Поляризатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 ЗО 51)5 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬ СТВ К АВТОРСКОМ СЛ(71) Опытно-производственное предприятие по изготовлению уникальных физиче-.ских приборов и оборудования Научнотехнического объединения АН СССР72) В.Е, Семенов(57) Изобретение относится к поляризационным оптическим устройстваМ, а именно к поляризаторам, которые могут быть использованы для получения линейно-поляризованного излучения. Изобретение позволяет расширить рабочий спектральный диапазон при сохранении высокой степени поляризации, Поляризатор содержит три оптически связанные плоакопараллельные пластины, расположенные параллельно однадругой и под углом Брюстера к оптической оси. На все рабочие грани пластин нанесены двухслойные диэлектрические покрытия,ил,степени поляризации и коэффициенте пропускания использовались бы три плоскопараллельные стеклянные пластины сдвухслойным диэлектрическим интерференционным покрытием на обеих рабочих 5гранях каждой из.пластин, расположенныхс воздушными промежутками между собойи под углом Бркстерв к оптической оси, иоптически связанная с ними выходная диафрагма. 10Это позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствуеткритерию "существенное отличие",На фиг, 1 представлена конструкция поляризатора; на фиг.2 - ход лучей в одной из 15плоскопараллельных пластин поляризатора.Поляризатор содержит три плоскопараллельные стеклянные пластины 1 - 3, расположенные параллельно одна другой с 20воздушными промежутками. При этом нормаль к пластинам составляет с оптическойосью угол Брюстера.На обе рабочие грани пластины 1-3 нанесено двухслойное диэлектрическое покрытие, состоящее из слоя 4 с низкимпоказателем преломления и слоя 5 с высоким показателем преломления, Выходнаядиафрагма 6 предназначена для выделенияосновного луча 7, направленного вдоль оптической оси, и гашения вторичных лучей(8=К), возникающих вследствие многократного отражения от поверхностей пластин1 - .3,, Диаметр выходной диафрагмы 6 равен 35световому диаметру поля ризатора.Толщина пластин 1 - 3 и воздушных промежутков согласно законам геометрическойоптики связаны со световым диаметромбсв поляризатора следующими соотношениями:1пасв,свб2 ад 3 соз а 2 з 1 п а где 1 - толщина одной из пластин; 451 - толщина воздушного промежуткамежду пластинами;а - угол падения излучения на,пластину;Р- угол преломления, 50з 1 пР= - з 1 п а,поп 1где по - показатель преломления входной. среды (воэдух);п 1 - показатель преломления выходной среды (материал пластины),Поляризатор работает следующим образом. Излучение падает под углом а на плоскопараллельную пластину 1 поляризатора, установленную под углом Брюстера к оптической оси. При прохождении излучения через пластину 1 с нанесенным на обе рабочие грани ее диэлектрическим двухслойным покрытием (слои 4 и 5) происходит пространственное перераспределение энергии падающего излучения по составляющим вектора поляризации, При этом в поляризации основного луча 7, идущего вдоль оптической оси, преобладает Р-компоненты, а в поляризации лучей 8-К - Я-компонента. Аналогичное распределение энергии излучения происходит на пластинах 2 и 3, которые установлены с воздушными промежутками параллельно первой, Так, при угле падения а= 69 и спектральном коэффициенте отражения рз = 64 ои рр,2 одля покрытия (рз ирр-спектральные коэффициенты отражения для Я- и Р-компонент соответственно) центральный луч 7, описываемый пропусканием 3- и Р-компо. нент, после прохождения пластины 1 характеризуется следующими параметрами: Лз = 13, Лр = 99,6 , где Лз и Лр - сп ектральные коэффициенты пропускания для Я- и Р-компонент соответственно, После прохождения пластины 2; Лз = 1,7 ои Лр =99,2 о , а после прохождения