ДИСПЕРГИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1974 года по МПК G02B5/04 

Изобретение относится к спектроскопии.

Известны диспергирующие устройства, содержащие вещество, ограниченное нлоскими гранями, например в виде призмы, использующие зависимость угла иреломления от длины волны излучения, падающего на границу двух сред с различными показателями преломления.

Для увеличения дисперсии в предлагаемом устройстве призма выполнена из оптически анизотропного материала и содержит, по меньшей мере, одну отражающую грань, перпендикулярную одной из плоскостей симметрии эллипсоида показателей преломления анизотропно-о материала.

Устройство 1может быть выполнено в виде треугольной призмы из одноосного кристалла, оптическая ось которого лежит в плоскости падения излучения на отражающую грань.

Устройство может быть выполнено в виде призмы с двумя отражающими гранями, нормали к которым лежат в одной плоскости.

Такое выполнение устройства обеспечивает увеличение диснер.сии за счет суммирования дисперсии света при преломлепии с дисперсией при отражении, основанной на принципе зависимости угла отражения необыкновенного луча в оптически анизотроппой среде от длины волны света при определенных ориептациях главных диэлектрических осей кристалла относительно отражающих граней.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство (вариант с одной отражающей гранью); на фиг. 2 - то же (с двумя отрал ающими гранями).

Предлагаемое диспергирующее устройство

может быть выполнено в виде треугольной

призмы 1, папример, из одноосного кристалла.

Отрал :ающей гранью 2 является основание

призмы 1. Оптическая ось С кристалла лежит

в плоскости падения излучения на грань 2 призмы I, нрп этом отражающая грань 2, а также входная 3 и выходная 4 грани нернендикулярны одной из плоскостей симметрии эллипсоида показателей преломления анизотронного материала.

Для увеличения дисперсии за счет отражения призма 1 может быть выполнена с двумя отражающими гранями 2 и 2 нормали к которым лежат в одной плоскости, совпадающей с одной из главных плоскостей кристалла (см. фиг. 2).

Устройство работает следующим образом. При падении параллельного пучка света в

спектральном диапазоне .2 (схематично изображенного на фиг. 1 в виде одного луча) с направлением колебаний электрического вектора Е в плоскости чертежа часть пучка диспергирует при преломлении на входной гранн 3 призмы 1 и попадает на отражающую грань 2. В главной плоскости анизотропного кристалла угол отражения г необыкновенного луча связан с углом падения г следующей зависимостью:2(/2g-«)ctg7 tg/-tgz «о + «с 1 где По и Пе - показатели преломления кристалла для обыкновенной и необыкновенной волн соответственно, а у - угол между нормалью q к отражающей грани 2 и оптической осью С кристалла. Из соотношения (1) следует, что угол отражения г является функцией показателей преломления По и «е и угла падения /, которые в свою очередь зависят от длины волны из„dQлучения. Поэтому угловая дисперсия -Призмы 1 (6 - угол отклонения излучения при отражении от грани 2) определится соотнощением:drdi2 s у - V - / x 4«o«eCfg-r(l + ) т л ) созг d dn,. где di - изменение угла падения на отражающую грань 2 за счет дисперсии на преломляющей грани 3. Из выражения (2) видно, что дисперсия при отражении, суммирующаяся с дисперсией преломления, зависит от углов падения i, отражения г, от ориентации оптической оси кристалла (угла Y) и от показателей преломления По и Пе для обыкновенного и необыкновенного лучей. Конкретные значения величин По, Пе, i, г, у, а следовательно, конкретная конфигурация призмы 1 определяется в зависимости от условий работы в конкретном спектральном приборе и в зависимости от предъявляемых к нему требований. После отражения от грани 2 пучок диспергирует на выходной грани 4. Призма, изображенная на фиг. 2, работает аналогичным образом, но дисперсия при отражении в ней увеличена вдвое за счет двухкратного отражения от граней 2 и 24 Диспергирующее устройство может быть выполнено и из двуосных кристаллов, отражающая грань может быть не плоской, а представлять собой дифракционную решетку, что позволит донолнр1тельно увеличить дисперсию за счет дифракции и т. д.. Для решения некоторых конкретных задач достаточно использовать только дисперсию при отражении без дисперсии при преломлении на входной грани, которая в этом случае должна быть перпендикулярна оси пучка и одной из главных диэлектрических осей кристалла. Во всех рассмотренных примерах угол падении излучения на отражающую грань превышает предельный угол полного внутреннего отражения. Однако в некоторых случаях целесообразно работать при углах падения, меньших указанного предельного значения, например, при использовании устройства в системах, основанных на принципе нарушенного полного внутреннего отражения. Предлагаемое диспергирующее устройство может также найти применение в электрооптических модуляторах, оптических затворах в системах переключения света. Предмет изобретения 1.Диспергирующее устройство, содержащее призму, отличающееся те.м, что, с целью увеличения дисперсии, призма выполнена из оптически анизотропного материала и содержит, по меньшей мере, одну отражающую грань, перпендикулярную одной из плоскостей симметрии эллипсоида показателей преломления анизотропного материала. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно вынолнено в виде треугольной призмы из одноосного кристалла, оптическая ось которого лежит в плоскости падения излучения на отражающую грань. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде призмы с двумя отражающими гранями, нормали к которым лежат в одной плоскости.