SU1562791A1 - Method of measuring refraction index of heterogeneous materials - Google Patents
Method of measuring refraction index of heterogeneous materials Download PDFInfo
- Publication number
- SU1562791A1 SU1562791A1 SU874336307A SU4336307A SU1562791A1 SU 1562791 A1 SU1562791 A1 SU 1562791A1 SU 874336307 A SU874336307 A SU 874336307A SU 4336307 A SU4336307 A SU 4336307A SU 1562791 A1 SU1562791 A1 SU 1562791A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- refractive index
- waveguide
- prism
- calibrated
- modes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к оптике, а именно к экспериментальным способам измерени показател преломлени оптических материалов. Перед началом измерений осуществл етс калибровка значений эффективных показателей преломлени резонансных мод оптического планарного волновода. Использу калиброванный планарный волновод с известными значени ми эффективных показателей преломлени на длине волны зондирующего излучени с помощью вводной призмы св зи, изготовленной из исследуемого материала с неизвестным показателем преломлени , измер ют два резонансных угла возбуждени волноводных мод одинаковой пол ризации и по соответствующей формуле определ ют искомый показатель преломлени . 1 ил.The invention relates to optics, in particular to experimental methods for measuring the refractive index of optical materials. Before the measurements, the values of the effective refractive indices of the resonant modes of the optical planar waveguide are calibrated. Using a calibrated planar waveguide with known effective refractive index values at the wavelength of the probing radiation using an input coupling prism made of the material under study with an unknown refractive index, two resonant angles of excitation of the waveguide modes of the same polarization are measured and the desired value is determined using the appropriate formula refractive index. 1 il.
Description
Изобретение относитс к оптике, а именно к экспериментальным способам определени показател преломлени оптических материалов.The invention relates to optics, in particular to experimental methods for determining the refractive index of optical materials.
Целью изобретени вл етс ускорение процесса измерений.The aim of the invention is to accelerate the measurement process.
На чертеже представлена схема устройства дл реализации способа.The drawing shows a diagram of the device for implementing the method.
Устройство содержит источник 1 направленного монохроматического излучени , поворотный столик с калибровочной шкалой с неподвижной частью 2 и подвижной частью 3, волноводный слой 4, подложку 5, входную призму 6 св зи с неизвестным показателем преломлени , выходную призму 7 св зи и фотодетектор 8.The device contains a source 1 of directional monochromatic radiation, a turntable with a calibration scale with a fixed part 2 and a moving part 3, a waveguide layer 4, a substrate 5, an input coupling prism 6 with an unknown refractive index, an output coupling 7, and a photodetector 8.
Способ осуществл ют следующим оо- разом.The method is carried out as follows.
Из исследуемого материала изготавливаетс входна призма св зи волновода с двум обработанными гран ми.. Дл измерений используетс калиброван ный планарный оптический волновод с двум известными значени ми эффективных показателей преломлени волновод- ных мод одинаковой пол ризации nm и пГП4. . Одна из обработанных граней исследуемой призмы прижимаетс к калиброванному волноводу и обеспечиваетс св зь с ним, а на другую обработанную грань направл етс коллимиро- ванный луч света зондирующего монохроматического излучени . Далее с помо ЛAn input prism of a waveguide connection with two processed faces is made of the material under study. For measurements, a calibrated planar optical waveguide with two known values of the effective refractive indices of waveguide modes with the same polarization nm and pgp4 is used. . One of the processed faces of the prism to be tested is pressed against the calibrated waveguide and connected with it, and a collimated light of the probing monochromatic radiation is directed to the other processed face. Next with pom L
35 Э 35 Oe
soso
щью поворотного столика и фотодетектора измер ютс два резонансных угла падени оЈти tim+,Ha входную грань призмы, соответствующие возбуждению волновода на калиброванных модах и определ етс искома величина показател преломлени призмы Пр на длин волны зондирующего излучени .By measuring the rotary table and the photodetector, two resonant angles of incidence of tim +, Ha are measured. The input face of the prism corresponds to the waveguide excitation on the calibrated modes and determines the desired refractive index value of the prism Pr at the wavelength of the probing radiation.
Соотношение, св зывающее значение эффективного показател преломлени nm волноводной моды с показателемThe ratio connecting the effective refractive index nm of the waveguide mode with
преломлени п. видrefraction
вводной призмы, имеетintroductory prism, has
Знак (+) беретс , когда падающий луч лежит между основанием призмы и нормалью к грани, а знак (-) имеем, когда в той же области лежит отраженный луч.The (+) sign is taken when the incident beam lies between the base of the prism and the normal to the face, and we have the (-) sign when the reflected beam lies in the same area.
