Четвертьволновое устройство

Изобретение отн тике и может нсп разности фаз 90 лучення с взаимно ризациями, в час аднои оп - внесения щи ми нэ" оснтся к прнкл ользоваться для между составля перпендикуляр тности, в качеств ыми полякомпен сатора в зллипсометрии.Известно четвертьволновое устройство, выполненное в виде прозрачного. параллелепипеда, две взаимно параллельные грани кото. рого служат входом н выходом устройства; а две другие взаимно параллельные грани, составляющие определенный угол с предыдущими, являются отражающими. Излучение входит в параллелепипед через входную гран испытывает полное вйутреннее отражение на каждой из двух отражающих граней н вйходит из устройства. При полном внутрен-. нем отражении меяцу составляющими излуче. ния, поляризованными параллельно и перпендикулярно плоскости падения, возникает разность фаз, определяемая углом падения излучения, а следовательно, углом между плоскостями, одна иэ которых параллельна входной и выходной граням, а втораяслучае, ельно 0Найболее близким к предлагаемому посвоей технической сущностиявляется чствертьволновое устройство, выполненное вде прямой многогранной прозрачной призмы. собой входную и выходную грани, две равные грани, наклоненные относительно,вход.ной и выходной граней на равные углы,величина которых превышает угол полного эц внутреннего отражения дпя материала призмы, и образующие;крышу вырезанную втеле призмы, а также поверхность полновнутреннего отражения, расположеннуюпротив этой крыши. ви го наотражающим граням. Этот угол выбран та.ким, чтобы полная вносимая разность фаэсоставляла 90 11Недостатком этого устройства .является то 5что выходной луч смещен относительно вход ного на значительное расстояние, что исключает применение этого устройства вкогда его необходимо вращать относит оптической оси системы,;10 На фнг. 1 показана схем ового устройства; на фиг. 2 исимости вносимой разностиполном внутреннем отражении от угла падения для германия.25 Четвертьволновое устройство представляетУ собой прямую многогранную призму 1, изготовленную иэ, прозрачного для рабочегод- диапазона длин волн материала, имеющуюпараллельные и равные между собой входаде- Эй ную 2 и выходную 3 грани, и четыре попарно параллельные и равные отражающиеграни 4, 5 н 6, 7, Прн этом нижняя частькрыши, образованной гранями 4 и 7 н, вырезанной в теле призмы 1, и верхняя часть35крыши, образованной гранями 5 и 6, могутбыть срезаны как это показано на фиг. 1.ен- Углы а между отражающими гранями 4, 5ос. и 6, 7 и соответственно входной гранью 2и выходной гранью 3 одинаковы и выбраныЮ в соответствии с вышеуказанным соотноше нием такими, чтобы вносимая при одномотражении разность фаз составляла 112,5, Вслучае изготовления призмы, например, иэгермания, для которого и = 4 угол в =. 4530 (фиг, 2),В этом случае линейные размеры устрой.ства, укаэанные на фиг. 1 определяютсяследующими оптимальными соотношениями:д = 2,ЗЬ; 1 = 0,5776; а=Ь;,Ь = 2 п. Следуний ет отметить также, что угол а = 30 соотф ветствует менее крутому спадающему участ.ку ВС кривой .фиг, 2, благодаря чему мов гут быть снижены требования к точностиизготовления призмы 1,Четвертьволновое устройство работает сле.е 55 дующим образом.Излучение падает нормально на входнуюгрань 2 призмы 1, последовательно испытывает четыре полных внутренних отражения а четвертьволн - кривая зав фаз при одном 3 995051Указанная поверхность в этой призме выполнена в виде плоскости, .перпендикулярной входной и выходной граням. Излучение вхо. дит в призму такой конструкции понормали, последовательно испытывает полные внут.5 ренине отражения на первой наклонной грани крыши, на грани, перпендикулярной к входной и выходной граням призмы, и на второй наклонной на грани крыши, после чего опять же по нормали к выходной грани по кидает устройство. При этом величины углов падения излучения на отражающие грани приз мы выбираются в соответствии с условием, что полная вносимая разность фаэ равна 90 ф 2. 15Недостатком этого устройства является необходимость его точной юстировки, что обусловлено следующими соображениями, При смещении входного луча, параллельно самому себе выходной. луч смещается так. же параллельно самому себе, но в противоположную сторону, т.е. происходит взаим ное смещение входного н выходного лучей что недопустимо при необходимости вращения устройства вокруг оптической осн, То же можно сказать о возникающей при нар шенин нормальности падения излучения на призму неколлинеарности выходного и вхо ного лучей.