SU1326962A1

SU1326962A1 - Способ определени нелинейности показател преломлени оптических сред

Info

Publication number: SU1326962A1
Application number: SU864046875A
Authority: SU
Inventors: Григорий Борисович Альтшулер; Николай Романович Белашенков; Вячеслав Борисович Карасев; Анатолий Валерьянович Шатилов
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики; Предприятие П/Я Р-6681
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-07-30

Abstract

Изобретение относитс к технике измерени физических свойств вещества и может быть использовано в оптической промьгашенности дл аттестации оптических сред по коэффициентам нелинейности показател преломлени . Целью изобретени йл етс получение полной информации о нелинейности показател преломлени исследуемой среды за счет совместного определени коэффициентов нелинейности показател преломлени исследуемой среды дл линейно пол ризованного света и света пол ризованного по кругу, дл чего формируют мощную эллиптически пол ризованную волну, направл ют ее в Исследуемый образец, регистрируют угол поворота эллипса пол ризации волны, прошедшей исследуемый образец, часть мощной эллиптически пол ризованной волны направл ют в эталонньй образец , регистрируют угол поворота эллипса пол ризации волны, прошедшей эталонньш образец, через исследуемый образец одновременно пропускают навстречу друг другу две мощные эллиптически пол ризованные волны равной ин- тенсивности, регистрируют предельньй угол поворота эллипса пол ризации света, прошедшего через исследуемый образец, и определ ют по формулам коэффициенты нелинейности показател преломлени исследуемой среды дл линейно пол ризованного света и света, пол ризованного по кругу. 2 шт. с СЛ оо ю Од со О) Id

Description

Изобретение относитс к технике измерени физических свойств вещества и может быть использовано в оптической промышленности при аттестации оптических сред по коэффициентам нелинейности показател преломлени (НПП).

Цель изобретени - повьппение информативности способа за счет обеспечени возможности совместного определени коэффициентов нелинейности показател преломлени этой среды дл линейно пол ризованного света и

света, пол ризованного по кругу, п,

На фиг.1 представлены зависимости угла поворота эллипса пол ризации от интенсивности света дл бегущей эллиптически пол ризованной волны (а) и дп встречных эллиптически пол ризованных волн равной интенсивности (б); на фиг.2 - оптическа схема устройства , с помощью которого может быть осуществлен способ.

Устройство содержит мощный лазер 1, пол ризаторы 2-4, фазовый элемент 5, делительную пластин у 6, калиброванный делитель 7 излучени , эталонньй образец 8, полупрозрачное зеркало 9 с коэффициентом отражени , близким к 100%, установленное перпендикул рно оптической оси, фотоприемник 10, исследуемьй образец 11, зеркало 12.

Рассто ние 1 между исследуемым образцом 11 и зеркалом 9 выбирают

равным та; t1 . ;

где С - скорость све длительность светового импульса . Это условие обеспечивает из- мерени в режиме бегущей волны.

Мощный импульс от лазера 1 после прохождени пол ризатора 2 и фазового элемента 5 становитс эллиптически пол ризованным. Часть световой волны, отража сь от делительной пластины 6, поступает на вход фотоприемника 10, друга часть поступает на калиброванный делитель 7 излучени , при этом часть мощной эллиптически пол ризован ной световой волны направл етс в эталонный образец 8, друга часть - в исследуемьш образец 11. Из-за анизотропии показа -ел - преломлени , наведенной светом, в образцах происходит поворот эллипсов пол ризав( световых волн. После прохождени образцов излучение через пол ризаторы 3 и 4 поступает на вход фотоприемника 10. Уг0

5

лы поворота эллипсов пол ризации в ис следуемом ,(.ц и эталонном . образцах определ ют по соотношению амплитуд сигналов с фотоприемника, Устанав.пивают зеркало 9 вплотную за исследуемым образцом, обеспечива , тем самым, измерени в режиме встреч- нораспростран ющихс мощных эллиптически пол ризованных волн равной интенсивности . Предельный угол поворота эллипса пол ризации световой волны в исследуемой среде определ ют также по соотношению амплитуд сигналов с фотоприемника. Дл бегущей эллиптически пол ризованной св етовой волны угол поворота эллипса пол |эиза- ции в нелинейной среде зависит от интенсивности света следующим образом

12йКо п«

(У

о

(1)

5

0

5

где

«21

волновой вектор в вакууме; длина среды;

компонента тензора нелинейной восприимчивости среды; IP - интенсивность световой

волны.

При этом с ростом интенсивности света угол поворота неограниченно возрастает. При разделении мощной эллиптически пол ризованной волны на две части, одну из которых направл ют в исследуемый образец, а другую - в эталонный образец, реализуютс следующие -формулы

0 этил

121ГК.

этил 0

ссл :о t22i

писсл

о иссл

ИССл

(I-K)IO

Регистриру углы поворота эллипсов пол ризации волн, прощедших образцы , компоненту тензора нелинейной восприимчивости исследуемой среды

1211

1АССЛ определить следующим образом ,,1111 5о.иссд ; f Mcji/r|jT2u. 5 v 2- (j

1И-/Ч -t I) /4 трч ЭГС1А .

иссл п

О ЗТСКА

аг.л тал(1-К)

Как видно из (2), дл определени

Hit

ТС не требуетс измерени интенсивности световой волны, что значительно упрощает способ, повьщ1ает точность измерений.

