SU1513413A2 - Голографическое устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к голографии и может быть использовано в эллипсометрии дл  определени  параметров Стокса, а также дл  исследовани  анизотропных объектов в биологии, медицине, кристаллофизике и других област х. Цель изобретени  - повышение точности определени  параметров Стокса. Устройство содержит лазер, оптически св занный с регистрирующей средой через предметный канал, содержащий зеркало, объект, и опорный канал, содержащий зеркало, цилиндрические линзы и пол ризационную призму в виде пр моугольной кюветы с перегородкой по диагонали, при этом одна часть кюветы заполнена оптически активным веществом с положительным направлением вращени  плоскости пол ризации, а друга -иммерсионной жидкостью или другим оптически активным веществом. Дл  реализации цели в устройство введены две четвертьволновые пластины, положение центров которых определ етс  услови ми: @ Y_1,2=J_1,2(COSΘTGΑ)/J₀C-L/L₁

ϕ/4+β≤J₁≤ϕ/2-β

ϕ/2+β≤J₂≤3ϕ/4-β . При этом диаметры D пластинок определ ютс  из соотношени  (9,76λJ₀C(L-L)L₁)/ϕСОSΘTGΑ^.LΔ*98(ϕСОSΘTGΑ^.L)/18J₀C^.L₁ , где Y₁, Y₂ - рассто ни  центров круглых четвертьволновых пластинок в плоскости пол ризационного спектра от его начала

J₁J₂ - азимуты пол ризации излучени , падающего на четвертьволновые пластинки

λ - длина волны излучени 

J₀ - удельное вращение активного вещества призмы

C - концентраци  активного вещества.

Description

нал призма 9, четвертьволновые пластинки 10.

В качестве-лазера 1 использовалс  гелий-кадмиевый лазер ЛШ1-11, ге- нерирую)щий излучение на длине волны 442 нм. Светоделитель 3 представл ет собой плоскопараллельнзгго стекл нную пластинку толщиной 10 мм Пол ризационна  призма 9 выполнена в вид стекл нной кюветы размером 18 х 24 х X 5 см с перегородкой по диагонали. Одна часть кюветы заполнена 60%-ным раствором сахара,,а друга  - глицерином . Четвертьволновые пластинки диа- метром 10 мм располагаютс  на рас- СТОЯНИ.И 10 см от пол ризационной призмьи Обьект 5 представл ет собой матовое стекло, на которое наклеены пластинки слюды. Зеркала 2, 4 и 7 - с алюминиевым покрытием.

Устройство работает следующим об- разомо

Излучение лазера 1 зеркалом 2 направл етс  на светоделитель 3, при поМоо щ которого дел т излучение на предметный и опорный каналы. Предметный пучок отражаетс  от сферического зеркала 4 и направл етс  на исследуемый объект 5 и голограмму 6, Опорный пучок отражаетс  от зеркала 7 и направл етс  на скрещенные пдшиндрические линзы 8, которые ,ют пучок с пр моугольным сечением . Далее этот пучок проходит через пол ризационную призму 9, соз- на выходе сложное распределение состо ни  пол ризации опорного пучка (фиг. 1). Часть этого излучени  проходит через четвертьволновые пластинки 10 и преобразуетс  в излучение с круговой (правой и левой) пол ризацией . По голограмме 6, записанной с таким, опорным пучком, определ ют параметры Стокса .предметной волны. Дл  этого измер ют интенсивность восстановленного.изображени  в тех участках гол ограммы, на которые падало опорное излучение с азимутом 0;1Г/4;7/2; , а также с левой и правой круговой пол ризацией .

Сущность изобретени  заключаетс  ь следующем.

Дл  описани  состо ни  пол ризации Световой ВОЛ1Ш1 обычно используют два параметра: эллиптичности и азимут большой оси эллипса пол ризац1Ш, Однако это описание

г tO 15

3413

адекватно только дл  полностью пол ризованного излучени J Дл  описани  характеристик частично пол ризованного излучени  используют параметры Стокса

20

5

30

г tO 5

5

0

5

0

5

SQ ID -ТГ/г - 2

ч т - Т, Ч т а, J-0 -1-7/2 3

S - Iqt-14 - П / )-

- I,

(1)

которые определ ют в резул:ьтате измерени  интенсивности излучени  I, прошедшего через линейньй пол ризатор при различных ориентаци х плоскости пропускани . Измерение интенсивности компонент с левой и. правой круговой пол ризацией производ т с помощью компенсатора.

