Способ получения циркулярно поляризованного света Советский патент 1986 года по МПК G02F1/09 

1

Изобретение относится к оптике и может найти применение в различных областях науки и техники, использующих циркулярно поляризованный свет, в частности в химии, физике, биофи- зике.

Цель изобретения - упрощение перестройки иа нужное направление циркулярной поляризации.

Сущность способа поясняется еле- дующим. Угловая зависимость оптического пропускания интерферометра Фабри-Перо для монохроматического света представляет собой последовательность максимумов возрастающей частоты, которая изобралсена (фиг. 1) сплошной линией ( pi - угол падения света на интерферометр, совпадающий с углом поворота интерферометра относительно оси, перпендикулярной световому пучку). На фиг. 1 изображен частный случай, когда рабочая длина, волны такова, что нормальному падению света на интерферометр (oi 0) соответствует максимум про- пускания пос-педнего.

В отсутствие магнитного поля эта зависимость одна и та же для света любой поляризации. При наличии магниного поля, параллельного световому пучку, коэффициенты преломления в магнитоактивном веществе для света левой (б ) и правой ((j ) поляризаций становятся различными, (эффект Фарадея).

п(С)) п - йп n((j.) П(, + йп,

(О

где Пд- коэффициент преломления в отсутствие магнитного поля.

Величина д п может быть как положительной, так и отрицательной. Ее знак определяется знаком константы магнитнооптинеской активности данного вещества. , .

Вследствие различия коэффициен- . тов преломления п( б ) и п(б+ ), картина для света левой циркулярной поляризации смещается по углам в одну сторону, а для света правой циркулярной поляризации - в другую, что приводит к распаду каждого из интерференционных максимумов на два, соответствующих (j и Сз. поляризациям. Эта ситуация изображена на фиг. 1 пунктирнь ми линиями.

Если повернуть интерферометр в положение ос , соответствующее мак132

симуму пропускания для света 6 поляризации, то при прохождении через интерферометр неполяризованного света ко тонента и. поляризации ослабляется, а компонента бц. поляризации проходит практически без ослабления. В результате на выходе из интерферометра отношение интенсивности света поляризации к интенсивности света й поляризации станет больше единицы и описывается выраз сением

JlEil J(6--) J

1 -f(-i) , (2)

где контрастность интерфе- рометра; 6 - фарадеевский поворот

при одрюкратном прохождении светового пучка через интерферометр. При 9 45° степень циркулярной поляризации достигает максимума, приJ(O

чем отношение -тт. становится рав- J (,

ным контрастности и интерферометра,

1

На фиг. 2 показана зависимость

J()

. i ддд угла поворота oi ос от

велнчиьгы угла фарадеевского поворота О для разл1-гчных коптрастностей интерферометра.

Видно, что использованр е интерферометра с больаюй контрастностью позволяет получить высокую степень щ-1ркулярной поляризации. Знак получаемой циркулярной поляризации при данном угловом положении интерферометра однозначно определяется знаком константы магнитооптической активности использованного материала и относительным направле.нием магнит- ного поля и светового пучка.

Пример. Рассмотрим способ получения циркулярно поляризованного света с длиной волны Я 3,39 мкм (Не - Ne - лазер). Из магнитооптических материалов достаточно прозрачным на этой длине волны является гранат .Y,j, Рек, 0,, коэффициент преломления которого п 2,2. Если из этого материала изготовить интерферометр толщиной L 0,8999 мм, то для 3.39 мкм при нормальном падении светового пучка (Ы О) он максимум пропускания для любой поляризации. В магнитном поле Н 2000 Э намагниченность граната

3

Y|Fej0,2 достигает насыщения, при этом фарадеевский поворот на единицу длины характеризуется величиной

S1 град/см ( Л 3,39 мкм). При

L в 0,8999 мм 9 7,83 и, как показывает расчет, интерференционный максимум для d поляризации сместится по углу в положениео гл 0,8 (этому положению соответствует максимум суммы интенсивностей обеих циркулярных поляризаций). При развороте интерферометра в положение }Т1

0,8 отношение интенсивностей света j и d поляризации имеет величину

f(H Sin .20..

Контрастность данного интерферометра при коэффициенте отражения граней г - 0,95 имеет величину J 1,37.10 , т.е. на выходе из интерферометра свет поляризован по правому кругу в достаточно высокой степени:

J(lt) - 10, J(6J ° Если оставить интерферометр в положение о „, 12, но создать магнитное поле обратной полярности (Н -2000 Э), то на выходе из интерферометра соотношение интенсивностей (jf и О- поляризаций изменится Иа обратное:

т- °т.е. свет окажется поляризован по левому кругу {в той же степени).

134

Формула изобретения

Способ получения циркулярно поляризованного света для различных длин волн, основаиньЕЙ на пропускании светового пучка через поляризующее устройство, изменении направления циркулярной поляризации, отличающийся тем, что, с целью

упрощения перестройки на нужное

направление циркулярной поляризации, световой пучок пропускают через интерферометр Фабри.-Перо, изготовленный из магнитоактивного вещества,

внутри интерферометра с помощью внешнего источника создают постоянное магнитное поле, направленное вдоль светового пучка, поворачивают интерферометр вокруг оси, перпендику-

лярной световому пучку, в такое по-- ложение, чтобы угол между нормалью к о тражающим граням интерферометра и направлением светового пучка составил величину

,.

а,п,-агс5т

. Г Х г 2ЦПо+4п)}

где - длина волны света в вакууме,} ,L - интерферометра; п.- коэффициент преломления магнитоактивного вещества в отсутствие магнитного поля; йп - обусловленная магнитным полем добавка к коэффициенту преломления;

ent - целая часть числа, а для изменения направления циркуляр- ной поляризации меняют направление MariiHTHor.o поля.

и.

б« S.

jMm

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в различных областях техники, использующих циркулярно поляризованный свет. Цель изобретения - упрощение перестройки на нужное направление циркулярной поляризации. Сущность способа поясняется следующим. Угловая зависимость оптического пропускания интерферометра Фабри-Перо для монохроматического света представляет собой последовательность максимумов возрас- танлцей частоты. При наличии магнитного поля, параллельного световому пучку, коэффициенты преломления в .магнитноактивном веществе для света левой б и правой б поляризаций становятся различными (эффект Фарадея). Вследствие этого картина для света левой циркулярной поляризации смещается по углам в одну сторону, а для света правой циркулярной поляризации - в другую, что приводит к распаду каждого из интерференционных максимумов на два, соответствующих (j и б поляризациям. При установке угла падения соот- ветствующего максимуму пропускания для света б поляризации, после прохождения через интерферометр неполяризованного света компонента d поляризации ослабляется, а компонента ь поляризации проходит практически без ослабления, чем и достигается ее выделение. Знак получаемой циркулярной поляризации при данном об (угол падения света на интерферометр) определяется константой магнитооптической активности материала и относительным направлением магнитного поля и светового пучка.. 2 ил. с о (Л N) со О5 4 СО

lapp

10

го .

Фиг

Редактор Н. Тупица

Составитель В. Яковлев Техред М.Моргентал

Заказ 3086/48Тираж 501Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М. Пожо