СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО ФИЛЬТРА Советский патент 1971 года по МПК G01J3/28 

Изобретение относится к способам изменения спектральных характеристик интерференционно-поляризационного фильтра.

Интерференционно-ноляризациоиные фильтры (ИПФ), представляющие собою оптическую стопу из кристаллических двоякопреломляющих пластинок и поляризаторов (поляроидов), получили важное примепение благодаря тому, что оии способны выделять очень узкие спектральные участки в заданных точках спектра.

Оптическая стопа ИПФ состоит из ступеней, в каждой из которых имеются условия, необходимые для получения иптерференци поляризованных лучей. Ступень имеет входной и выходной поляризаторы И, между которыми помещается кристаллическая пластина. Лииейио поляризованный свет после входного поляризатора разлагается кристаллом на две ортогональные линейно полярнзованные составляющие, распространяющиеся в кристалле с различной скоростью и приобретающие в зависимости от толщины кристалла / и длины волны Л ту пли иную волновую

ляризованный свет, имеющий тот или иной эксцентриситет, но одинаковый азимут для всех длин волн.

Для сужения полосы проиускаиия ППФ необходимо увеличивать волновую разность хода, т. е. толщину кристаллических пластин и число ступеней. Например, для сужения полосы пропускания в два раза нужно в систему добавить еще одну ступень, содержащую кристалл в два раза голще, чем в предыдущей ступени. Это увеличивает нриблизительно в два раза общую толщину кристаллических пластин. При этом уменьшается угловое иоле ИПФ в 1,4 раза. Для получеиия очень узких полос пропускания утолщение кристаллов и добавление стуиеней становится трудно преодолимым препятствием. Папрнмер, ИПФ, обладающпе шириною нолосы пропускання 0,5 А в областн /. 6563 А, содержат в носледней ступени монокристалл исландского шпата высшей категорип толщ1нюю 20 мм; для сужеиия иолосы в два раза нужио добавить еще ступень, содержащую монокристалл толщиною 40 мм.

Это достигается за счет вращения ортогональных линейно поляризованных световых векторов на выходе кристалла относительно нлоскости поляризации выходного поляризатора системы ИПФ и регистрации переменной составляющей интепспвпости светового потока на выходе фильтра.

При помощи оптико-механического устройства или .управляемого магнитооптического элемента Фарадея приводятся во вращение на выходе кристалла Кп ортогональные векторы световых колебаний монохроматических компонент относительно плоскости поляризации выходного поляризатора. При этом на выходе ИПФ монохроматические компоненты оказываются модулированнымн в различной степени.

На фиг. 1 показаны примеры осуществления способа враидения ортогональных векторов световых колебаний- иа выходе кристалла относительно плоскости поляризации выходного поляризатора.

Пример 1 (см. фиг. 1, а). Последпий поляризатор Пп+1 приводится во вращение со скоростью, определяемой по требуемой частоте модуляции. При этом частота модуляции иолучается вдвое- большей, чем частота оборотов. Этот способ прост, однако в некоторых случаях после ППФ меняется направление поляризации.

Пример 2 (ем. фиг. 1, б). Вращается пластина в полволиы, а выходной поляризатор, неподвижеп. Прн этом частота модуляции получается в четыре раза больихей, чем частота оборотов н наиравление поляризации носле ППФ не меняется..

Пример 3 (см. фиг. 1, в). Применяют магнитооптический элемент Фарадея, поворачивающий ортогональные векторы на 90° с некоторой подходящей частотой (частотой модуляции). Примененне элемента Фарадея в инфракрасной области спектра для снециальпых применений ППФ оказывается весьма ВЫГОД1НЛМ. Здесь эффективно прпмепеиие монокристалла иттрий феррнт-граиата, который обладает чрезвычайно высокой постоянной Верде.

Частота модулированных колебаний одинакова для всех компонент, однако амнлитуда модуляций различна и зависит от длины волны монохроматических компонент.

Теперь нетрудно представить, что произойдет, если после ИПФ регистрировать световой юток фотоэлектрически с применением известных средств радиоэлектроники. Регистрирующей части должеи быть выделен ivioдулированный сигнал (переменная составляющая), и в модулированном токе или напряжении (состоящем из двух гармоник одинаковой частоты, но отличающихся по фазе на 90°) нужно выделить одну из гармоник.

Первое требование удовлетворяется с номощью соответствующего электрического емкостного фильтра, а второе - с иомощью синхронного детектора. При указанном снособе регистрации Э(фективная спектральная кривая - пропусканияИПФ с вращением поляризаций предста)5ляется кривой, обозначеиной иунктиром на фиг. 2. Теперь ближайшие к Ко минимум)1 находятся в точках К, Xj, так как амплитуда

модулированных колебаний светового HOTOKJ в этих точках равна нулю. Таким образом, эффективная ширина полосы пропускания ИПФ суживается в два раза. Кроме того появляются новые минимумы, как раз в точках

вторичных вредных максиму.мов Яз, лз, Xs, AS . . ., т. е. сильно уменьшается вредный фон, ирисущий идеальным ИПФ известных типов.

Пред|мет изобретения

Способ измене 1ия спектральных характеристик интерференционно - поляризационного фильтра с помощью оптико-механических или электромагнитооптических устройств, отличающийся тем, что, с целью сужения полосы пропускания и уменьшения вредного фона, производят вращение плоскостей ноляризации света на выходе кристалла относительно плоскости поляризации выходного ноляризатора и выделяют переменную составляющую иптенсивностн светового нотока на выходе фильтра.

/ Л/ П2 /( /7j

/7 я я./

4 I / А ХЧ I А i

i X О

S -.-.I

П„ Н Я./2 Л„,,

f X О j

I X б t

.2. /