Способ определения формы поляризации циркулярно поляризованного излучения Советский патент 1992 года по МПК G09B23/22 

Изобретение относится к физическим практикумам по оптике и может быть использовано при изучении курса общей физики в университетах и технических вузах.

Известен способ определения формы поляризации циркулярно поляризованного света (ЦПС), состоящий в преобразовании его с помощью пластинки -Я /4 в линейно поляризованный, выделении компонента поляризованного света с помощью линейного поляризатора и измерение его интенсивности.

Однако данный способ позволяет одновременно проиллюстрировать относительно небольшое число физических явлений.

Цель изобретения - повышение наглядности.

На чертеже показана схема реализации способа.

Возбуждающую волну 1 с неизвестной формой круговой поляризации частотыЦ,на- правляют на нелинейную резонансную среду 2, проявляющую фотостимулированнуЮ анизотропию. Вспомогательное излучение 3 с известной формой циркулярной поляризации частоты (Of , отличной от частоты анализируемой волны, Проводя через среду 2, взаимодействует с излучением 1, что ведет к генерации вторичного излучения 4 на частоте (02 - 2 О)о-со 1 . Излучение на час- тоте #2выделяютс помощью спектрального прибора 5 и преобразуют фотоприемником 6 в электрические сигналы, которые обрабатываются и отображаются блоком 7.

Способ определения поляризации ЦПС поясняется расчетом. При взаимодействии возбуждающей и зондирующей волн с частотами со о и о 1 соответственно в резоХ|

СП

ел

СА)

ю

нансной среде возникает нелинейная поля- ризованность на комбинационной частоте 0)2 2 шо-« 1. Однако она приводит к возникновению поля на этой частоте только при взаимодействии однонаправленных волн (например, вдоль оси z). В последнем случае уравнение, описывающее эволюцию электрического вектора напряженности поля на частоте иь , может быть представлено в виде

ЁГ (z) A (z) S Тю , где A(z) - комплексный скалярный множи Д «-

тель; S I Ј§ + С Ј0®Со

t - единичный тензор;

const (в нашем приближении) и eio Јi / z-o- векторы поляризации возбуждающей и зондирующей волн соответственно;

С - определяется природой нелинейной среды;

® - обозначает диадное произведение.

Преобразуем (1) к виду

l2(z)A(z) + C(Јeio). (2)

Теперь хорошо видно, что при круговой поляризации возбуждающей волны (Ј 0) имеем

E2(z)A(z)Ceo(), (3) или для интенсивности

12(2)|Е2(г)|2 I A(z)Cl2l()l2

(4)

Из (4) следует, что l2(z) 0 при ёо ею , т .е., когда формы циркулярной поляризации волн с частотами и о) различны, и l2(z)JA(z), когда совпадают (1ъ ею).

Теперь, если спектрально выделить волну на частоте и измерить ее интенсивность, то по известной форме циркулярной

поляризации на частоте У1 легко определить форму циркулярной поляризации волны с частотой со о , и наоборот.

В заключение отметим, что в основе способа определения формы поляризации ЦПС лежит эффект генерации вторичного излучения на комбинационной частоте

0)2 - 2 йЬ - йл f(5)

которое эффективно реализуется лишь при условии

k2 2kp-ki,

где k i / I 0,1,2 - волновые векторы соответствующих волн.

Нетрудно видеть, что (5) и (6) иллюстрируют выполнение законов сохранения энергии и импульса для отдельных фотонов соответственно. Более того, запрет нелинейного преобразования типа (5) для волн, одна из которых поляризована по левому кругу, а другая - по правому, имеет место в

соответствии с законом сохранения момента импульса.

Формула изобретения

Способ определения формы поляризации циркулярно поляризованного излучения с частотой (Оо . состоящий в преобразовании излучения и измерении его

интенсивности, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности, генерируют вспомогательное излучение с известной формой циркулярной поляризации на частоте О) 1 , отличной от частоты анализируемого излучения, пропускают анализируемое и вспомогательное излучения через нелинейную резонансную среду, проявляющую нелинейную фотоанизотропию, выделяют сигнал на частоте 2 ох , по

величине которого с учетом формы поляризации излучения с частотой со i определя-. ют форму циркулярной поляризации анализируемого излучения.

Использование: в области физического практикума по оптике и может быть использовано при изучении курса общей физики в университетах и технических вузах. Сущность: способ определения формы поляризации циркулярно поляризованного света, состоящий в осущеЈтвлений нелинейного взаимодействия типа 2 соь - ш для двух циркулярно поляризованных волн, форма поляризации одной и зкоторых известна, и измерении интенсивности вторичного излучения на комбинационной частоте. 1 ил.