пластины 3: Лз =0,2 и Лр =98,5 , т,е, степень поляризации Рт для луча 7 после прохождения пластины 3 составляет 99,5 в . Выходная диафрагма 6, установленная по направлению распространения луча после пластины 1-3, пропускает далее луч 7, состоящий в основном из излучения Р-компоненты вектора поляризации и отсекает все остальные лучи 8 - К,П р и м е р, Разработан поляризатор для спектральной области 700 - 900 нм со световым диаметром 4 мм, Материалом для изготовления трех плоскопараллельных пластин служит кварцевое стекло КВ, Толщина каждой пластины 7,5 мм. На обе поверхности пластин электронно-лучевым методом в вакууме наносят двухслойное диэлектрическое интерференционное покрытие (а = =69). При этом первый слой, нанесенный на . подложку, выполнен из фторида магния МдГ 2 (п=1,38) и имеет оптическую толщину 0,31 Лср, а второй слой - из диоксида циркония Ег 02 (и 2,0) толщиной 0,25 ЙрВ табл, 1 приведены результаты расчета спектральных характеристик наносимого покрытия, выполненные на ЭВМ СМ 1420,Напыление покрытия на одну сторонувсех трех пластин производят в одном процессе. Спектральные коэффициенты реального покрытия согласуются с расчетными.Характеризующие покрытие средние спектральные коэффициенты отражения Рзср и фрср для 8-и Р-компонент для различных углов падения излучения приведены в табл. 2,При сборке поляризатора пластины устанавливают под углом Брюстера, который для данной системы, согласно расчету, составляет 69 О, с воздушным зазором толщиной 2,5 мм. Диаметр выходной диафрагмы 4 мм,Поляризатор обладает следующими характеристиками:степень поляризации для Р-компоненты 99,5%;коэффициент пропускания для Р-компоненты 98,8%;рабочий спектральный диапазон не менее 0,25 Лср, где йр =(Л 1 +Лг)/2, Л 1 ий -граничные длины волн рабочего спектрального диапазона 700-900 нм,В табл, 3 приведена зависимость средних коэффициентов пропускания Лрср и Ляср для Р- и Я-компонент вектора поляризации от числа пластин в поляризаторе для углов падения 67-71.В табл. 4 приведена зависимость степени поляризации излучения, прошедшего через поляризатор, от числа пластин в нем для углов падения 67-71 О,Из табл. 3 и 4 видно, что увеличение количества пластин в поляризаторе свыше трех нецелесообразно, поскольку изменение степени поляризации при этом незначительно, однако существенно усложняется конструкция поляризатора и увеличиваютсяего габариты.Таким образом, предлагаемый поляри затор обладает;спектральным диапазоном не менее0,25 Лср (0,01 Лр у прототипа);высоким ( 98 о ) коэффициентом пропускания системы для Р-компоненты поляри зации (88 у прототипа);высокой -99) степенью поляризациипрошедшего излучения (;96 у прототипа), что позволит эффективно использовать его в оптико-электронном приборостроении, в 15 частности в перестраиввемых лазерных системах.Формула изобретен ия Поляризатор, содержащий плоскопа раллельную стеклянную пластину с интерференционным диэлектрическим покрытием, нанесенным на одну из ее рабочих граней, расположенную под углом Брюстьра к оптической оси, отличающий с я тем, что, с целью расширения рабочегоспектрального диапазона при сохранении высокой степени поляризации и коэффици-.енте пропускания, в него дополнительно введены еще две оптически связанные пло- ЗО скопараллельные пластины, расположенные параллельно перврй с воздушными зазорами между ними, и выходная диаграмма, причем диэлектрическое покрытие выполнено двухслойным и нанесено на обе 35 рабочие грани каждой из плоскопараллельных пластин.Таблица 11714554 10 Продолжение табл, 1 ица аблица Составитель В,Семе Техред М.Моргентал орректо Редактор Т.Ивано Шароши Заказ 692 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/б Вственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин Про