Устройство для измерения параметров линейной поляризации светового пучка Советский патент 1988 года по МПК G01J4/04 

11441209

Изобретение относится, к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров линейной поляризации светового пучка.

Цель изобретения - повьшение быстродействия .

На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - расположение, фотоприемника} на фиг.З - 10 угловая зависимость интенсивности сигнала, регистрируемого элементами фотоприемника.

Устройство для измерения параметров линейной поляризацш) светового пучка содержит анализатор 1, отражатель 2 и регистрирующее устройство 3 Анализатор 1 представляет собой конус, изготовленньй из оптически непрозрачного диэлектрического материа- 20 связывающее диаметр d основания сферипокаэатель преломления материала конуса).

В конкретной реализации устройства радиус R сферической поверхности и положение ее центра на оптической оси устройства удовлетворяют условию равенства высот конуса h и шарового сегмента h. Диаметр основания шарового сегмента d связан с его высотой h и радиусом R соотношением

-1.

(2)

5 Подставив в формулу (2) значение h d(tgo/6)/2, получим соотношение

I ДР

i.-t4.|5--tiTs--

покаэатель преломления материала конуса).

В конкретной реализации устройства радиус R сферической поверхности и положение ее центра на оптической оси устройства удовлетворяют условию равенства высот конуса h и шарового сегмента h. Диаметр основания шарового сегмента d связан с его высотой h и радиусом R соотношением

ывающее диаметр d основания сфери

-1.

(2)

связывающее диаметр d основания сфери

Подставив в формулу (2) значение h d(tgo/6)/2, получим соотношение

I ДР

i.-t4.|5--tiTs--

Изобретение относится к измерительной технике и может использовано для измерения параметров линейной поляризации светового пучка. Цель изобретения - повьшение быстродействия. Устройство состоит из анализатора 1 , выполненного в виде конуса из диэлектрического материала с углом Брюстера при основании. Анализатор I помещен в отражатель 2, выполненный в виде шарового сегмента с прозрачньм основанием и входным отверстием для прохождения светового пучка. За основанием отражателя расположено многоэлементное регистрирующее устройство 3, выполненное в виде многоэлементного фотоприемника. 1 з,п. . ф-лы, 3 ил. Л ю

ла с углом Брюстера . при основании. Отражатель выполнен в виде шарового сегмента, на виутреннняо поверхность которого ианесеио зеркальное покрытие с коэффициентом отражения 0,99. Оси симметрии отражателя и анализатора совпадают. Шаровой сегмент в верхней части для прохождения светового пучка имеет отверстие диаметром, не

превышакящш диаметр основания кону- 30 ва материалом для изготовления конуса. Регистрирующее устройство распо- са служит поглощающий диэлектрик ти- ложеио за отражателем перпендикулярно его оптической оси. В качестве регист-. рирукидего устройства используется иапа стекла НС-П с показателем преломления ,51. Угол при основании конуса равен углу Брюстера о( .

бор лииейж.1Х многоэлементных лриемни-35 Диаметр основания конуса №j.

ков, расположенных по сторонам много- №аметр основания сферического отраугольиика ABCDEF (фиг.2).жателя мм. Радиус поверхности

сферического отражателя мм. Ре- Выбор соотношения дош определения гистрирующее устройство из набора ли-,

параметров элементов устройства в ме- 40 нейных многозлементных приемников

располагают на удалении 1 2 мм от основания.

ридиональиой плоскости проводится на основании требования схождения лучей в области регистрирующего устройства 3 (фиг. i). В саггитальной плоскости требования к параметрам устройства согласуются с условием телескопично- го хода лучей

л - - Ч IcZs Sl

50

де d ц - расстояние, между точками отражения центрального луча (отличен стрелкой) на поверхностях конуса и сферического отражателя;55

г и R - соответствующие радиусы кривизны указанных отражающих поверхностей; efg - угол Брюстера (tgc(, п ческого отражателя с его радиусом F, диаметром д. основания конуса и углом Брюстера de. Диаметр отверстия в верхней части отражателя выбран равным (или несколько меньше) диаметру основания конуса, чтобы весь световой пучок падал на боковую поверхность конуса.

В конкретной реализации устройст40 нейных многозлементных приемников

45

50

55

располагают на удалении 1 2 мм от основания.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок света направляется на конический анализатор 1 вдоль его геометрической оси. Угол падения света на боковую поверхность конуса обеспечивается при этом равным углу Брюстера, вследствие чего отраженное излучение полностью поляризуется . При этом колебания электрического вектора лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости падения пучка. Отражатель 2 изменяет направление распространения падающего на него света и преобразует его в пучок, СХОДЯ1ЛИЙСЯ в плоскости регистрирующего устройства. Таким образом, в

плоскости регистрирующего устройства осуществляется засветка светочувст вительиых элементов в кольцевой зоне радиусом г. UlHpHHa кольца определи- ется угловой расходимостью падающего излучения. В случае использования набора линейных фотоприемников ширина кольцевой зоны увеличивается до оптимальной величины путем расфокуси ровки светового пучка (г. 2).

Распределение интенсивности света l(e() вдоль кольцевой зоны отражает состояние поляризации исследуемого светового пучка. В случае естествен- ного света l(of)const. В случае полностью поляризованного пучка с фикси рованньы значением азимута поляриза- дни зависимость 1( rf) подчиняется закну Малюса l(e( (фиг.З). По угловому положению of минимума 1(о() определяется азимут поляризации светового пучка относительно плоскости референции PP. Степень поляризации светового пучка определяется по фор- муле

р 1ма1(с-1м«к f- .

-Ч(

Погрешность определения степени поляризации зависи 1 от погрешности измерения ,,„„ и составляет 0,5%. Точность определения азимута поляризации зависит от контрастной чувствительности элементов фотопри- емника и их числа, приходящего на единицу длины кольцевой зоны. При использовании для регистрации комплект из шести линейных фотопрнемников типа К 1200 ЦЛ 2 с 2048 элементами каж дый на кольцевой зоне радиусом г 20 мм погрешность определения та поляризации 0 составляет 10 для полностью поляризованного света и 30 для частично поляризованного.

Конструкция устройства, выполненная в виде оптически связанных конического анализатора и сфьрического отражателя, обеспечивает возможность одновременной засветки всех фотопри- емных элементов регистрирующего устройства, благодаря чему быстродействие излучения параметров поляризации достигает - .

Преимуществом предложенного устройства по сравнению с прототипом является повьшение быстродействия в 10 раз, точности измерения степени поляризации в 2 раза, азимута поляризации в 5-6 раз. JJpOMe того, возможно использование его в качестве поляризатора для получения светового пучка в виде цилиндра, имеющего в своем сечении кольцо, в котором направление колебаний электрического вектора расположено параллельно йа- сательной.

Формула изобретения

,..,,,./ 4R ,и/г - d-JiTe- где R - радиус отражающей поверхности шарового сегмента; d - диаметр основания конуса; oCg - угол Брюстера.

miffi,

ipaS