Дл многомодового волновода с числом резонансных мод М5 2 дл Моды с индексом m выражение (1) примет видFor a multimode waveguide with a number of resonant modes M5 2 for a mode with index m, expression (1) takes the form
nm n sin A ± arcsinC Jn.) , (2) г Jnm n sin A ± arcsinC Jn.), (2) g J
а дл моды с индексом m + 1but for mode with index m + 1
nm npsin A ± arcsin(-),(l) 15nm+( npsin A±arcsin(-)j.(3)nm npsin A ± arcsin (-), (l) 15nm + (npsin A ± arcsin (-) j. (3)
где А - угол между основанием и входной гранью призмы;where A is the angle between the base and the entrance face of the prism;
т угол падени на входную грань20 призмы.t is the angle of incidence on the entrance facet 20 of the prism.
г .г,gg
nm+sinoit«nmsinoim (n )+(sinVm+sinVh,t1)J (nmsin oЈw- nmtsintfm+( 7nm + sinoit "nmsinoim (n) + (sinVm + sinVh, t1) J (nmsin oЈw- nmtsintfm + (7
Ј-2 5)Ј-2 5)
(nm -nm+1 ) + (sino -sin cЈm.,}(nm -nm + 1) + (sino -sin cЈm.,}
12 (nmsinoin, - nr12 (nmsinoin, - nr
Волновод калибруетс с помощью призмы, показатель преломлени которого известен с высокой точностью (не хуже ). Оптическим материалом дл этих целей может служить набор разных марок т желого флинта (например, ТФ-5 с n f,). Набор эффективных показателей преломлени волновода nm этим способом можно определить с точностью +1-1 (Г . The waveguide is calibrated using a prism, the refractive index of which is known with high accuracy (not worse). A set of different grades of heavy flint (for example, TF-5 with n f,) can serve as an optical material for these purposes. The set of effective refractive indices of the waveguide nm can be determined in this way with an accuracy of + 1-1 (Г.
Калиброёку эффективных показателей преломлени волновода п№ можно проводить с помощью рефрактометрического способа. В конкретном варианте реализации способа эталонные вводные призмы изготавливают из сверхт желого флинта марки ТФ-5, с помощью которых проводилась калибровка эффективных .показателей преломлени планарного ионообменного оптического волновода в стекле марки К-8. Из кристаллов LiNbOj изготовл ют исследуемые призмы св зи. С их помощью на гониометре ГС-5 измер ют новые резонансные углы возбуждени калиброванного волновода и по формуле С) определ ют искомые показатели преломлени кристалла LiNbOj. Дл одновременной проверки возможностей способа дл измерени поCalibration of the effective refractive indices of the waveguide n # can be performed using the refractometric method. In a specific embodiment of the method, reference introductory prisms are made from superfine flint of the TF-5 grade, with which the effective refractive indices of the planar ion-exchange optical waveguide in K-8 glass have been calibrated. Test prisms are made from LiNbOj crystals. With their help, the new resonant excitation angles of the calibrated waveguide are measured on the GS-5 goniometer and the desired refractive indices of the LiNbOj crystal are determined using formula C). To simultaneously check the capabilities of the method for measuring
Исключив из выражений (2) и (3) угол А, получаем формулу дл расчета показател преломлени призмы в видеEliminating the angle A from expressions (2) and (3), we obtain the formula for calculating the refractive index of a prism in the form
111111
/4)/four)
.,.).,.)
5 050
5 Q 55 Q 5
казател преломлени малогабаритных оптических материалов исследуемые прчзмы из кристаллов LiNbO изготовл ют с линейными размерами менее 10 мм. В результате данной последовательности операций измерений на длине волны Д 0,6328 мкм получают значени обыкновенного показател преломлени п0 2,2888 и необыкновенного показател преломлени п| 2,201.Refractor casters of compact optical materials The probes under study are made of LiNbO crystals with linear dimensions of less than 10 mm. As a result of this sequence of measurement operations at a wavelength of D 0.6328 µm, the values of the ordinary refractive index n0 2,2888 and the extraordinary refractive index n | 2,201.
