Способ изготовления циркулярного поляризатора света Советский патент 1983 года по МПК G02B5/30 

Изобретение относится к прикладной оптике и может быть использовано, а частности, в квантовых магнитометрах с оптической накачкой, где необходимо обеспечивать высокий коэффициент эллиптичности потока на качки. Известен способ изготовления цир кулярного поляризатора света, основанный на использовании линейного поляризатора и четвертьволновой дну преломляющей пластинки, оптическую ось которой ориентируют под углом 45 к оси поляризатора tl. Недостаток указанного способа относительно низкое значение коэфф циента эллиптичности изготовленного поляризатора, что обусловлено трудностью точного выполнения двупрелом ющей пластинки с заданной толщиной. наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является способ изготовления циркулярного поляризатора света, включающий измерение параметров партии двупреломляющих пластинок, выбор из этой партии двух пластинок, измеренные п раметры которых удовлетворяют их заданному соотношению, установку ли нейного поляризатора и выбранных пластинок перпендикулярно оси свето вого пучка, независимый разворот оптических осей пластинок вокруг оси светового пучка до получения максимального коэффициента эллиптич ности света на выходе из последней пластинки и фиксацию найденного положения. Согласно известному способу в партии двупреломляющих пластинок для каждой из них в отдельности измеряют набег фазы между компонентам световой вол1ны, поляризованными во взаимно перпендикулярных направлени ях, после чего из промеренной парти выбирают две пластинки, которые соз дают набеги фаз и лЧг Удовлетворяющие условию a;i:M |5A f,-huV,, 2.ХИ1-15Д( -дф Z ), где m - 0,1, 2. ., , и которые благодаря этому могут дополнять друг друга до четвертьволно вой пластинки. При взаимном разворо те оптических осей выбранных таким образом двупреломляющих пластинок вокруг оси светового пучка можно с высокой сте.пенью точности добиться 90 набега фазы, реализуемого в сое тавной пластинке. Это соответствует применению идеальной четвертьволновой пластинки и позволяет доводить коэффициент эллиптичности света до значений О,97-0,99 Г 2. Недостатком известного способа является то, что в процессе изготовления циркулярного поляризатора требуется измерять два параметра эллиптичного поляризованного света - набег фазы в двупреломляющих пластинках и коэффициент эллиптичности света, который определяется при настройке циркулярного поляризатора. Для этого несэбходимо использовать две различные методики измерения и две измерительные установки, отличающиеся наличием компенсатора в установке для измерения набега фазы. Кроме того, при измерении набега фазы требуется определять азимуты, т.е. направления оптических осей поляризующих элементов, точность измерения которых связана с. точностью угломерных устройств установки. Точные угломерные устройства, содержащие микроскоп и нониус или микрометр, значительно усложняют измерительную установку и увеличивают ее стоимость. Цель изобретения - упрощение способа путем упрощения процесса измерения параметров двупреломляющих пластинок. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления циркулярного поляризатора света, включающему измерение параметров партии двупреломляющих пластинок, вы,бор из этой партии двух пластинок, измеренные параметгры которых удовлетворяют их заданному соотношению, установку линейного поляризатора и выбранных пластинок перпендикулярно оси светового пучка, независимый разворот оптических осей пластинок вокруг оси светового nsrqKa до получения максимального коэффициента эллиптичности света на выходе из последней пластинки и фиксацию найденного полож€шия, измеряют максимальные коэффициенты эллиптичности пластинок, а выбор двух соответствующих пластинок из промеренной партии осуществляют, исходя из условия QKCг /U-KмQкc,)И+K,,oкc), гдеК,сдкс1 .- максимальные коэффициенты эллиптичности первой и второй пластинок соответственно. На фиг. 1 представлена оптическая схема применяемой в предлагаемом способе установки дли измерения коэффициентов эллиптичности света на фиг, 2 - график, поясняющий соотношение между коэффициентами эллиптичности двух пластинок; на фиг. 3конструкция циркулярного поляризатора света, изготовленного согласно предлагаемому способу. Способ осуществляют следующим образом. Сначала на установке (фиг. 1), с держащей спектральный источник 1 ., света, линейный поляризатор 2 и ана лизатор 3, установленные с возможностью разворота вокруг оси светово го пучка, фотоприемник 4 и измерительный прибор 5, определяют максимальные коэффициенты эллиптичности партии двупреломлякнцих пластинок. Для этого каждую пластинку 6 в отде ности устанавливают между элементами 2 и 3 и путем разворота анализатора 3 на 360 находят ее коэффициент эллиптичности К для данного положения, отсчитывая показания прибора 5. При условии линейности фотоприем ника 4 коэффициент эллиптичности равен ,„|V гдeVдl y„ и VIWOKC соответственно ми нимальное и максимальное показания Измерительного прибора 5 при вращении анализатора 3. Максимальный коэффициент эллиптичности света К пластинка 6 дает в том случае, когда ее оптическая ось составляет с оптической осью поляризатора 2 угол 45 . При этом максимальный коэффициент эллиптичности связан с набегом фазы в пластинке. 