Способ контроля качества поляризационных призм Советский патент 1992 года по МПК G01N21/21 

Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано для прецизионного контроля качества оптических поляризационных призм (ПП) при создании поляризационно-оптических устройств и оптических исследованиях кристаллов.

Наиболее важным параметром ЛП как линейных поляризаторов, определяющим их качество, является отношение главных пропусканий Rt ki/k2 (где ki и К2 - соответственно наибольшее и наименьшее главные пропускания) либо эллиптичность р линейного поляризатора.

Известен способ контроля качества линейных поляризаторов, согласно которому отношение главных пропусканий Rt определяется путем непосредственного измерения главных пропусканий ki и k2. Пропускание ki определяется как отношение интенсивности излучения, прошедшего через поляризатор, к интенсивности падающего на поляризатор излучения, когда падающий луч линейно поляризован под азимутом, соответствующим максимальному пропусканию поляризатора. Аналогично измеряется отношение К2 для минимального пропускания.

Недостатком известного способа является низкая точность контроля качества ПП, так как непосредственно измеряемой на эксперименте величиной является интенсивность излучения, указанный способ предъявляет повышенные требования к исV

45

СО

точнику и приемнику излучения, стабильность работы которых в основном и определяет точность измерений. Поскольку для современных высококачественных ПП параметр Rt может достигат ь значений 105 и более, контроль таких ПП становится затруднительным, ибо он требует использования прецизионной аппаратуры, способной одновременно измерять световые потоки, отличающиеся в 105 и более раз. Последний фактор также снижает точность контроля.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля качества ПП, состоящий в просвечивании системы ПП (поляризатор) - кристалл-анализатор и измерении пропускания излучения данной системой в зависимости от азимута поляризации падающего из поляризатора на кристалл из- лучени и угла отклонения анализатора от условия скрещенности с поляризатором. Исходя из этих данных, можно вычислить величину , где р и q - эллиптичности соответственно ПП (поляризатора) и анализатора.

Недостатком указанного способа является низкая точность контроля качества ПП вследствие зависимости измеряемой на эксперименте интенсивности от шумов источника излучения. Громоздкая и приближенная обработка измеренных данных также снижает точность контроля. Кроме того, указанный способ позволяет определить лишь параметр качества у пары ПП. а на параметры р и q (либо соответствующие Rt) отдельно взятых ПП (поляризатора) и анализатора.

Цель изобретения - повышение точности контроля качества ПП.

Цель достигается тем, что согласно способу контроля качества ПП, заключающемуся в том, что систему ПП-кристалл- анализатор просвечивают излучением, находят минимум интенсивности излучения на выходе анализатора при поочередных вращениях ПП и анализатора, измеряют зависимости показаний углового отсчетного устройства (УОУ) анализатора, соответствующих минимуму интенсивности излучения на выходе анализатора, от показаний УОУ ПП и определяют по ним рабочие окрест- ности двух главных направлений в кристалле, методом минимума интенсивности определяют линейные зависимости показаний УОУ анализатора от показаний УОУ ПП, соответствующих азимутам падающего на кристалл излучения, находящимся в пределах рабочих окрестностей, и по двум полученным линейным зависимостям рассчитывают эллиптичность ПП, по которой контролируют качество ПП.

Отличие предложенного способа состоит в том, что здесь методом минимума интенсивности на выходе анализатора проводят измерения азимута эллипса поляризации, прошедшего кристалл излучения Я (показания УОУ анализатора Я) в зависимости от показаний & УОУ ПП, качество которой и контролируется, причем показания & соответствуют азимутам впадающего на

кристалл излучения, находящимся в окрестности двух главных направлений в кристалле.

На фиг.1 показана схема взаимной ориентации эллипсов поляризации падающего

и прошедшего кристалл излучения (азимуты соответственно Я), осей максимального пропускания ПП (поляризатора) р и анализатора А и главных направлений кристалла х и у; фиг.2 - график зависимости

показаний УОУ анализатора Я от показаний УОУПП &.

Рассмотрим физические явления, происходящие в системе ПЛ-кристалл-анализа- тор. Пусть вследствие несовершенства ПП,

используемой в качестве поляризатора, на кристалл падает эллиптически поляризованное излучение с азимутом большой оси эллипса поляризации в в окрестности главного направления в кристалле (например,

кристаллофизической оси х) и с малой эллиптичностью р (фиг. 1). Азимут большой оси эллипса поляризации Я прошедшего кристалл излучения при таких условиях можно определить, используя общие выражения, а

именно

Ях 0cos A+(w-p)sln A,

(D

где А и w - соответственно разность фаз и эллиптичность собственных волн в кристалле.

Можно показать, что при падении на кристалл излучения с теми же эллиптичностью р и азимутом в в окрестности другого главного направления (кристаллофизической оси у) имеем

Яу в cos A+{w+p)sin A

(2)

50 Из фиг.2 видно, что графики зависимостей Ях(0) и Яу(, в) линейны м смещены вдоль оси Я на величину I:

55

1 . IpllsinAI. (3)

Определяя угол ft линейной зависимости Ях (либо Яу) от азимута в, получим

a

(4)

Отсюда I pi I Ay-Ax i

(5)

При помощи матричного метода можно получить связь параметров качества ПП Rt и р

Rt ctg/p.(6)

Поэтому

RlW (7)

Соотношения (4) и (7) позволяют определить отношение главных пропусканий ПП поляризатора, т.е. контролировать ее качество. При этом конкретные свойства кристалла (А и w) непосредственно не влияют на процесс контроля качества ПП. Однако для большей точности контроля желательно подобрать условия (например, подбором температуры или толщины кристалла), при которых Icos AI «О, т.е. lsinAls 51.