Введение в устройство двух четвертьволновых пластинок необходимо дл  того5 чтобы в пол ризационном спектре, создаваемом пол ризационной призмой, получить ко гпоненты с правой и левой круговой пол ризацией. Это позвол ет по изображению, восстановленному одной голограммой, измерить интенсивности компонент 1 ; , ;

ITTIIS 1 б п-1Ф I определить по ним параметры Стокса, не прибега  к дополнительным измерени м. В результате повышаетс  точность определени  параметров Стокса. Повышению точности способствует также и то обсто тельство , что все измеренные компоненты расположены вдоль одной пр мой и голограмма регистрируетс  на одной среде.

Пол ризационные компоненты, азимуты которых наход тс  в интервалах от |Г/4 до (Г/2 и до , не используютс  дл  определени  параметров Стокса. Поэтому именно в этих участках наиболее цел:есообразно расположить четвертьволновые пластинки (фиг. 2). При этом ориентаци  быстрых осей пластинок выбираетс , таким об- , чтобы одна пластинка преобразовывала подающее линейно пол ризован- ное изл чение в излучение, с правой круговой пол ризацией, а друга  - с левой. Координаты центров и .диаметры круглых четвертьволновых пластинок определ ют из следующих предпосылок.

Изменение азимута пол ризации излучени , прошедшего через пол ризационную призму, описываетс  следующим образом:

q)q)odc.

(2)

5

где Cf - удельное вращение активног

вещества призмы; d - толщина сло  активного вещества пол ризационной примы; . С - концентраци  активного вещества .

Зависимость азимута пол ризации от координаты V на выходной грани призмы (фиг. 2) можно представить в виде

оС--55. (3)

где b - линейный размер основани 

призмы.

Из геометрических соотношений находим, что

b - V 1,/Ьу, (4)

где у - текуща  координата центра четвертьволновой пластинки в плоскости проекции на нее пол ризационного спектра, котора  отстоит на рассто нии 1 от формировател  пучк

После подстановки (3) в (4) находим координаты центров пластинок

41,7.

cos6tg l

(5)

Ч-оС ii

где азимуты пол ризации

излучени j падающего н четвертьволновые пластинки .

Четвертьволновые пластинки необходимо располагать так, чтобы они н искажали интенсивности компонент

IQ TMiV Тг/а ; Т/4- Поэтому с .учетом угловых размеров четвертьволновых пластинок ввод тс  ограничени  на диапазоны изменени  азимутов пол ризации Ц). и ц,. При этом необходимо учитывать также вли ние на точность измерени  дифракции на кра х пластинок. Первый дифракционный максимум не должен попадать в участки пол ризационного спектра с азимутами f/4; (Г/2 и 3 ii /4.

С учетом дифракционного предела и геометрических соотношений (5) находим минимальный диаметр пластинки

D

мин

(L-l)li ircos9tgot . L

Максимальный диаметр цластинки определ етс  градиентом азимута

136

в плоскости пол ризационного спектра

и с учетом (5) при имает значение

/ D.

маис

ll COS&tg(i 1

TsCfoC l

Тогда максимальный угловой размер пластинки равен

Р 0,,д,с/Ь

Таким образом, на основании полученных соотношений достигаетс  оптимальное расположение четвертьволновых пластинок, что устран ет искажени  измерений интенсивностей пол ризационных компонент и по сравнению с известным устройством повышает точность определени  параметров Стокса

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Голиграфическое устройство по авт. св. № 1149206, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени  параметров Стокса, в него введены расположенные между пол ризатором и регистратором две круглые четвертьволновые пластинки , положение центров которых определ етс  услови ми

   У (- 2§6tgo.l У «,2. i.a cfoC 1,

   7/4 + В Cf,67/2 - В;

   . 1Г/2 + , 37/2 - И,

   при этом диаметры D пластинок определ ютс  из соотношени 

   9д 76ШаС(Ь-1)1 TcosStg il ircosOtg L ISCfTcT,

   где у , У- - рассто ни  центров

   круглых четвертьволновых пластинок в плоскости пол ризационного спектра от его начала; QI -fa азимуты пол ризации излучени , падающего на четвертьволновые пластинки;

   б - угол падени  расход щегос  пучка на пол ризатор;

   od - угол при вершине активной части пол ризатора;

   Ifj- удельное вращение активного вещества пол ризатора;

   - концеитращ  активного вещества;

   - рассто ние от форми)овател  расход щегос  5 пучка до четвертьволновой пластинки;

   - рассто ние от формировател  пучка до выходной грани пол ризатора;

   10

   L - рассто ние от формировател  пучка до регчстра- тора|

   и - максимальнь1й угловой размер четвертьволнойък рта- стинок и других рабочих зон пол ризационного

   спектра Д - длина волны излучени ,

   (

   О

   JTA

   // JJT/

   Фиг.1

   jf