Поляризатор Советский патент 1981 года по МПК G02B5/30 

154) ПОЛЯРИЗАТОР

Изобретение относится к поляризационной оптике, а именно к преобразованию немонохроматического света с любым типом поляризации в линейнополяризованный свет, и может найти применение в устройствах передачи и измерения азимутальных углов плоскости поляризации, в поляриметрических устройствах для измерения поворо та плоскости поляризации и др. Известны устройства изготовленные из различных дихроичных веществр Однако эти устройства обладают не высокой поляризующей способностью и недостаточно устойчивы к внешним климатическим воздействиям. Известны также поляризаторы, выпо ненные в виде плоско-параллельных пластин-стопа, работающих на отражение и пропускание. Для увеличения степени поляризации на такие пластины наносят чередующиеся по показателю переломления слои из диэлектричес кого материала, а для уменьшения габаритов, увеличения пропускания и степени поляризации применяют поляризатор в виде двух прямоугольных призм соединенных гипотенузными гранями, на одной из которых нанесено многослойное интерференционное поляризующее покрытие 2 . Однако такой поляризатор имеет значительную нестабильность положения плоскости пропускания при наклонном прохождении через него световых пучков. Наиболее близкими по конструкции к предлагаемому устройству являются изготовленшле из двулучерреломпяющих одноосных кристаллов поляризаторы, например выполненные в виде призм отделенных друг от друга воздушным промежутком, либо склеенных клеем. Такие поляризаторы характеризуются как наиболее высококачественные, имеют большую величину степени поляризации, большую стабильность положения плоскости наибольшего пропускания. при наклонном прохождении через них световых пучков. При этом аперту ра таких поляризаторов зависит от общего двулучепреломлелшя, которое у поляризаторов, изготовленньгх из кальцита составляет величи1гу порядка 0,17 3. Однако поляризаторы, изготовленные из кальцита, являются самыми дорогостоящими и дефицитными и поэтому применение их очень ограйичено. Использование самых распространенных материалов, таких как, например, кварц MgF и другие, также ограничено для изготовления поляризаторов, так как у них очень малые значения величины общего двулучепреломления (1.,,009, I.. 0,012). ИзготовленКБ | ЛОР2 ные из указаннь1х материалов призмы поляризационные обладают весьма малой апертурой. Так как призма Глана изготовленная из кристаллов Мдр2 или кнарца, имеет максимальную апер ру, равную- 40 (угловых минут) , то да как призма Глана, изготовленная из кальцита, обладает апертурой, ра ной ,v7 Цель изобретения - использование кристаллов с разницей двулучепрелом ления, не превьшгающей 0,015. Указанная цель достигается тем, что поляризатор, содержащий две пря моугольные призмы, выполненные из о ноосных кристаллов, оптические оси которых парзшлельны друг другу и ре ру, образованном пересечением входн и гипотенузной граней, а гипотенузные грани парсгчлель п 1 между собой снабжен интерференционным диэлектри ческим поляризующим элементом, размещенным между гипотенузными граням и жестко связанным с ними, а угол. между входной и гипотенузной граням призм равен углу Брюстера. На чертеже представлена принципиальная оптическая схема поляризатора. . Поляризатор состоит из двух приз 1 и 2, многослойного интерференцион .ного поляризующего покрытия 3, нане сенного на гипотенузную грань одной из призм. Призмы 1 и 2 изготовлены из одноосного кристалла с малым дву лучепреломлением (например кварца MgFo), имеющего показатель преломления для обыкновенного луча ,.5 Оптические оси кристаллов призм параллельны друг другу и параллель4ны или перпендикулярны ликии пересечения выходной и гипотенузной граней. Угол между входной (выход юй) и гипотенузной гранями определяется углом падения света на границе раздела чередующихся слоев поляризующего покрытия, который paBOii углу Брюстера.. Для кварца этот уюл равен 5030. Наносимое покрытие 3 должно быть из чередующихся по показателю преломления слоев оптически прозрачного диэлектрика, например сернистого цинка и фтористого магния, имею14их показатель преломления соответственно 2,35 и 1,38. Поляризатор работает на Пропускание. Световой пучок проходит через призму 1, попадает на интерференцноиное шотяризуняцее покрытие 3, где световой пучок раскладывается на две составляющие, плоскости колебаний в которых взаимно ортогональны. Одна составляющая, плоскость колебаний электрического вектора которой совпадает с плоскостью падения (Р - составляющая), практически полностью пройдет покрытие 3, так как интерференционное покрытие практически не имеет поглощейия. Составляющая, плоскость колебания электрического вектора которой перпендикулярна плоскости падения (S - составляющая), отразится. При прохождении призмы 2 положение плоскости колебаний стабилизируется, так как стабильность плоскости колебаний (стабильность плоскости пропускания) определяется ориентацией оптической оси в кристалле. Техническая эффективность предлагаемого изобретения по сравнению с известным определяется тем, что увеличена апертура в поляризаторе, изготовленном из одноосного кристалла с малым двулучепреломлением: интерференционное диэлектрическое поляризующее покрытие при отклонении от угла Брюстера даже на +3° в проходящем свете практически полностью поляризует излучение и только при увеличении наклона пучка лучей больше степень поляризации постепенно уменьшается, но сохраняется достаточдаже при отклонении высокой Использование предлагаемого поляризатора дает возможность применять естественные и искусственные кристал лы с малым двулучепреломлением (например -кварц, МдР,2.и др.), обладающие большой механической прочностью и более стойкие к температурным воздействиям. Кроме того, сырье для поляризационных призм из кальцита имеет высокую стоимость из-за ограниченного количества материала в при роде, тогда как синтетические крист лические материалы с малым двулучепреломпением значительно дешевле и более доступны. Формула изобретения Поляризатор, содержащий две прямоугольные призмы, выполненные из одноосных кристаллов, оптические оси которых параллельны друг другу и реб ру, образованному пересечением входной и гипотенузной граней, а гипотенузные грани параллельны между собой| отличающийся тем, что, с целью использования кристаллов с разностью двулучепреломления, не превышающей 0,015, он снабжен интерференционным диэлектрическим поляризующим элементом, размещенным между гипотенузными гранями и жестко связан-.,-ным с ними, а угол между входной,- гипотенузной гранями призм угг лу Брюстера.. . I. .. Источники информаци1.,у .принятые во внимание при эксйе тиэе 1.Фаерман Г.П. и др. Сов1р1еменйыл поляризационные светофильтры. 1967, № 12, с.12-14. 2.Авторское свидетельство СССР № 640225, кл. 002 В 5/30, 1973. 3.Патент Японии № 45-12115, кл. 104А6, 1970 (прототип).