Способ измерения коэффициента нелинейности показателя преломления оптических сред Советский патент 1984 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к технике измерения физических свойств вещества и может быть использовано в оптической промьшшенности для аттес тации оптических сред по коэффициенту нелинейности показателя преломления (КНПП). Известен прямой интерференционный способ измерения коэффициента нелинейности показателя преломления оптических сред, основанный на регистрации искажений фазового фронта зондирующего излучения, проходящего через область созданного мощным лазерным излучением нелинейного изменения показателя преломления ij . Основным недостатком данного способа является высокая трудоемкость измерений, связанная со сложностью получения и обработки экспериментальных данных. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, включающий формирование све тового потока, измерение его интенсивности, облучение им границы разд ла исследуемой нелинейной и линейной сред и определении коэффициента нелинейности показателя преломления под углом полного внутреннего отражения, а коэффициент нелинейности показателя преломления среды определяют по доле энергии излучения, прошедший через область нарушенного полного внутреннего отражения. Основным недостатком известного способа является низкая точность измерений, связанная с погрешностью установки угла полного внутреннего отражения и погрешностью, определяемой неконтролируемой расходимостью излучения, падающего на границу раздела. Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения нелинейности и показателя преломления оптических сред, включающему формирование светового потока, изме рение его интенсивности J з облучение им границы раздела исследуемой нелинейной и линейной сред, и определение нелинейности показателя преломления, выравнивают линей ные показатели преломления линейной и исследуемой нелинейной сред, измеряют интенсивность излучения. 372 отраженного от границы раздела, а коэффициент нелинейности показ теля преломления П исследуемой среды определяют по формуле ,F 111 где П(, линейный показатель преломления граничащих сред; Зп - интенсивность излучения, отраженного от границы раздела, tf - угол падения излучения на границу раздела. В известном способе основным фактором, снижающим точность измерений., является погрешность установки угла полного внутреннего отражения в условиях отсутствия контроля расходимости излучения, падающего.на границу раздела. Оптические неоднородности измерительной схемы случайным образом искажают фазовый фронт излучения и контроль его расходимости при этом становится практически неосуществимым. Предлагается устранить погрешность измерений, связанную с неопределенностью расходимости мощного излучения на границе раздела линейной и нелинейной исследуемой сред, путем выравнивания линейных показателей преломления этих сред. При равенстве линейных показателей прелонпения граничающих сред излучение любой поляризации не испытывает отражения от границы раздела, т.е. наступает полное ее просветление. Нелинейное изменение показателя преломления исследуемой среды, вызванное прохождением через нее мощного светового излучения, нарушает полное просветление границы раздела. По доле энергии излучения, отраженного от области нарушенного полного просветления, в соответствии с формулой (1) определяют КНПП исследуемой среда. Вьфажение (1) вытекает при решении волнового уравнения на границе раздела двух сред с учетом нелинейности показателя преломления одной из сред. При неполном выравнивании линейных показателей преломления граничащих: сред значение энергии излучения, несущее информацию о нелинейности исследуемого образца, зависит от неконтролируемой расходимос3ти излучения. Поэтому повьпиение точности измерений в этом случае не достигается. Вьфавнивание линейных показателе преломления граничащих сред может быть осуществлено путем изменения линейного показателя преломления линейной среды любым известным способом, например изменением температуры линейной среды, изменением дав ления и т.д. Нечувствительность предлагаемого способа к расходимости используемого мощного излучения позволяет существенно повысить точность измерений. На чертеже изображена схема, реализующая способ. На схеме представлен источник 1 мощного излучения, делительная плас тина 2, фотоприемники 3 и 4, линейная среда 5, термостат 6 и исследуе мый образец 7. 74 Мощное световое излучение от источника 1 направляют на делительную пластину 2. Часть излучения направляется на фотоприемник 3, другая часть - на границу раздела Линейной и исследуемой сред. Изменяя температуру линейной среды 5 с помощью термостата 6, выравнивают линейные показатели преломления граничащих сред. Излучение, отраженное от поверхности испытуемого образца 7, подадает на фотоприемник 4 По величинам сигналов с фотоприемников 3 и 4 судят об интенсивности из41учения, падающего на границу раздела и отраженного от нее. КНПП исследуемой среды рассчитьшают по формуле (1) . Таким образом, предлагаемый способ измерения КНПП оптической среды обладает по сравнению с известными более высокой точностью измерений.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СРЕД, включающий формирование светового потока, измерение его интенсивности 3g , облучение им границы раздела исследуемой нелинейности и линейной сред и определение козффициента нелинейности показателя преломления, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений, вьфавнивают линейные показатели преломления линейной и исследуемой нелинейной сред, измеряют интенсивность излучения, отраженного от границы раздела, а коэффициент нелинейности показателя преломления П2 исследуемой среды определяют по формуле jl Ч где Ир - линейный показатель преломления сред с выравнен-: ными показателями преломления ; интенсивность излучения, отраженного от границы раздела; угол падения излучения на границу раздела.