  на фильтр как

.„ . г sinV. ,

Ф агсз1п1 -рд-j,

(4)

где п(| ) - показатель преломлени  кристалла на длине волны „ .

Из соотношени  (З) так же как и из выражений (; l) и (2) следует, что пропускание системы 1-3-2 на длине волны }( равно

TU,, 35%0) 1.

В то же врем  дл  излучени  с длинами волн,отличными от , возни кает линейное двулучепреломЛение кристалла, которое приводит к резко му уменьшению пропускани  системы 1-3-2 в спектральной области вне изотропной точки. Полуширина л А ,(2 выдел емого системой 1-3-2 спектралного контура, т,е. селективность фи.пьтра. равна

,55 ° JTbi

(5;

. /ddn, гдео(---; а/

скорость изменени  дву- лучепреломлени  дп при прохо щении через Д -А . Она в 2,92 раза превьш1ает селективность фильтра, совпадающего с прототипом .

При повороте.пластинки 3 на угол вокруг оптической оси 4 кристалла в направлении движени  часовой стрелки в правой системе координат , св занной с ос ми кристалла, пропускание системы 1-3-2 на длине волны А будет равно

О,

Т(Д , 35%ЗГ )sin -0.

Анализ спектральной характеристики фильтра показывает, что при этом система 1-3-2 вьщел ет излучение с длинами волн А и А, спектральное положение которых определ етс  выражением

1 1 -0,685

О

/1,й +0,685

J р

.Р. л

Пол ризаторы 1 и 2 при этом могут находитьс  либо в прежнем положении , либо быть повернутыми на угол 31° в том же направлении, что и пластинка 3.

Полуширина йЛ каждой из двух выдел емых линий на выходе пол ризатора 2 равна

дИ:,. 0,490

li

Jt с/.

(7)

20

25 30 35

40

45

0

5

Выражение (7) определ ет селективность фильтра, котора  в 3,26 раза превышает селективность фильтра, совпадающего с прототипом.

Пример. Рассмотрим оптический фильтр, состо щий из двух скрещенных по л ризаторов и расположенной между ними плоскопараллельной кристаллической пластинки, вырезанной параллельно оптической оси под угломН ЗЗ к плоскости (ЮО) из монокристалла тиогаллата серебра AgGaS . Тиогаллат серебра - одноосный гиротропный кристалл симметрии 42 т- характеризующийс  следующими параметрами: А 4974 у,р 522 град/мм, d , К , Толщина кристаллической пластинки составл ет d 0,504 мм. Указанный фильтр выдел ет при нормальном падении излучени  на поверхность кристаллической пластинки спектральную линию, локализованную на длине волны А , Полу01ирина выдел емой линии или селективность фильтра на составл ет й, 4,2 А. При повороте кристаллической пластинки или всего фильтра на угол(ЗГ вокруг оптической оси кристалла в направлении, совпадающем с направлением движени  часовой стрелки в правой системе координат , св занной с ос ми кристалла , фильтр ВЕ-1дел ет две спектральные линии, локализованные  а длинах волн ,4969 А и А. Полуширина каждой линии или селективность фильтра по каждой и  линий,согласно С7) , составл ет до(. 3,8 X.

1(3

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Оптический фильтр, содержащий два скрещенньгх пол ризатора и распо51

   ложеннуто между ними плоскопараллель ную пластинку, установленную параллельно пол ризаторам и вырезанную из двулучепреломл ющего гиротроп- ного кристалла с изотропной точкой параллельно его оптической оси, котора  в свою очередь ориентирована параллельно направлению пол ризации одного из пол ризаторов, о т- личающийс  тем, что, с це лью расширени  функциональных возможностей за счет вьщелени  либо одной, либо двух длин ;волн, плоскопараллельна  пластинка вьфезана из кристалла симметрии 42 m под углом 35 к плоскости (100) и установле f O

   ff

   фиг: 2

   2836846

   на с возможностью разворота на угол 31° локруг оптической оси кристал ла в направлении часовой стрелки в

   правой системе координат, совпадаю-. 5 щей с его кристаллографическими ос ми , причем толршна d пластинки определ етс  из соотношени 

   fO

   ,684p ,

   где Р - величина удельного вращени  плоскости пол ризации излучени  с длиной волны изотропной точки кристалла в J5кристаллографическом направлении liooi.

   Я, 71 г .3