По результатам работы лично автором и в соавторстве опубликовано 30 работ, список которых приведен в конце автореферата. Автор принимал непосредственное участие в подготовке образцов и экспериментальной установки, постановке и проведении экспериментов, обработке и обсуждении результатов. Большая часть экспериментов проведена автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Текст диссертации изложен на 130 страницах, состоит из введения, четырех глав
основного текста, заключения и списка литературы, содержащего 132 наименований.
Содержит 51 рисунка.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ


При сложении излучений с неортогональными поляризациями так же образуется свет с линейной, эллиптической или циркулярной поляризациями. Циркулярно поляризованное излучение возникает при условии д = 180°–и (и – угол между векторами E смешиваемых волн; д – разность фаз между компонентами). При повороте плоскопараллельной кристаллической пластинки вокруг вертикальной оси, лежащей в плоскости пластинки можно управлять эллиптичностью, степенью поляризации излучения и степенью полярности полярного света. Система, состоящая из двух плоскопараллельных пластинок с взаимно перпендикулярными оптическими осями делает возможными задание необходимой эллиптичности, степени поляризации в значительной области широкополосного излучения. Поляризационные спектры кристаллической пластинки позволяют уточнить измеренную толщину пластинки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость работы, определена цель диссертации, кратко изложено содержание работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В первой главе приведен обзор литературы по вопросам, рассматриваемым в диссертации. Описаны нетрадиционные типы поляризации световых волн; методы управления эллиптичностью и степенью поляризации излучения.

Во второй главе приведены результаты по исследованию степени поляризации и эллиптичности лучей образованных двумя лучами, с неортогональными поляризациями, характеристики световых волн с поляризацией, типа фигур Лиссажу, полярного света и света с продольной поляризацией.

В параграфе 2.1 представлены расчеты степени поляризации света и эллиптичности лучей, образованных лучами с неортогональными поляризациями. В этом случае происходит сложение двух линейно-поляризованных волн с векторами напряженности электрических полей E расположенных под углом и друг относительно друга и разностью фаз д. Полагаем, что интенсивность этих лучей одинакова. При рассмотрении использовали параметрический метод построения эллипса поляризации. Из эллипса поляризации находили степень поляризации

       ,         (1)

где Imax, Imin – максимальная и минимальная интенсивность и эллиптичность г

,  (2)

где a, b – длины большой и малой осей эллипса поляризации.

Обычно выражение (1) используется для частично-поляризованного света, но в данном случае применяется в качестве характеристики эллиптически поляризованного света. То есть, если свет линейно поляризован P = 1, г = 0. Если свет циркулярно поляризован P = 1, г = 0,78 радиан (г = 45°).

На рис. 1, для примера, приведены эллипсы поляризации для разных значений разности фаз д между лучами, когда угол и между векторами равен 45°.

 

Рис. 1. Эллиптичность излучения, полученного за счет сложения двух лучей. Угол и
между векторами E1 и E2 равен 45°. Значение д, град: 1 – 0°; 2 – 90°; 3 – 135°; 4 – 160°; 5 – 180°

Эллиптичность излучения и степень поляризации меняются в значительных пределах. При д = 0 и 180° при любых значениях и излучение линейно-поляризовано (прямые 1 и 5). Прямые 1 и 5 всегда (при любых и) ортогональны.

На рис. 2 приведена зависимость степени поляризации P и эллиптичности г от разности фаз д. Видно, что в отличие от традиционного случая (д = 90°) циркулярно поляризованное излучение возникает, когда д = дц. п = 180°–и, между векторами E1 и E2. Если
и = 20°, то дц. п. = 160°; при и = 45°, то дц. п =135°, а при и = 90°, то дц. п.= 90° и так далее.

Отметим, что при изменении углов д и и между E1 и E2 изменяется значение (длина a) большой оси эллипса поляризации (рис. 3).

Использование устройств с и отличным от 90° открывает дополнительные возможности в создании вращателей вектора E и излучателей циркулярно-поляризованного излучения.

Отметим, что природа поступила достаточно мудро, выбрав из множества имеющихся возможностей наиболее удобный и привлекательный способ и предоставив условия для создания систем с и = 90° и возможностью простого и удобного задания необходимых значений д в оптических анизотропных кристаллах.

Рис. 2. Зависимость степени поляризации P (кривая 1) и эллиптичность г (кривая 2–4) от д. Значения и, град: 1, 3 – 45°; 2 – 90°; 4 – 20°

Рис. 3. Зависимость значения
большой оси a эллипса поляризации от д.

Значения и, град.: 1 – 20°; 2 – 45°; 3 – 90°; 4 – 110°

В параграфе 2.2 представлены результаты расчетов излучения с поляризацией типа фигур Лиссажу. Рассмотрены случаи, когда используются две волны с и = 90° и и ≠ 90° монохроматического лазерного излучения с частотами щ и 2щ или щ и 3щ для разных значений угла и. Для расчета использованы параметрические уравнения.

E1 = sin (ωt);  E2 = sin (2ωt + δ);  E2 = sin (3ωt + δ),  (3)

где параметром является щt.

Вектора напряженности E1, E2 или E1, E3 расположены под углом и друг относительно друга, при этом имеется относительная разность фаз д. Результаты расчета для случая щ и 2щ показаны на графиках рис. 4.

   

   

Для разности фаз д = 90° фигуры Лиссажу не замкнуты при любом угле и.

Несколько иные графики получаются для случая щ и 3щ (рис. 5). В том и другом случаях, для кривых, приведенных на рис. 4 и рис. 5 характерен своеобразный «поляризационный гистерезис». Такой гистерезис, вероятно, должен проявиться в сегнетоэлектрических кристаллах со сложной доменной структурой.

   

   

В данном случае (рис. 5) не замкнутость траектории реализуется при разности фаз равной 0° и 180°.

В параграфе 2.3 приведены характеристики полярного света, образованного при сложении двух волн с частотами щ, 2щ или щ, 3щ. При прохождении полярного света через изотропную или анизотропную плоскопараллельную пластинку возникает разность фаз д между волнами с частотами щ и 2щ или щ и 3щ, что приводит к изменению степени полярности излучения. Используя полярный свет (щ, 2щ) можно записать в изотропной среде волну нелинейной поляризации среды (для 2щ) и генерировать излучение второй гармоники в этой среде.

В параграфе 2.4 отмечены особенности образования света с продольной поляризацией.

Рассмотрены две плоские оптические волны, распространяющиеся друг относительно друга под углом ц. Векторы E1 и E2 находятся в плоскости рисунка. В результате образуется плоская продольная волна с вектором Eрез, направленным вдоль оси y. Фронт этой волны промодулирован с периодом .

Скоростью фронта волны можно в значительных пределах управлять. При ц/2 = 0 скорость υ = c при ц/2 стремящемся к 90° скорость стремиться к бесконечности. Таким образом, в области пересечения лучей образуется волновое поле с плоским фронтом. Эта электромагнитная волна продольна. Напряженность электрического поля равна Ерез = 2 Е0 sin (φ/2).

Далее приведены некоторые примеры (параграф 2.5) проявления нетрадиционных типов поляризации в физическом эксперименте.

При освещении оптически активного кристалла двумя пучками лучей с неортогональными поляризациями замечены значительные изменения в структуре коноскопической картины.

Ожидается, что свет с поляризацией типа фигур Лиссажу вызовет несколько необычный отклик при наблюдении пироэлектрического отклика, при регистрации эффекта оптического выпрямления и фотовольтаическом эффекте.

Полярный свет открывается дополнительные возможности в генерации второй оптической гармоники в центросимметричных средах.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4