Устройство для измерения оптических параметров кристаллов Советский патент 1986 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования анизотронных сред.

Целью изобретения является измерение параметров поглощающих гиро- тропных кристаллов.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит источник 1 излучения, поляризатор 2, электрооптический модулятор 3 эллиптичное ти, два светоделителя 4 и 5, образующих двухлучевой интерферометр типа Маха-Цендера, четыре полуволновые фазовые пластинки 6-9, исследуемый кристалл 10, эталонный кристалл 11, электрооптический изотропный компенсатор 12 и электрооптический изотропный фазовый модулятор 13, механический прерыватель луча 14, фотоприемкик 15, узкополосны усилители 16 и 17, регистрирующее устройство 18, механизм 19 для вращения полуволновых пластинок 7 и 8 и механизм 20 для параллельного пермещения пластинки 9.

Устройство работает следующим образом.

Луч света а,, прошедший через поляризатор 2, модулятор 3 и полуволновую пластинку 6, имеет модулированную эллиптичность и азимут болшой оси эллипсаj равный нулю. Луч света а 2 после прохождения через вращающуюся полуволновую пластинку 8 проходит через все возможные состояния поляризации, но всегда остается ортогональным лучу сх, , прошедшему через вращающуюся полуволновую пластинку 7, при этом интерференционный сигнал равен нулю. Частота иЗ модуляции эллиптичности (3 на несколько порядков выще частоты uij модуляции азимута луча d, Луч света а,, пройдя через исследуе-.

.мый кристалл 10, изменяет свое состояние поляризации, если только состояние поляризации этого луча не соответствует собственному вектору кристалла 10, При отсутствии полуволновой пластинки 9 оба луча с., и aj в этом случае будут ортогональны, о чем свидетельствует отсутствие переменной составляющей на выходе устройства, так как модуля-. тор 13, состоящий из двух одинаковых кристаллов, оптические оси которых развернуты друг относительно

друга на 90°, является изотропным, причем его частота модуляции uJ2

2

Измерение включает следующие

операции,

1, С помощью узкополосного усилителя 16, настроенного на частоту модуляции oOj , который играет роль нуль-индикатора, фиксируют параметры Ыр и Рр луча а, в тот момент, ко.гда последний обладает состоянием поляризации, при котором проходит сквозь исследуемый кристалл без изменений. Азимут dp и эллиптичность Рр соответствует собственному вектору Р , при этом выходной сигнал равен нулю (интерференционный член отсутствует). Через схему обратной связи отключают модуляцию эллиптичности на кристалле 3, прекращают вращение полуволновых пластинок 7 и 8 и тем самым фиксируют параметры Ы р и Р луча а, ,

2, Когда известны параметры собственных векторов, определяют коэффициент поглощения X

loile

. Для

этого включают вращение прерывателя 14, который с частотой f поочередно прерывает оба луча интерферометра. Величину Хр определяют по амплитуде выходного сигнала узкополосного усилителя 17, настроенного на частоту tJ ,

3, Фазовое смещение луча cx,i с состоянием поляризации Р определйют с помощью полуволновой пластинки 9, изотропного модулятора 13, изотропного компенсатора 12 (устроенного аналогично модулятору I3) и усилителя 16 (при этом прерыватель 14 луча отсутствует), Полуволновая пластинка 9 обеспечивает одинаковые состояния поляризации лучей, подающих на исследуемый и эталонный кристаллы, С помощью изотропного компенсатора 12 определяют фазовое смещениеt луча о., необходимое для того, чтобы разность фаз между лучами стала

. тг

равна величине NpTf+ г (,1 ,2,.,, ),

При этом выходной сигнал усилителя 16 равен нулю,

4, Вновь включает модуляцию на модуляторе 3 и вращение полуволновых пластинок 7 и 8 (при отсутствии пластины 9 и прерывателя 14) и аналогично п, 1 находят второй собственньй вектор & ,

5,Аналогично п, 2 и 3 определяют коэффициент поглощения X

---- 3 и фазовое смещение луча а,

о

с состоянием поляризации Q ,

6.По разности Хр-Хд Х определяют дихроизм, двупреломление кристалла находят из соотношения

р+ (Ng-Np)T. Для определения необходимо произвести измерение Т при двух различных толщинах кристалла.

