Голографическое устройство Советский патент 1989 года по МПК G03H1/04 

нал призма 9, четвертьволновые пластинки 10.

В качестве-лазера 1 использовался гелий-кадмиевый лазер ЛШ1-11, ге- нерирую)щий излучение на длине волны 442 нм. Светоделитель 3 представляет собой плоскопараллельнзгго стеклянную пластинку толщиной 10 мм Поляризационная призма 9 выполнена в вид стеклянной кюветы размером 18 х 24 х X 5 см с перегородкой по диагонали. Одна часть кюветы заполнена 60%-ным раствором сахара,,а другая - глицерином. Четвертьволновые пластинки диа- метром 10 мм располагаются на рас- СТОЯНИ.И 10 см от поляризационной призмьи Обьект 5 представляет собой матовое стекло, на которое наклеены пластинки слюды. Зеркала 2, 4 и 7 - с алюминиевым покрытием.

Устройство работает следующим об- разомо

Излучение лазера 1 зеркалом 2 направляется на светоделитель 3, при поМоо щ которого делят излучение на предметный и опорный каналы. Предметный пучок отражается от сферического зеркала 4 и направляется на исследуемый объект 5 и голограмму 6, Опорный пучок отражается от зеркала 7 и направляется на скрещенные пдшиндрические линзы 8, которые ,ют пучок с прямоугольным сечением. Далее этот пучок проходит через поляризационную призму 9, соз- на выходе сложное распределение состояния поляризации опорного пучка (фиг. 1). Часть этого излучения проходит через четвертьволновые пластинки 10 и преобразуется в излучение с круговой (правой и левой) поляризацией. По голограмме 6, записанной с таким, опорным пучком, определяют параметры Стокса .предметной волны. Для этого измеряют интенсивность восстановленного.изображения в тех участках гол ограммы, на которые падало опорное излучение с азимутом 0;1Г/4;7/2; , а также с левой и правой круговой поляризацией.

Сущность изобретения заключается ь следующем.

Для описания состояния поляризации Световой ВОЛ1Ш1 обычно используют два параметра: эллиптичности и азимут большой оси эллипса поляризац1Ш, Однако это описание

гtO15

3413

адекватно только для полностью поляризованного излученияJ Для описания характеристик частично поляризованного излучения используют параметры Стокса

20

5

30

г tO 5

5

0

5

0

5

SQ ID -ТГ/г - 2

ч т - Т, Ч т а, J-0 -1-7/2 3

S - Iqt-14 - П / )-

- I,

(1)

которые определяют в резул:ьтате измерения интенсивности излучения I, прошедшего через линейньй поляризатор при различных ориентациях плоскости пропускания. Измерение интенсивности компонент с левой и. правой круговой поляризацией производят с помощью компенсатора.

Введение в устройство двух четвертьволновых пластинок необходимо для того5 чтобы в поляризационном спектре, создаваемом поляризационной призмой, получить ко гпоненты с правой и левой круговой поляризацией. Это позволяет по изображению, восстановленному одной голограммой, измерить интенсивности компонент 1 ; , ;

ITTIIS 1 б п-1Ф I определить по ним параметры Стокса, не прибегая к дополнительным измерениям. В результате повышается точность определения параметров Стокса. Повышению точности способствует также и то обстоятельство, что все измеренные компоненты расположены вдоль одной прямой и голограмма регистрируется на одной среде.

Поляризационные компоненты, азимуты которых находятся в интервалах от |Г/4 до (Г/2 и до , не используются для определения параметров Стокса. Поэтому именно в этих участках наиболее цел:есообразно расположить четвертьволновые пластинки (фиг. 2). При этом ориентация быстрых осей пластинок выбирается, таким об- , чтобы одна пластинка преобразовывала подающее линейно поляризован- ное изл чение в излучение, с правой круговой поляризацией, а другая - с левой. Координаты центров и .диаметры круглых четвертьволновых пластинок определяют из следующих предпосылок.

Изменение азимута поляризации излучения, прошедшего через поляризационную призму, описывается следующим образом:

q)q)odc.

(2)

5

где Cf - удельное вращение активног

вещества призмы; d - толщина слоя активного вещества поляризационной примы;. С - концентрация активного вещества.

Зависимость азимута поляризации от координаты V на выходной грани призмы (фиг. 2) можно представить в виде

оС--55. (3)

где b - линейный размер основания

призмы.