Способ определени показател преломлени прост и заключаетс в измерении резонансных углов возбуждени калиброванного волновода и вычислении неизвестного показател преломлени по формуле (4). В отличие от гониометрического способа, где угловые измерени провод тс с помощью наблюдени совпадени изображени щели с нитью окул рного креста, в способе использование волноводной техники позвол ет измер ть резонансные углы вол- новодных мод регистрацией интенсивности света с помощью фотоприемника. Така техника угловых измерений увеличивает быстродействие исследовани дисперсии оптически неоднородных материалов . Проведение измерений на двух волноводных модах одной и тойThe method of determining the refractive index is simple and consists in measuring the resonant angles of excitation of a calibrated waveguide and calculating the unknown refractive index by the formula (4). Unlike the goniometric method, where the angular measurements are carried out by observing the image of the slit with the filament of the ocular cross, in the method using waveguide techniques, it is possible to measure the resonance angles of the waveguide modes by recording the light intensity using a photodetector. Such an angular measurement technique increases the speed of investigation of the dispersion of optically inhomogeneous materials. Measurements at two waveguide modes of the same
же пол ризации позвол ет исключить угол А между входной гранью и основанием исследуемой призмы, что приводит к уменьшению операций угловых измерений и к дополнительному уменьшению времени процесса измерений. Особенно использование волноводной техники 9ка зываетс эффективным дл обеспечени процесса измерени показател преломлени в невидимой области спектра. Так как угловые измерени основаны на регистрации резонансных углов возбуждени волновода, поэтому качество обработки граней вводной призмы не существенно дл процесса измерений, что важно дл м гких трудно обрабатываемых оптических материалов. Снижение требований к оптической обработке призмы и обеспечение процесса измерений показател преломлени оптически неоднородных материалов в невидимой области спектра позвол ют эффективно использовать его дл измерени дисперсии таких трудно обрабатываемых оптически неоднородных материалов, как сверхт желые флииты с п 2,0-2,3 и халькогенидные стекла с п 2, Врем измерени показател преломлени оптических материалов с помощьюThis polarization eliminates the angle A between the entrance face and the base of the prism under investigation, which leads to a decrease in the angular measurement operations and to an additional decrease in the measurement process time. Especially the use of waveguide technology 9 is effective for providing a process for measuring the refractive index in the invisible spectral region. Since the angular measurements are based on the registration of the resonant angles of excitation of the waveguide, therefore, the quality of the processing of the edges of the input prism is not essential for the measurement process, which is important for soft, difficult to process optical materials. Reducing the optical processing requirements of the prism and ensuring the measurement process of the refractive index of optically inhomogeneous materials in the invisible spectral region allows it to be effectively used to measure the dispersion of such difficult-to-process optically inhomogeneous materials, such as superfluid phliites with n 2.0-2.3 and chalcogenide glasses with p 2, Measurement time of the refractive index of optical materials using
62791б62791b
способа на длине волны О-,6328 мкм равно 15 мин, вместо нескольких часов в случае измерений гониометрическим способом.method at a wavelength of O-, 6328 microns is 15 minutes, instead of several hours in the case of measurements by the goniometric method.
00
5five
5five
00
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874336307A SU1562791A1 (en) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | Method of measuring refraction index of heterogeneous materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874336307A SU1562791A1 (en) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | Method of measuring refraction index of heterogeneous materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1562791A1 true SU1562791A1 (en) | 1990-05-07 |
Family
ID=21339367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874336307A SU1562791A1 (en) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | Method of measuring refraction index of heterogeneous materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1562791A1 (en) |
-
1987
- 1987-12-02 SU SU874336307A patent/SU1562791A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Иоффе Б.В. Рефрактометрические методы химии. - Л.: Хими , 1974, с. 118-132. Меланхолии Н.М. Методы исследовани оптических свойств кристаллов. - И.: Наука, 1970, с. 92. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5229833A (en) | Optical sensor | |
EP0152834B1 (en) | Apparatus for automatic measurement of stress in a transparent body by means of scattered light | |
JP2804073B2 (en) | Apparatus and method for measuring the refractive index of a substance | |
US3604927A (en) | Total reflection fluorescence spectroscopy | |
US20050128481A1 (en) | System and method for measuring birefringence in an optical material | |
Archenault et al. | A simple intrinsic optical fibre refractometer | |
CN109211843B (en) | Method and device for determining incident angle of terahertz wave reflection measurement system | |
CN208847653U (en) | Real-time polarization sensitive terahertz time-domain ellipsometer | |
SU1562791A1 (en) | Method of measuring refraction index of heterogeneous materials | |
JPS6423126A (en) | Multiple light source polarization analyzing method | |
Karabegov | Metrological and technical characteristics of total internal reflection refractometers | |
Talim | Measurement of the refractive index of a prism by a critical angle method | |
US2319889A (en) | Refractometer | |
SU989403A1 (en) | Method of checking main refractive indices of single axis crystals | |
SU1742686A1 (en) | Method for determining refraction factor of liquids | |
SU928204A1 (en) | Optical component of disturbed total internal reflection | |
SU1732314A1 (en) | Planar optical waveguide parameters determination method | |
Jones | A new micro-reflectometer | |
RU2073834C1 (en) | Polarization device | |
RU2022247C1 (en) | Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides | |
SU1550378A1 (en) | Method of determining the index of refraction of transparent media | |
RU2032166C1 (en) | Method of determination of refractive index of wedge-shaped articles | |
SU1700358A1 (en) | Method and device for determining article surface roughness parameters | |
SU1187563A1 (en) | Method of determining dissipation factor of translucent solid mirror-reflection materials with small absorption factor | |
SU1318858A1 (en) | Method of determining reactive index of ferroelectric crystal |