г-

N NQ-NP

Формула изобретения|5

Устройство для измерения оптических параметров кристаллов, содержащее источник излучения и последовательно расположенные вдоль оптичес- 20 кой оси устройства поляризатор, модулятор эллиптичности с частотой иЗ , два светоделителя, образующих двух- лучевой интерферометр типа Маха-Цанлельной азимуту поляризатора, вт рая полуволновая пластинка распол жена на пути первого луча интерфе метра между первой полуволновой пластинкой и исследуемым кристаллом и установлена с возможностью равномерного вращения с частотой uJj-i iuJ вокруг ее оси, совпадающей с первым лучом, третья полуволнов пластинка расположена на пути вто рого луча интерферометра после п вого светоделителя и установлена возможностью равномерного вращени с частотой вокруг оси, совпад щей с вторым лучом, а азимут ее оптической оси постоянной поверну на угол 45° относительно азимута оптической оси второй полуволнов пластинки, четвертая полуволнова пластинка расположена на пути вт го луча интерферометра между третьей полуволновой пластинкой и э лонным кристаллом перпендикулярн второму лучу интерферометра, а а

дера, и фотоприемник, два узкополос- 25 мут ее оптической оси составляет

ных усилителя и регистрирующее устройство, а также электрооптический фазовый модулятор, прерыватель и эталонный кристалл, причем фотоприемник соединен с регистрирующим устройством через параллельно соединенные узкополосные усилители, отличающееся тем, что, с целью измерения параметров поглощающих гиротропных кристаллов, оно дополнительно содержит четыре полуволновые фазовые пластинки, причем первая полуволновая пластинка расположена на пути первого луча интерферометра после первого светоделителя и имеет азимут оптической оси, паралугол 45 с азимутом первой полув новой пластинки, фазовый компенс тор выполнен электрооптическим, стоит из двух тождественных крис30 таллов, оптические ости которых в имно перпендикулярны, и установл на пути первого луча интерфероме за исследуемым кристаллом, электр оптический фазовый модулятор выпо

35 нен идентично электрооптическому зовому компенсатору и установлен пути второго луча интерферометра после эталонного кристалла.| а пр рыватель, расположен на пути обоих

40 лучей интерферометра перед вторым светоделителем.

Редактор А, Шандор

Составитель В, Рандошкин

Техред А.Кравчук Корректор;, Бутяга

Заказ 6825/39 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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

5

0

лельной азимуту поляризатора, вторая полуволновая пластинка расположена на пути первого луча интерферометра между первой полуволновой пластинкой и исследуемым кристаллом и установлена с возможностью равномерного вращения с частотой uJj-i iuJ вокруг ее оси, совпадающей с первым лучом, третья полуволновая пластинка расположена на пути второго луча интерферометра после первого светоделителя и установлена с возможностью равномерного вращения с частотой вокруг оси, совпадающей с вторым лучом, а азимут ее оптической оси постоянной повернут на угол 45° относительно азимута оптической оси второй полуволновой пластинки, четвертая полуволновая пластинка расположена на пути второго луча интерферометра между третьей полуволновой пластинкой и эталонным кристаллом перпендикулярно второму лучу интерферометра, а ази5 мут ее оптической оси составляет

угол 45 с азимутом первой полуволновой пластинки, фазовый компенсатор выполнен электрооптическим, состоит из двух тождественных кристаллов, оптические ости которых взаимно перпендикулярны, и установлен на пути первого луча интерферометра за исследуемым кристаллом, электрооптический фазовый модулятор выполнен идентично электрооптическому фазовому компенсатору и установлен на пути второго луча интерферометра после эталонного кристалла.| а прерыватель, расположен на пути обоих

лучей интерферометра перед вторым светоделителем.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования анизотронных сред. ,. Цель изобретения - измерение параметров поглощающих гиротропных кристаллов. Поставленная цель достигается тем, что луч света от источника 1 проходит через поляризатор 2, электрооптический модулятор эллиптичности 3 на частоте uJ, и направляется на-двухлучевой интерферометр Маха-Цандера, образованный светоделителями 4 и 5. В интерферометр введены четыре полуволновые фазовые пластинки 6,7,8 и 9, причем пластинки 7 и 8 вращаются с частотой Ц, изотропный электрооптический компенсатор 12, изотропный электроопти ческий модулятор 13 на частоте о) ц)н механический прерыватель 14 на частоте i На выходе интерферометра расположен фотоприемник 15, к входу которого подключены узкополосные усилители 16 и 17, настроенные на частоты з соответственно. Полуволновая пластинка 9 установлена с возможностью выведения из интерферометра. При ее отсутствий на исследуемый 10 и эталонный 11 кристаллы подают ортогонально поляг- ризованные лучи, а при ее наличии - одинаково поляризованные. 1 ил. (Л tS9 sj 00 о 00 со