Кроме того, нарушение нормальности п ния входного луча на входную грань при водит к увеличению (уменьшению) всех углов отражения, вследствие чего уменьшается (увеличивается) вносимая каждым отражением разность фаэ, н суммарная разность фаз заметно изменяется.Так, например, для устройства, изготовл ного из германия, отклонение от нормальн ти величиной 4 вызывает изменение раз. ности фаз величиной 6, Другим недостат. ком рассмотренной конструкции является ее большая длина, что особенно относится , к устройствам для работы в ИК-диапазоне большие значения, показателя преломления материала которых приводят к увеличению значений углов падения (длина устройства, выполненного из германия и имеющего входную площадку размером 5 х 5 ммф, сос тавляет 47,мм).Цель изобретения - снижение требова к юстировке устройства и уменьшение его длины.Поставленная цель. достигается тем, что четвертьволновом устройстве, выполненном в виде прямой многогранной прозрачной призмы, содержащей параллельные и рави между собой входную и выходную грани две равные грани, наклоненные относнтел но входной и выходной грани на равны углы, величина которых превышает уголполного внутреннего отражения для материала призмы, н образующие крышу, вырезан.ную в теле призмы, а также поверхностьполного внутреннего отражения, расположенную напротив этой крыши, указанная поверх.ность полного внутреннего отражения такжевыполнена в виде крыши, грани которойравны и попарно, параллельны граням, образующим первую крышу, а угол а, образованный попарно параллельными гранямиобеих крыш с входной и выходной гранямн, определяется из соотношенияких целях, но н в промышленных конструк.цнях. Четвертьволновое устройство, выполненное в виде прямой многогранной прозрачной призмы, .содержащей параллельные и равные между собой входную и выходную грани, две равные грани, наклоненные относительно входной и выходной граней на. равные углы, величина которых превышает угол полного внутреннего отражения для материала призмы,; и образующие: крщйу, вырезанную в теле призмы, а также йоверхность полного внутреннего отражевш, расположенную. напротив этой крыши, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью снижения требований к Ьстировке устройства и умень. щения его длины, указанная поверхность полного внутреннего отражения также выпод. непа в виде крыши, грани которой, равны и попарно параллельны граням, образуннцим первую крышу, а угол а, образованнь 1 й по. парно параллельными гранями обеих крыш с входной и выходной гранями, определяется ю соотношения Ь Вгде о - показатель преломления материала призмы.Источники информации,принятые во внимание при. экспертизе1. Калнтеевский Н. И. Волновая оптика.М., "Наука", 1971, с. 84-85;2. Аззам Р., Бапара Н. Эллипсометрияи поляризованный свет. М., "Мир", 1981,с. 423 (прототип);; Фри5, :995051 , от граней 4, .5 и б, 7 и выходит из устройства по нормали к выходной грани 3. При этом благодаря соответствующему выбору угла а.равного углу падения излучения на отражающие грани призмы 1, на каж% дой из этих граней в излучение вносится. сдвиг фаз, соответствующий 112,5, Таким образом, общий сдвиг фаз равен 450 и эквивалентен 90. Благодаря предложенной, конструкции призмы 1 параллельное смеще п ние входного луча не вызывает взаимного смещения выходного и входюго лучей, а при нарушении нормальности падения излучения на призму выходной луч остается. па-. раллельным входному (при этом происходит И лишь, незначительное смещение выходного луча, равное, например, дпя призмы ю германия с Ь = 5 мм 0,12 мм при отклонении .от ноомальносзй 4). Изменение вносимой разности фаз при нарушении нормальности зп мало, так как длядвух отражении углы падения при згом увеличиваются, а для двух друтих - уменьшаются на те же значения. Поэтому обусловленные таким нарушением изменения вносимой разности фаз . 2 З прп суммировании компенсируются. Так, например, для призмы из германия отклоне. ние от нормальности 44 -вызывает измене ние вносимой разности фаэ всего 0,1, что в 60 раз меньше, чем у ювестного устройства. И, наконец, длина предложенного устройства при выполнении его из германия. составляет д12 мм при Ь = 5 мм или в 4 раза. меньше даны известной призмы.. Таким образом, использование предложенного устройства позволяет существенно снизить требования к юстировке при уменьшении.его длины, что делает возможным применение четвертьволноваго устройства отражательного типа не только в исследовательс/ ф о р м.у л. а и з о б р е т е н и я20 Ю Ю 3 О ЮФ ВНИИПИ Заказ 638/32Тираж 509 Лоллисное ,Юаю юруже , ,ыФФилиал ППП Патент"г,ужгород, ул,Проектная