ДВУЛУЧЕВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР Российский патент 1998 года по МПК G02B5/30 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в быстродействующих поляриметрах, применяемых для неразрушающего контроля параметров технологических процессов, преимущественно в пищевой, химической, биохимической и фармацевтической промышленности при производстве сахара, витаминов, антибиотиков типа пенициллина, алкалоидов и других лекарственных препаратов, а также для оперативного массового контроля содержания сахара в жидкости в биохимических лабораториях больниц и поликлиник.

В настоящее время для подобных целей используется призма Волластона, выполненная из одноосного анизотропного кристалла и состоящая из двух треугольных призм, различающихся ориентацией оптической оси, соединенных гипотенузными гранями в прямоугольный параллелепипед [1]. Ее существенным недостатком являются большие угловые и линейные искажения, вносимые призмой в проходящий пучок.

Изобретение относится к оптическим элементам оптических систем и приборов, в частности поляризационно-оптических, а точнее - к поляризационным призмам из анизотропных и изотропных материалов.

Цель изобретения - уменьшение геометрических искажений, вносимых поляризационным анализатором в исследуемый пучок излучения. На фиг. 1 изображено главное сечение анализатора с ходом лучей в нем.

Поляризационный анализатор (фиг. 1), обладающий минимальными вносимыми в пучок искажениями, состоит из следующих частей. Первая по ходу луча призма 1 выполнена из анизотропного одноосного кристалла с оптической осью, перпендикулярной оптической оси устройства. Вторая призма 2 выполнена из изотропного материала и присоединена своей гипотенузной гранью к гипотенузной грани призмы 1. Соединенные друг с другом призмы составляют прямоугольный параллелепипед. Углы при вершинах призм 1 и 2 равны между собой и равны углу падения входящего пучка на гипотенузную грань. Материалы призм подбираются исходя из необходимости удовлетворения в максимальной степени условия

где n_e - показатель преломления необыкновенного луча материалом призмы 1;
n_о - показатель преломления обыкновенного луча материалом призмы 1;
n - показатель преломления материала призмы 2.

Угол при вершинах призм 1 и 2 вычисляется по формуле

Работа анализатора осуществляется следующим образом (фиг. 1). Анализируемый пучок с произвольным состоянием поляризации падает на входную грань призмы 1 и распространяется вдоль оптической оси до попадания на гипотенузную грань призмы 1 и 2, где из-за разности показателей преломления ортогонально поляризованные составляющие входящего пучка отклоняются на равные по абсолютному значению и противоположные по знаку углы от оптической оси. При необходимости для защиты материалов призм от воздействия атмосферы могут применяться тонкие пластины из плавленого кварца.

На фиг.1 изображен поляризационный анализатор и ход лучей в нем; на фиг. 2 - поляризационный анализатор, выполненный из кальцита и каменной соли, и ход лучей в нем.

Пример. Для поляризационного анализатора, предназначенного для работы с ультрафиолетовым излучением с длиной волны 253,6 нм, призма 1 может быть выполнена из кальцита CaCo₃ (n_о = 1,7636, n_e = 1,5313), призма 2 - из каменной соли NaCl (n = 1,65112), угол α составит 43^o30'. Для защиты призмы 2 от воздействия атмосферы может быть применена тонкая (толщина d≈0,5 мм) пластина из плавленого кварца (n_зп = 1,5053). Угол между разведенными лучами 2θ составит 13^o, а угловые и линейные искажения уменьшились по сравнению с аналогичными искажениями, вносимыми призмой Волластона из кальцита с тем же значением угла при вершине призмы с 1^o1' до 1' и с 10^-2A до 10^-6A. Такой анализатор и ход лучей в нем изображен на фиг. 2.

Поляризационный анализатор выполнен из двух призм одинаковых геометрических размеров, соединенных по гипотенузным граням в прямоугольный параллелепипед. Первая по ходу луча призма выполнена из анизотропного одноосного кристалла, а вторая призма - из изотропного материала. Материалы призм подбираются с учетом условия , где n_е, n_о - показатели преломления соответственно необыкновенного и обыкновенного лучей материалом первой призмы; n - показатель преломления материала второй призмы. Приведено соотношение для определения угла при вершине призмы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Поляризационный анализатор, выполненный из двух призм одинаковых геометрических размеров, соединенных по гипотенузным граням в прямоугольный параллелепипед, отличающийся тем, что первая по ходу луча призма выполнена из анизотропного одноосного кристалла, а вторая призма - из изотропного материала, причем материалы призм подбираются с учетом условия

где n_e - показатель преломления необыкновенного луча материалом первой призмы;
n_o - показатель преломления обыкновенного луча материалом первой призмы;
n - показатель преломления материала второй призмы;
а угол при вершине призмы, равный углу падения входящего пучка на гипотенузную грань, вычисляется по формуле

2. Анализатор по п. 1, отличающийся тем, что применена пластина из изотропного материала, устойчивого к атмосферным воздействиям. 3. Анализатор по п.2, отличающийся тем, что первая призма выполнена из кальзита CaCO₃, вторая - из каменной соли NaCl, а защитная пластина - из плавленного кварца.