Из геометрических соотношений находим, что

b - V 1,/Ьу, (4)

где у - текущая координата центра четвертьволновой пластинки в плоскости проекции на нее поляризационного спектра, которая отстоит на расстоянии 1 от формирователя пучк

После подстановки (3) в (4) находим координаты центров пластинок

41,7.

cos6tg l

(5)

Ч-оС ii

где азимуты поляризации

излученияj падающего н четвертьволновые пластинки.

Четвертьволновые пластинки необходимо располагать так, чтобы они н искажали интенсивности компонент

IQ TMiV Тг/а ; Т/4- Поэтому с .учетом угловых размеров четвертьволновых пластинок вводятся ограничения на диапазоны изменения азимутов поляризации Ц). и ц,. При этом необходимо учитывать также влияние на точность измерения дифракции на краях пластинок. Первый дифракционный максимум не должен попадать в участки поляризационного спектра с азимутами f/4; (Г/2 и 3 ii /4.

С учетом дифракционного предела и геометрических соотношений (5) находим минимальный диаметр пластинки

D

мин

(L-l)li ircos9tgot . L

Максимальный диаметр цластинки определяется градиентом азимута

136

в плоскости поляризационного спектра

и с учетом (5) при имает значение

/ D.

маис

ll COS&tg(i 1

TsCfoC l

Тогда максимальный угловой размер пластинки равен

Р 0,,д,с/Ь

Таким образом, на основании полученных соотношений достигается оптимальное расположение четвертьволновых пластинок, что устраняет искажения измерений интенсивностей поляризационных компонент и по сравнению с известным устройством повышает точность определения параметров Стокса

Формула изобретения

Голиграфическое устройство по авт. св. № 1149206, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения параметров Стокса, в него введены расположенные между поляризатором и регистратором две круглые четвертьволновые пластинки, положение центров которых определяется условиями

У (- 2§6tgo.l У «,2. i.a cfoC 1,

7/4 + В Cf,67/2 - В;

. 1Г/2 + , 37/2 - И,

при этом диаметры D пластинок определяются из соотношения

9д 76ШаС(Ь-1)1 TcosStg il ircosOtg L ISCfTcT,

где у , У- - расстояния центров

круглых четвертьволновых пластинок в плоскости поляризационного спектра от его начала; QI -fa азимуты поляризации излучения, падающего на четвертьволновые пластинки;

б - угол падения расходящегося пучка на поляризатор;

od - угол при вершине активной части поляризатора;

Ifj- удельное вращение активного вещества поляризатора;

- концеитращя активного вещества;

- расстояние от форми)ователя расходящегося 5 пучка до четвертьволновой пластинки;

- расстояние от формирователя пучка до выходной грани поляризатора;

10

L - расстояние от формирователя пучка до регчстра- тора|

и - максимальнь1й угловой размер четвертьволнойък рта- стинок и других рабочих зон поляризационного

спектра Д - длина волны излучения,

Изобретение относится к голографии и может быть использовано в эллипсометрии для определения параметров Стокса, а также для исследования анизотропных объектов в биологии, медицине, кристаллофизике и других областях. Цель изобретения - повышение точности определения параметров Стокса. Устройство содержит лазер, оптически связанный с регистрирующей средой через предметный канал, содержащий зеркало, объект, и опорный канал, содержащий зеркало, цилиндрические линзы и поляризационную призму в виде прямоугольной кюветы с перегородкой по диагонали, при этом одна часть кюветы заполнена оптически активным веществом с положительным направлением вращения плоскости поляризации, а другая-иммерсионной жидкостью или другим оптически активным веществом. Для реализации цели в устройство введены две четвертьволновые пластины, положение центров которых определяется условиями: @ Y_1,2=J_1,2(COSΘTGΑ)/J₀C-L/L₁

φ/4+β≤J₁≤φ/2-β

φ/2+β≤J₂≤3φ/4-β . При этом диаметры D пластинок определяются из соотношения (9,76λJ₀C(L-L)L₁)/φСОSΘTGΑ^.LΔ*98(φСОSΘTGΑ^.L)/18J₀C^.L₁ , где Y₁, Y₂ - расстояния центров круглых четвертьволновых пластинок в плоскости поляризационного спектра от его начала

J₁J₂ - азимуты поляризации излучения, падающего на четвертьволновые пластинки

λ - длина волны излучения

J₀ - удельное вращение активного вещества призмы

C - концентрация активного вещества.

(

О

JTA

// JJT/

Фиг.1

jf