6 соотношением V M«vic--tir(). (1) Максимального коэффициента эллиптич ности добиваются поворотом ппастинки 6 вокруг оси светового пучка при одновременном измерении коэФФициента эллиптичности. Затем из полученной партии пласти с измеренными коэффициентами эллипти ности света Кд,ац выбирают для изго товления циркулярного поляризатора две пластинки, коэффициенты эллиптич ности которых связаны соотношением K o cCi7/(.кc,H Kмoкc,), С .., и ..z. максимальные ко эффициенты эллиптичности света, полученные с помощью первой и второй пластинок соответственно. Выбранные таким образом пластинк могут дополнять друг друга до четвертьволновой пластинки, поскольку соотношение (3), по которому производят выбор подходящих пластинок, адекватно соотношениям (1) и получе но с использованием равенства (2). Соотношенир (3) удобно проверять по графику (фиг. 2). -Любая точ.ка, лежа щая в заштрихорлинпй области, показываёт значения максимальных коэффициентов эллиптичности света, удорлетноряювдих соотношению (3) Если коэффициенты эллиптичности пласТИН.ОК не удовлетворяют этому соотношению, пластинки не могут образовать составную четвертьволновую пластинку при любой ориентации их оптических осей и непригодны для изготовления циркулярного поляризатора. Далее поляризатор 2 и выбранные пластинки 6 и 7 устанавливают в оправы 8 перпендикулярно оси светового пучка и производят взаимную ориентацию их оптических осей путем вращения пластинок 6 и 7 вбкруг оси светового пучка до получения максимального коэффициента эллиптичности на выходе из пластинки 7. Измерение коэффициента эллиптичности, как и в операции измерения параметров пластинок, производят на установке, изображенной на фиг. 1. Повороты пластинок 6 и 7 производят независимо друг от друга при одновременном измерении коэффициента эллиптичности. Найденное взаимное положение поляризатора 2 и пластинок 6 и 7 с максимальным коэффициентом эллиптичности света на выходе фиксируют какимлибо способом, например, склеиванием. Предлагаемый способ используют при изготовлении циркулярного поляризатора света для квантового магнитомера на парах цезия, нормальную работу которого обеспечивает световой поток накачки, имеющий коэффициент эллиптичности не менее 0,95. В качестве двупреломляющих пластинок 6 и 7 используют слюду марки СТ толщиной 0,02-0,05 мм. Измерение коэффициента эллиптичности пластинок и настройку циркулярного поляризатора производят на установке(фиг.1), в которой источником 1 света служит цезиевая лампа (длина волны излучения 890 нм), в качестве фотоприемника 4 -используют фотодиод ФД-7Кр а в качестве измерительного прибора5 вольтметр ВЗ-38. Световой поток модулируют механическим прерывателем с частотой 1 кГц. Две пластинки 6 и 7 слюды, измеренные коэффициенты эллиптичности которых удовлетворяют соотношению (3), и поляризатор 2 устанавливают в оправы 8 из оргстекла Взаимной ориентацией оптических осей поляризатора 2 и пластинок 6 и 7 добиваются коэффициента эллиптичности света на выходе 0,97-0,99, что удовлетворяет требованиям квантового магнитометра. Найденное положение фиксир -к т путем склеивания оправ -8 поляриэ н обеих пластинок дихлорэтаном. Предлагаемый способ дает хорошие результаты (коэффициент л.;;нпти ностя не менее 0,97) во сех случаях применения. Таким образом, использование изоб ретения обеспечивает по сравнению с изаестньт способом следующие преимуBtecTBat .в операции измерения парамет ров пластинок и в операции иастройки циркулярного поляризатора измеряют только К{ эффициент эллиптичности света по единой методике на одной из Мерительной установке, что упрощает процесс изготовления циркулярного поляризатора в целом; операция измере- . ниякоэффициента эллиптичности заключается а измерении электрических величин и не содержит угловых измерений/ что упрощает операцию измерения параметров двупреломляющих пластинок; исключение из измерительной установки компенсатора и точных угломерных устройств упрощает установку и снижает ее стоимость.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИРКУЛЯРНОГО ПОЛЯРИЗАТОРА СВЕТА, включающий измерение параметров партии Двупреломляющих пластинок, выбор из этой партии двух пластинок, измеренные параметры которых удовлетворяют их заданному соотношению, установку линейного поляризатора и выбранных пластинок перпендикулярно оси светового пучка, независимый разворот я 1Ё:-Т :: .ч;:-:л и1Л: -- ; S J5; f-;VV; I оптических осей пластинок вокруг оси светового пучка до получения максимального коэффициента эллиптичности света на выходе из последней пластинки и фиксацию найденного по,ложения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощени-я способа путем упрощения процесса измерения параметров двупреломляющих пластинок, измеряют максимальные коэффициенты эллиптичности пластинок, а выбор двух соответствующих пласти.нок из промеренной партии осуществляют, исходя из условия QKca())-; MDKCi MQicc-T максимальные ко- . эффициенты эллиптичности первой и |Г второй пластинок соответственно. Л Л 00

0.5

moff