Способ контроля качества поляризационных призм

(71) Львовский государственный университет им Ив.Франко(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ПРИЗМ(57).Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано для прецизионного контроля качестваоптических поляризационных призм (ПП)при создании поляризационно-оптическихустройств и оптических исследованиях кристаллов. По способу контроля качества ПП,заключающемуся в просвечивании системы Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано для прецизионного, контроля качества оптических поляризационных призм (ПП) при создании поляриэационно-оптических устройств и оптических исследованиях кристаллов.Наиболее важным параметром ПП как линейных поляризаторов; определяющимих качество, является отношение главных пропусканий В 1=ЬВг (где к 1 и 12 - соответственно наибольшее и наименьшее главнце пропускания либо эллиптичность р линейного поляризатора.Известен способ контроля качества линейных поляризаторов, согласно которому отношение главных пропусканий Й 1 опредеполяризатор-кристалл-анализатор находят минимум интенсивности света на, выходе анализатора при поочередных вращениях поляризатора и анализатора, измеряют зависимости показаний углового отсчетного устройства (УОУ) анализатора, соответствующих минимуму интенсивности света на выходе последнего, от показаний УОУ поляризатора и определяют по ним рабочие окрестности двух главных направлений в кристалле, Методом минимума интенсивности определяют линейные зависимости показаний УОУ анализатора от показаний УОУ поляризатора, соответствующих азимутам подающего на кристалл света, находящимся в пределах рабочих окрестностей. По двум полученным линейным зависимо-,З стям рассчитывают эллиптичность поляризатора, по которой контролируют качество ПП. 2 ил. ляется м непосредственного измерения глав пропусканий Ь и М 2. Пропускание 11 определяется как отношение интенсивности излучения, прошедшего через поляризатор, к интенсивности падающего на поляризатор излучения, когда, падающий луч линейно поляризован под азимутом, соответствующим максимальному пропусканию поляризатора. Аналогично измеряется отношение К 2 для минимального пропускания,Недостатком известного способа является низкая точность контроля качества ПП, так как непосредственно измеряемой на эксперименте величиной является интенсивность излучения, укаэанный споСоб предьявляет повышенные требования к источнику и приемнику излучения, стабильность. работы которых в основном и определяет точность измерений. Поскольку для современных высококачественных ПП параметр В может достигать значений 10 и более, контроль таких ПП становится затруднительным, ибо он требует использования прецизионной аппаратуры, способной одновременно измерять световые потоки, отличающиеся в 10 и более раз. Последний фактор также5снижает точность контроля.Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля качества ПП, состоящий в просвечивании системы ПП (поляризатор) - кристалл-анализатор и измерении пропускания излучения данной системой в зависимости от азимута поляризации падающего иэ поляризатора на кристалл излучения и угла отклонения анализатора от условия скрещенности с поляризатором. Исходя из этих. данных, можно вычислить величину у=р-р, где р и ц - эллиптичности соответственно ПП (поляризатора) и анализатора.Недостатком указанного способа является низкая точность контроля качества ПП вследствие зависимости измеряемой на эксперименте интенсивности от шумов источника излучения. Громоздкая и приближенная обработка измеренных данных также снижает точность контроля. Кроме того, указанный способ позволяет определить лишь параметр качества )ф пары ПП, а на параметры р и ц (либо соответствующие йс) отдельно взятых ПП (поляриэатора) и анализатора,Цель изобретения - повышение точности контроля качества ПП,Цель достигается тем, что согласно способу контроля качества ПП, заключающемуся в том, что систему ПП-кристалл- анализатор просвечивают излучением, находят минимум интенсивности излучения на выходе анализатора при поочередных вращениях ПП и анализатора, измеряют зависимости показаний углового отсчетного устройства (УОУ) анализатора, соответствующих минимуму интенсивности излучения на выходе анализатора, от показаний УОУ ПП и определяют по ним рабочие окрестности двух главных направлений в кристалле, методом минимума интенсивности определяют линейные зависимости показаний УОУ анализатора от показаний УОУ ПП, соответствующих азимутам падающего на кристалл излучения, находящимся в пределах рабочих окрестностей, и по двум полученным линейным зависимостям рассчитывают эллиптичность ПП, по которой контролируют качество ПП.. Отличие предложенного способа состоит в том, что здесь методом минимума интенсивности на выходе анализатора проводят измерения азимута эллипса поля ризации, прошедшего кристалл излученияЛ(показания УОУ анализатора Л) в зависимости от показаний 0 УОУ ПП, качество которой и контролируется, причем показания 0 соответствуют азимутам 0 падающего на 10 кристалл излучения, находящимся в окрестности двух главных направлений в кристалле.На фиг.1 показана схема взаимной ориентации эллипсов поляризации падающего 15 и прошедшего кристалл излучения (азимуты соответственно 0 и А), осей максимального пропускания ПП (поляризатора) р и анализатора А и главных направлений кристалла х и у; фиг,2 - график зависимости 20 показаний УОУанализатора Лот показанийУОУ ПП 0.