Способ реализуют следующим образом. После помещения кристалла между ПП и анализатором проводят процедуру грубой ориентации кристалла, т.е. приблизительное определение диапазонов показаний УОУ ПП в , которые соответствуют малым азимутам 0 падающего на кристалл излучения в окрестности одного из главных направлений кристалла (фиг.1). Данную процедуру выполняют путем нахождения минимума интенсивности излучения на выходе анализатора при поочередных вращениях ПП и анализатора.

Затем устанавливают определенное показание УОУ ПП в, соответствующее азимуту в в окрестности одного из главных направлений кристалла (например, ось х), доворотом анализатора добиваются минимума интенсивности на его выходе и считывают показание УОУ анализатора Ах (оно соответствует определенному азимуту Ах прошедшего кристалл излучения). Изменяя показания 9, измеряют зависимость Ах (fy. На основе этих измерений находят рабочую окрестность главного направления (оси х) кристалла, где зависимость Ах в линейна. Далее точно измеряют эту линейную зависимость в пределах рабочей окрестности. После этого проводят аналогичные измерения линейной зависимости Ау (в) для показаний УОУ ПП в, соответствующих азимутам 0 в рабочей окрестности другого главного- направления у (фиг.2), Строя графики линейных зависимостей Ах (в) и Ау (ф (фиг.2) либо иным способом, находят величину 1 |Ау - Ах угол наклона зависимости Ах (6) либо Ау#углы наклона для них одинаковы) и, следуя (4) и (7) определяют

параметр Rt, по которому контролируют качество ПП.

Преимущества изобретения заключаются в повышении точности контроля качества 5 ПП. Действительно, непосредственно измеряемые в эксперименте величины не зависят от интенсивности излучения, поэтому в способе устранены ошибки, связанные с флуктуациями рабочих характеристик ис10 точника и приемника излучения. Отпадает также необходимость в сложной аппаратуре фотоприемника. Эти факторы обеспечивают значительное повышение точности контроля качества ПП, так как измерения с

5 помощью метода минимума интенсивности заведомо точнее абсолютных измерений интенсивности излучения. В свою очередь, возможность контроля качества ПП в процессе измерений с помощью мето0 да минимума интенсивности достигается путем использования рабочих окрестностей двух главных направлений в кристалле, в которых азимутальные зависимости линейны,

5 Поскольку в предложенном способе проводят угловые измерения азимутов поляризации излучения с близкой к нулю эллиптичностью и на основе этих данных вычисляют малую эллиптичность ПП, это со0 здает принципиальное преимущество способа по сравнению с известными, где измеряют характеристики качества ПП, пропорциональные квадрату малой величины р (главное пропускание k2-p2).

5

Формула изобретения Способ контроля качества поляризационных призм, заключающийся в том, что систему поляризационная призма-кри0 сталл-анализатор просвечивают излучением, находят минимум интенсивности излучения на выходе анализатора при поочередных вращениях поляризационной призмы и анализатора, отличающий5 с я тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют зависимости показаний углового отсчетного устройства анализатора, соответствующих минимуму интенсивности излучения на выходе анали0 затора, от показаний углового отсчетного устройства поляризационной призмы и определяют по ним рабочие окрестности двух главных направлений в кристалле,, методом минимума интенсивности определяют ли5 нейные зависимости показаний углового отсчетного устройства анализатора от показаний углового отсчетного устройства поляризационной призмы, соответствующих азимутам падающего на кристалл излучения, находящимся в пределах рабочих

окрестностей, и по двум полученным линейным зависимостям рассчитывают эллиптичность поляризационной призмы, по которой судят о качестве поляризационной призмы.

Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано для прецизионного контроля качества оптических поляризационных призм (ПП) при создании поляризационно-оптических устройств и оптических исследованиях кристаллов. По способу контроля качества ПП, заключающемуся в просвечивании системы поляризатор-кристалл-анализатор находят минимум интенсивности света на выходе анализатора при поочередных вращениях поляризатора и анализатора, измеряют зависимости показаний углового отсчетного устройства (УОУ) анализатора, соответствующих минимуму интенсивности света на выходе последнего, от показаний УОУ поляризатора и определяют по ним рабочие окрестности двух главных направлений в кристалле. Методом минимума интенсивности определяют линейные зависимости показаний УОУ анализатора от показаний УОУ поляризатора, соответствующих азимутам подающего на кристалл света, находящимся в пределах рабочих окрестностей. По двум полученным линейным зависимостям рассчитывают эллиптичность поляризатора, по которой контролируют качество ПП. 2 ил. & Ј

9

Щиг.1

Редактор Н, Лазаренко Техред М.Моргентал

Заказ 2390 ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фиг. 2

б1

Корректор Н. Король