Светоделительное устройство Советский патент 1981 года по МПК G01J1/04 

3

одинаковыми углами наклона плоскостей косых сечений, образующих входную и выходную гранн и ориентированных так, что плоскости, каждая из которых проходит через нормаль к грани и ось призмы, взаимно перпендикулярны, другой - в виде клина, нормаль к передней поверхности которого расположена в плоскости, перпендикулярной к плоскости, содержащей ось призмы и нормаль к ее входной грани и наклонена к последней под углом, определяемым из соотнощения Sin Sin г, где i - угол падения; п - показатель преломления материала призмы; г-угол между осью призмы и нормалью к ее входной грани.

На фиг. 1 представлена схема светоделительного устройства; на фиг. 2 - конструкция призмы; на фиг. 3 - конструкция клина; на фиг. 4 - зависимости величины коэффициента деления света от угла падения пучка на устройство.

Устройство работает следующим образом.

На входную грань призмы 1 падает параллельный поток излучения Фо под углом i, в нашем случае j 30°. Этот поток на схеме обозначен лучом, который делится на два, один из которых Фь преломляясь под углом г, проходит через призму, и, выходя, образует первый канал, другой Фа, отражаясь от входной грани под углом /, попадает на клин 2, после отражения от передней новерхности которого под тем же углом образует второй канал. Входная и выходная грани призмы изготовлены с одинаковыми углами наклона плоскостей косых сечений, ориентированных так, что плоскости, каждая из которых проходит через нормаль к грани Л и ось призмы О взаимно перпендикулярны, т. е. плоскость падения излучения (плоскость, содержащая пучок и нормаль к поверхности) на входную грань перпендикуляра плоскости падения излучения на выходную грань призмы. Это означает, что поток Фь нрощедший через призму, сохраняет поляризационные свойства падающего излучения.

Кроме того, исключить фоновые засветки удалось следующим образом. Конструкция призмы (см. фиг. 2) выполнена так, что поток распространяется вдоль оси призмы, а, отражаясь от выходной грани, фоновый поток Фз, падает на боковые зачерненные стенки и полностью поглощается на них. Все поверхности клина (см. фиг. 3), кроме передней, также зачернены, поэтому фоновый поток Ф4 поглощается внутри. Чернение нерабочих поверхностей производится черным покрытием с коэффициентом преломления п, близким к коэффициенту преломления плавленного кварца.

Дополнительный элемент выполнен в виде клина, нормаль к передней поверхности которого расположена в плоскости, перпендикулярной к плоскости, содержащей ось

призмы и нормаль к ее входной грани, и наклонена к последней под углом г, синус которого равен

Sin/---Я Sin г,(1)

где п - показатель преломления материала;

г - угол между ос:.ю призмы и нормалью к ее выходной грани (из чертежа видно, что этот угол равен

углу преломления).

Из чертежа также видно, что плоскость падения излучения на клин перпендикулярна плоскостн падения излучения на входную грань призмы. Во втором канале поток Ф2, отраженный от передней поверхпости клина, также сохраняет поляризационные свойства падающего излучения. Размеры нризмы определялись, исходя нз светового диаметра пучка Dca и угла i, под которым падает пучок. Например, при высота призмы Я со скосами равна , а ширина d 1,3 Den- Величина коэффициента деления света К зависит от

угла паления пучка на устройство, а ошибка определения этого коэффициента Д/С - от расходимости. На фиг. 4 представлены зависимости величины К и Д/( от угла падения при расходимости пучка ±1°. Из

графика видно, что при расходимости пучка ± Г, падающего под углом 45° на светоделительное устройство из плавленного кварца, ощибка определения Д/С достигает 12%, а при малых углах падения она

уменьщается, но увеличивается высота призмы. Это обстоятельство может сделать светоделительное устройство неконструктивным. По конструктивным соображениям наиболее удобно расположить светоделительные элементы под углом 45° к падающим лучам, однако с целью уменьшения ошибки Д/С элементы расположены под углом 30° к падающим лучам. Например, при расходимости лучей ±1° и ошибка

Д/С составляет 3% (см. фиг. 4). Коэффициент деления света предлагаемого устройства с учетом поглощения в толщине материала, например в толщине 10 см плавленного кварца, поглощается 0,01 света, равен

Ф, 0,99x1 т,1

(2) --

2PI PlI

где PI и TI-энергетические коэффициенты отражения и пропускания

света с колебаниями электрического вектора напряженности, перпендикулярными к плоскости падения;

РП и -Гц - то же, но лежащими в плоскости падения.

Из формулы (2) следует, что для предлагаемого устройства /(840, а Д/(25 (при расходимости пучка ±1°). Если расходимость лучей мала, например при лазерном излучении, то А/С ничтожио мала и ее учитывать практически не следует.

Предлагаемое двухканальное светоделительиое устройство сохраняет нервоначальные ноляризационные свойства падающего излучения при постоянном коэффициенте светоделения, благодаря оптимальному расположению границ раздела входных и выходных поверхностей основного и дополнительиого элементов, а также их конструктивному исполнению. С другой стороиы предлагаемое светоделительное устройство свободно от фоновых засветок других поляризационных свойств, отличных от падающего излучения.

Формула изобретения

Светоделительпое устройство, содержащее оптические элементы, работающие на проиускание и отражение излучения, отличающееся тем, что, с целью сохранения первоначальных поляризационных свойств падающего излучения и получения постоянного коэффициента светоделения, один из

оптических элементов выполнен в Ёйде многогранной цризмы с одинаковыми углами наклона плоскостей косых сечений, образующих входную и выходную грани и ориентированных так, что плоскости, каждая из которых проходит через нормаль к грани и ось призмы, взаимно перпендикуляры, а другой -в виде клина, нормаль к передней поверхности которого расположена в плоскости, перпендикулярной к плоскости, в которой расположена ось призмы и нормаль к ее входной грани,наклоненная к последней под углом, определяемым из соотнощеиия Sin Sin г, где i - угол падения;

п - показатель преломления материала

призмы;

г - угол между осью призмы и нормалью к ее входной грани. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 459683, кл. G 01J 1/00, 1975.

2.Патент США № 3.463.575, кл. 350-172, 1969 (ирототии).

фиг.

. 3

20° за

10°

1Z

11

W 9

в

7 6 / 4- J

г 1

о

4Г

60 i

50

фиг.