Рассмотрим физические явления, происходящие в системе ПП-кристалл-анализатор. Пусть вследствие несовершенства ПП, 25 используемой в качестве поляризатора, накристалл падает эллиптически поляризованное излучение с азимутом большой оси эллипса поляризации 0 в окрестности главного направления в кристалле (например, З 0 кристаллофизической оси х) и с малой эллиптичностью р(фиг.1). Азимут большой оси эллипса поляризации А прошедшего кристалл излучения при таких условиях можно определить, используя общие выражения, а З 5 именно Ах= Осоз Ь+(а-р)зи Ь, (1) Му= 0 соз Ь+(а+р)з и Ь(2) Из фиг.2 видно, что графики зависимостей А,(д) и ЩО) линейны и смещены вдоль оси А на величину 1; 1- 1 Яу-Ям =2, 1 р 1 зп З. 55 Определяя угол р линейной зависимости А(либо Му) от азимута, О, получим созЬ=дф и а(4) где Ь и в - соответственно разность фаз и.40 эллиптичность собственных волн в кристалле,Можно показать, что при падении накристалл излучения с теми же эллиптичностью р и азимутом 0 в окрестности другого 45 главного направления (кристаллофизической оси у) имеемПри помощи матричного метода можно получить связь параметров качества ПП В йрВ-ссд р, (6) ПоэтомуВ =с 1 дг 1 -АхР)2 1 -Соотношения 4) и (7) позволяют определить отношение главных пропусканий ПП поляризатора, т.е. контролировать ее качество. При этом конкретные свойства кристалла (Ь и а) непосредственно не влияют на процесс контроля качества ПП. ОДнако для большей точности контроля желательно подобрать условия (например, подбором температуры или толщины кристалла), при которых 1 соз Л 1 =О, т,е. 1 зи Ы =1.Способ реализуют следующим образом.После помещения кристалла между ППи анализатором, проводят процедуру грубой ориентации кристалла, т.е. приблизительное определение диапазонов показаний УОУ ПП О, которые соответствуют малым азимутам 0 падающего на кристалл излучения в окрестности одного из главных направлений кристалла (фиг.1), Данную З процедуру выполняют путем нахождения минимума интенсивности излучения на выходе анализатора при поочередных вращениях ПП и анализатора.Затем устанавливают определенное по- Зказание УОУ ПП О, соответствующее азимуту 0 в окрестности одного из главных направлений кристалла (например, ось х), доворотом анализатора добиваются минимума интенсивности на его выходе и считы вают показание УОУ анализатора 1 х (оно соответствует определенному азимуту Ах прошедшего кристалл излучения). Изменяя показания О, измеряют зависимость Ах (6). На основе этихизмерений находят 4 рабочую окрестность главного направления(оси х) кристалла, где зависимость Лх 0 линейна. Далее точно измеряют эту линейную зависимость в пределах рабочей окрестности. После этого проводят аналогичные из мерения линейной зависимости Яу Щ дляпоказаний УОУ ПП О, соответствующих ази-.мутам 0 в рабочей окрестности другого главного. направления у (фиг,2), Строя графики линейных зависимостей Ах(0) и 5 " Яу Щ (фиг.2) либо иным способом, находят величину 1= 1 Яу - Хх угол наклона зависимости 4 ф) либо Яу Оуглы наклона для них одинаковы) и, следуя (4) и (7) определяют Отсюда р - Лу-Лх 1/(2 4 -6 Р).(5) параметр В 1, по которому контролируют качество ПП,Преимущества изобретения заключаются в повышении точности контроля качества5 ПП. Действительно, непосредственно измеряемые в эксперименте величины не зависят от интенсивности излучения, поэтому вспособе устранены ошибки, связанные сфлуктуациями рабочих характеристик ис 10 точника и приемника излучения. Отпадаеттакже необходимость в сложной аппаратурефотоприемника. Эти,факторы обеспечивают значительное повышение точности контроля качества ПП, так как измерения с15 помощью метода минимума интенсивности заведомо точнее абсолютных измерений интенсивности излучения, В свою .очередь, возможность контроля качестваПП в процессе измерений с помощью мето 20 да минимума интенсивности достигаетсяпутем использования рабочих окрестностей двух главных направлений в кристалле, в которых азимутальные зависимостилинейны,25 Поскольку в предложенном способепроводят угловые измерения азимутов поляризации излучения с близкой к нулю эллиптичностью и на основе этих данныхвычисляют малую эллиптичность ПП, это сб 0 здает принципиальное преимущество способа по сравнению с известными, гдеизмеряют характеристики качества ПП, пропорциональные квадрату малой величины р(главное пропускание 1 з-р ).5Формула изобретенияСпособ контроля качества поляризационных призм, заключающийся в том, чтосистему поляризационная призма-кри 0 сталл-анализатор просвечивают излучением, находят минимум интенсивностиизлучения на выходе анализатора при поочередных вращениях поляризационнойпризмы и анализатора, о т л и ч а ю щ и й -5 с я темчто, с целью повышения точностиконтроля, измеряют зависимости показаний углового отсчетного устройства анализатора, соответствующих минимумуинтенсивности излучения на выходе аналиО затора, от показаний углового отсчетногоустройства поляризационной призмы и определяют по ним рабочие окрестности двухглавных направлений в кристалле, методомминимума интенсивности определяют ли 5 нейные зависимости показаний углового отсчетного устройства анализатора отпоказаний углового отсчетного устройстваполяризационной призмы, соответствующих азимутам падающего на кристалл излучения, находящимся в пределах рабочих1746263 дактор Н, Лазаренко Техред М,Моргентал Корректор Н, Ко Заказ 2390 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ГКН Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л. Гагарина, 10 7окрестностей, и по двум полученным линейным зависимостям рассчитывают эллиптичность поляризационной призмы, по которой судят о качестве поляриэационной призмы,