Способ измерения анизотропии коэффициента поглощения и нелинейного показателя преломления Советский патент 1986 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к квантовой лектронике, а именно к нелинейной птике, и может быть использовано ля точных измерений анизотропии коэффициента поглощения и нелинейного показателя преломления.

Целью изобретения является повышение точности измерения анизотропии коэффициента поглощения и нелинейного показателя преломления.

На фиг.1 приведена схема устройтва, реализующего способ; на фиг.2оляризации пучков, взаимодейств пощих исследуемом образце.

Устройство содержит лазер 1; средтво 2 для изменения интенсивности злучения, светоделитель 3, средста 4 дпя поворота плоскости поляриации, средство 5 для сведения пучков, исследуемый образец 6, средство 7 для регистрации интенсивности ди- фрагированного пучка. Средство для изменения интенсивности излучения представлять собой развернутые на определенный угол поляризаторы, йейтральные фильтры, светоделитель кристалл исландского шпата, зерка ла, средства для поворота плоскости поляризации - фарадеевские ячейки, средство, для регистрации интенсивности - фотодиод осциллографа.

Устройство работает следующим образом.

Пучок лазера I ослабляется средством 2 для изменения интенсивности До необходимого уровня, делится на два записывающих пучка светоделителей 3, средства 4 для поворота плоскости поляризации поворачивают на. угол (f относительно оптической оси исследуемого образца 6 плоскости поляризации записьшающих пучков, средство 7 для регистрации интенсивности, регистрирзпот интенсивность диа фрагированного пучка. Увеличивая .. угол. д , если показатель преломления для обыкновенной волны п° больое показателя преломления для необык новенной волны п°, или уменьшая, если п п, определяют угол между гшоскостью поляризации одного из записывающих пучков и оптической осью исследуемого образца, при котором интенсивность дифрагированного пучка равна нулю, и определяет величину анизотропии по формуле

tgiV к

Устройство работает аналогично и в случае измерения анизотропии коэффициента поглошения.

Пусть угол между оптической осью

образца С и плоскостью поляризации каждого из записывающих пучков равен (f , Тогда можно разложить электрические вектора записывающих пучков Е, и Е на составляющие вдоль и

перпендикулярно оптической оси С (фиг.2). Из векторной диаграммы на фиг.2 видно, что компоненты Е и Е°, Е и Ег записьшают противофазные синусоидальные показателя рещетки преломления (если п° и п имеют одинаковые знаки).

Известно, что дифракционная эффективность голографической решетки при малом фазовом набеге пропорциональна его квадрату.

(1)

.

Фазовые набеги на решетках, записываемых обыкновенными и необыкновенными волнами, выражаются соотношениями соответственна

(E) n°E sin9- I sinV;

(2)

cos(,I cosV,

Ь)

где n, n - нелинейные показатели

преломления для обыкновенной и необыкновенной

волн соответственно; ( II

Е , Е. - компоненты электрического поля параллельные и перпендикулярные оптической оси С;

1 - интенсивность записывающего пучка.

Нулевой фазовый набег, а следйвательно, и нулевая дифракционная эф-. фективность будет наблюдаться, когда (Р° (р , т.е. когда п sin (f

- п°соз у , или -|- tg . п

Если п°, п имеют различные знаки, то угол между плоскостями поляризации записьшающих пучков должен б.ыть взят равным нулю, и произво итгся только изменение угла между оптической осью и плоскостью поляризации обеих пучков, так как только в этом случае будет наблюдаться кo ffleнcaция противофазных решеток. 3.12 Аналогично можно.показать, что за запись амплитудньк решеток с использованием изобретения позволяет опре делить отношение коэффициентов погло щения и фазовую запись, так для ряда полупроводниковых материалов Устройство, реализующее способ, обеспечивает точность измерения около 1% и в сильно поглощающих средах не требует больших длин образцов и больших мощностей лазерного излучения . Оно позволяет определить величину анизотропии за один импульс лазерной генерации, при этом из расчетного соотношения исключается интенсивность, что позволяет повысить точность измерения. Формула изобретения Способ измерения анизотропии коэффициента поглощения и нелинейного показателя преломления, заключающийся в записи голографических решеток в исследуемой среде обыкновенными и необыкновенными пучками, регистрации их дифракционной эффективности и определении аниз.отропии коэффици8ента поглощения и нелинейного показателя преломления, о т л и ч а Ю щийся тем., что, с целью повышения точности измерения, запись голографических решеток обыкновенными и необыкновенными пучками производят од одновременно, при этом поворачивают в противоположных направлениях плоскости поляризации записывающих пучков до момента, цри котором общая дит фракционная эффективность обеих решеток равна нулю, затем определяют угол 1 между плоскостью поляризации одного из записывающих пучков и оп- . тичеС1сой осью исследуемой среды, при этом оптическу ось среды совмещают с биссектрисой угла между плоскостями поляризации пучков, а анизотропию коэффициента поглощения 1-0-1 -и нелинейного показателя прееломления /-|-У определяют по формуле tsV п - коэффициенты где 6i поглощения и нелинейные показатели преломления для обыкновенных и необыкновенных пучков соответственно.

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к нелинейной оптике, и может быть использовано для точных измерений анизотропии коэффициента поглощения и нелинейного показателя преломления вещества. С целью повьопения точности измерения коэффициента поглощения и нелинейного показателя преломления производят запись противофазных голографических решеток одновременно обыкновенными и необыкновенными пуч в ками и дополнительно производят плав сл поворот плоскостей полярияации одного из записывающих пучков и оптической осью нелинейной среды, при котором дифракционная эффективность. равна нулю, а по нему рассчитывают величину анизотропии 2 ил. Ю оэ сд сд СП 00