Дл нахождени второго независимого параметра, определ ющего НПП ис спедуемой среды, решена задача распространени в оптической среде мощ- ной эллиптически пол ризованной волны в поле встречной эллиптически пол ризованной волны равной интенсивности . Показано, что при этом св зь между углом поворота эллипса пол ри- saujiH световой волны и ее интенсивностью отличаетс от (1), в частност с ростом интенсивности значени угла поворота of асимптотически стрем тс к максимальному предельному -значению

, 1 , К ЛПР 9 arccos(

1

(3)

12J{ fJif-Cj - - -ej-wA,(5+COS2о(г,р)mi , .

л т- .)

о Э гсЯ А

эг«л 1-К) иссл-(1-соз2с пр) ™

.j | 3T oiA 2+cos2 j).

n

о этал

, 1-К NcCA.(l-COs2cinp)

этал

Регистраци углов поворота эллипсов пол ризации света в образцах основана на измерении изменени пропускани содержащего образец канала, которое обусловлено действием мощной световой волны. При этом

ЛТ f(oi),

где flT - изменение пропускани .

При использовании в качестве фазового элемента, например четвертьволновой пластинки, значени углов поворота эллипсов пол ризации волн, прошедших исследуемьш и эталонный образцы в режиме бегущей волны ot исьл- cL зт«л соответственно, а также значение предельного угла поворота эллипса пол ризации световой волны, прошедшей исследуемую среду в поле встречной волны равной интенсивности , определ ют по формулам

мсм arcsin

)(T-lTtcoi 2i.

9T01A Si

inUar

Uo (1-r)Kcos224

-

cJLnp arcsin

lUo.Tl-r)(1-,

K)tcos224

t22i

,1111

где

Измерив предельньй угол поворота эллипса пол ризации световой волны, прошедшей через исследуемую среду, можно определить вторую компоненту тензора нелинейной восприимчивости исследуемой среды

,11- нссл ° формуле

1-11- 5 + cos2o n p Чссл- cos2o ; «

(4)

где

Коэффициенты нелинейности показател преломлени исследуемой среды дл линейно пол ризованного света и света, пол ризованного по кругу, имеют вид соответственно

этал

С6)

30

35

40

45

50

2v

, 55

27-,

где t - коэффициент пропускани полупрозрачного зеркала; г - коэффициент отражени делительной пластины; Up - амплитуда сигнала с фотоприемника , соответствующа световому импульсу, отраженному от делительной пластины;

11( , и - амплитуды сигналов с фотоприемника , соответствующие световым импульсам, прошедшим соответственно исследуемый и эталонный образцы в режиме бегущей волны; и - амплитуда сигнала с фотоприемника , соответствующа световому импульсу, прошедшему исследуемый образец в режиме встречных волн равной интенсивности;

Ц - угол разворота осей фазовой пластинки.относительно осей пол ризатора.

Claims

Формула изобретени

Способ определени нелинейности показател преломлени оптических сред, состо щий в том, что формируют зондирующую эллиптически пол ризо513269626

ванную световую волну, направл ют ее эллипса пол ризации волны, прошедшей в исследуемый образец, регистрируютэталонный образец, затем через исслеугол fit 14сел поворота эллипса пол ризации волны, прошедшей исследуемый образец , отличающийс тем, что, с целью повьшгени информативности способа за счет обеспечени возможности совместного определени коэффициентов нелинейности показател преломлени исследуемой среды дл ли-fО шей через исследуемый образец, а ко- нейно пол ризованного света п и све- эффициенты нелинейности показател та, пол ризованного по кругу ,преломлени исследуемой среды дл личасть эллиптически пол ризованной . нейно пол ризованного света и света, волны направл ют в эталонный образец, пол ризованного по кругу, определ ют регистрируют угол d дтал поворота(5 по следующим формулам

дуемый образец одновременно пропускают навстречу друг Другу две дополнительные эллиптически пол ризованные волны равной интенсивности, регистрируют предельный угол oirtp поворота эллипса зондирующей эллиптически то- л ризованной световой волны, прошед

j 2 П -о чсгл К 1эт(ХА- (5+COS2 )12-2.1

o этил

-этс«л

(1-К) Е

ИССл

(

(f-co.s2c(np) этыл

247r-oi «сел К Е зтс л (2+cos2c( Ир)i2ii

0 этил этил

(1-К)-

(1-cos2o(.np) з-г«

де п,

iaif этап

- линейный показатепь преломлени эталонной среды; - компонента тензора нелинейной восприимчивости эталонной среды ,

.

шей через исследуемый образец, а ко- эффициенты нелинейности показател преломлени исследуемой среды дл лидуемый образец одновременно пропускают навстречу друг Другу две дополнительные эллиптически пол ризованные волны равной интенсивности, регистрируют предельный угол oirtp поворота эллипса зондирующей эллиптически то- л ризованной световой волны, прошед+COS2 )12-2.1

ИССл

(

(f-co.s2c(np) этыл

(1-cos2o(.np) з-г«

К - дол световой энергии, направл ема в эталонный образец; длина исследуемого образца; это л ддина эталонного образца

мссл

фие. 1

«М

(V

:э ВРедактор Н.Киштулиснец

Составитель С.Голубев Техред И.Попович

Заказ 3274/38Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор Е.Рошко

Подписное