Интерференционно-поляризационный фильтр Советский патент 1987 года по МПК G02B5/30 

1

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение в различных оптических устройствах для решения задач спектральной фильтрации излучения оптического диапазона.

Цель изобретения - расширение номенклатуры используемых кристаллов и уменьшение нестабильности положения полосы пропускания фильтра при воздействии на него непрерывного из- лучения большой мощности.

На чертеже изображен интерференционно-поляризационный фильтр.

Фильтр содержит по крайней мере одну ступень, включающую два поляризатора 1 и 2 и размещенные между ними основную 3 и дополнительную 4 двулучепреломляющие кристаллические пластины, причем оптическая ось Z дополнительной кристаллической штас- тины составляет угол cjL с оптической осью Z кристалла основной, гдео(.90 при

12820382

талла дигидрофосфата калия (КДР) параллельно оптической оси Z.

Фильтр работает следующим образом.

Волна, поляризованная поляризато- ром 1 под углом 45 к оптической оси Z , пластины 3, разделяется в ней на две компоненты (обыкновенный и необыкновенный лучи). Обыкновенный луч поляризован в главной плоскости кристалла пластины 3, а необыкновенный - в перпендикулярной к ней пло скости. В пластине 4 обыкновенный луч становится необыкновенным, а необыкновенный луч - обыкновенным, так как главная плоскость кристалла пластины 4 составляет в рассматриваемом случае угол 90° с главной плоскостью кристалла пластины 3.

10

15

20

25

Состояние поляризации выходящей из пластины 4 волны зависит от.разности фаз между указанными компонентами. В результате минимальными потерями фильтр обладает для света с такими длинами волн, для которых пластины 3 и 4 суммарно являются цело- волновой фазовой пластиной. Для света с другими длинами волн в поляризаторе 2 имеются потери.

(п„)з(Пр)

ю,ч)

при (п„Х(п),

, (п,)„(пе)„

Ч)

(п„1(п А

(По).(пЛ

(п„)„

е- о

де п,

(и,), ,

показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в пластинах;

Индекс относится к дополнительной пластине,

а индекс О - к основной.

Толщина дополнительной пластины 4 пределяется из соотношения

Пе ...

(Af)a а,К„

lg lJii- T -±-r - (1)

е 1 - толщина пластин;

(Ч - показатель двулучепреломле- ния материалов пластин;

1 Э1 1 ал- жд.

г р+г дП; температурный коэффициент;

Т - температура;

а - показатель поглощения материала пластин;

К - коэффициент теплопроводности материала пластин.

Основную двулучепреломляющую крис-55 В то же время фильтр, содержащий одталлическую пластину 3 вырезают, например, из кристалла исландского щпа- та параллельно оптической оси Z, а дополнительную 4 - например, из крис0

5

0

5

0

5

0

Состояние поляризации выходящей из пластины 4 волны зависит от.разности фаз между указанными компонентами. В результате минимальными потерями фильтр обладает для света с такими длинами волн, для которых пластины 3 и 4 суммарно являются цело- волновой фазовой пластиной. Для света с другими длинами волн в поляризаторе 2 имеются потери.

При воздействии мощного непрерывного излучения происходит оптическая, деформация пластин, обусловленная температурными изменениями показателя двулучепреломления и расширения пластин 3 и 4. Однако при выполнении условия (1) обеспечивается компенсация изменения волновой разности хода основной пластины 3 таким же по величине, но с обратным знаком, изменением волновой разности хода дополнительной пластины 4, т.е. суммарная разность хода не зависит от мощности излучения.

Проводят экспериментальную проверку влияния мощности излучения на смещение полосы пропускания фильтра. Изготовляют кристаллические плас- 1тины из исландского шпата толщиной 14,577 мм и КДР толщиной 2,915 мм.

Испытание фильтра в диапазоне мощностей излучения до 5 Вт (А 1064 нм) показывает, что положение полосы пропускания сохраняется с точностью до 0,002 нм при полосе 0,1 нм.

ну шпатовую пластину или одну пластину из ВДР, толщины которых указаны выше, при мощности излучения 5 Вт (1064 нм) имеет спектральное сме31

щение полосы пропускания на 0,3 ее ширины.

Формула изобретения

Интерференционно-поляризационньй фильтр, содержащий по крайней мере одну ступень, включающую два поляризатора и размещенные между ними основную и дополнительную двулучепре- ломляющие кристаллические пластины, оптические оси Z которьгх при

(п) (п ) , (п„)„(п)„ ;

К)д(пе)д, (п.) (по) , где Пд, п - показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в пластинах;

Индекс gV относится к дополнительной пластине,

индекс О - к основной, ориентированы под углом 90 ° одна к другой, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры используемых кристаллов и

Составитель В.Кравченко Редактор М.Бланар Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 7262/43 Тираж 522 Подписное

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

820384

уменьшения нестабильности положения полосы пропускания фильтра. При воздействии непрерывного излучения большой мощности, оптическая ось Z допол- 5 нительной пластины ориентирована параллельно оптической оси Z основной пластины при

К)д(п ), (n)(nj ;

fO

(По)з(е)з а толщина дополнительной пластины

определяется из соотношения

1-Л -1-хШр1А) Л(А,),азК, где I - толщина пластин;

fJ - показатель двулучепреломле- ния материалов пластин;

А 1 314 tf т 1 ЭТ / т

температурный коэффициент;Т - температура; а - показатель поглощения материала пластин;

К - коэффициент теплопроводности материала пластин.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для спектральной фильтрации излучения оптического диапазона. Целью изобретения является расширение номенклатуры используемых кристаллов и уменьшение нестабильности положения полосы пропускания фильтра при воздействии на него непрерывного излучения большой мощности. Для этого в ступени фильтра, содержащей размещенные между поляризаторами 1 и 2 основную 3 и дополнительную 4 двулу- чепреломляющие кристаллические пластины, оптические оси пластин ориентированы параллельно друг другу. При воздействии мощного непрерывного излучения температурные изменения показателя двулучепреломления и расшире- ние пластин 3 и 4 вызывают их оптическую деформацию. Быполнение дополнительной пластины 4 определенной толщины обеспечивает одинаковые по величине, но противоположные по знаку изменения волновой разности хода пластин 3 и 4. Это приводит к независимости суммарной разности хода от мощности излучения. 1 ил. а (О (Л А. V Л J, 2 ю 00 tsd О оо 00