Продольные световые волны могут оказаться полезными при создании протяженного оптического разряда в газах (создание плазмотрона с продольной накачкой), при генерации эктонов с поверности металла и других областях физики и техники.

В третьей главе показано, что для управления эллиптичностью излучения целесообразно использовать плоскопараллельную кристаллическую пластинку произвольной толщины с оптической осью перпендикулярной плоскости пластинки. Управление эллиптичностью осуществляется за счет поворота пластинки на определенный заданный угол вокруг оси, лежащей в плоскости пластинки. Для изготовления таких пластинок можно использовать кристаллы MgF2 (рис. 6). Приведены характеристики (степень поляризации, эллиптичность, пропускание) пластинок, изготовленных из кристаллов MgF2 и LiNbO3.

В этом случае первоначальная разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами отсутствует (no–ne = 0). При повороте пластинки на определенный угол и разность фаз увеличивается от 0 до достаточно больших значений, что приводит к изменению эллиптичности от 0 (и = 0) до максимальных значений (циркулярно-поляризованный свет), повторяющихся периодически (рис. 6) при дальнейшем повороте пластинки. Отметим, что апертурно-угловая характеристика, иа пластинки в полтора, два раза больше в последнем случае по сравнению со случаем, когда оптическая ось расположена в плоскости пластинки (иа – угол поворота пластинки, при котором выходящие из пластинки излучение циркулярно поляризовано).

 

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

 

При учете френелевского отражения для г и P использовали выражения:

       .        (4)

       .        (5)

       .        (6)

Особенностью системы является возможность корректировки влияния френелевского отражения за счет изменения угла б между направлением пропускания поляризатора и одним из главных направлений пластинки. Изменения угла ш не влияет на поляризационные характеристики.

При падении лучей на пластинку под углом и относительно нормали к поверхности оптический путь преломленных обыкновенного и необыкновенного лучей в пластинке зависят также и от угла ве (ве – угол преломления). Разность хода обыкновенного и необыкновенного  лучей в кристаллической пластинке также зависят от азимутального угла с. В случае, когда
с = 0°, наблюдается более сильная зависимость от ве по сравнению со случаем, когда с = 90°.

В параграфе 3.4 описана экспериментальная установка и методика измерений.

Лазерное излучение (л = 0,6328 мкм) прошедшее через поляризатор, направление пропускания которого расположено под углом б относительно вертикальной оси, попадает на кристаллическую пластинку, которая может быть повернута на угол и (и – угол падения луча на пластинку) вокруг вертикальной оси. Выходящий из пластинки луч приобретает эллиптичность. При расположении за пластинкой анализатора (поляризатор и анализатор скрещены), выходящее излучение из анализатора линейно-поляризовано.

При измерении угла г и P анализатор убирается. Установка собрана на основе гониометра ГМ-5. Из полученных графиков (параграф 3.5) по заданной интенсивности выходящего излучения легко найти значения степени поляризации излучения и его эллиптичности (рис. 7).

Рис. 7. Экспериментальная зависимость отношения интенсивностей
и эллиптичности излучения от угла поворота пластинки вокруг вертикальной оси.
Пластинка вырезана из MgF2  перпендикулярно оптической оси, толщина 1,35 мм: 
1 – эллиптичность излучения; 2 – интенсивность излучения

В параграфе 3.6 рассматривается учет ошибок и критичность измерений при формировании определенной эллиптичности излучения.

В поляризационных измерениях, при задании необходимой эллиптичности не всегда удается точно установить углы между оптическими элементами, что приводит к определенным ошибкам. Для выявления ошибок измерения проведены расчеты критичности значений интенсивности прошедшего излучения от угла поворота поляроидов.

Точность определения P и г достаточно высокая для обычного физического эксперимента и может быть значительно увеличена при проведении прецизионных измерений.

В четвертой главе рассмотрены особенности пропускания и поляризационных характеристик двух кристаллических пластинок.

В параграфе 4.1 показано, что в случае расположения оптических осей пластинок взаимно перпендикулярно, их свойства аналогичны свойствам одной пластинки с оптической осью перпендикулярной плоскости пластинки.

Свойства двух кристаллических пластинок, находящихся между поляризатором и анализатором несколько необычны. Если оптические оси находятся в плоскости пластинок и параллельны, то система ведет себя при пропускании широкополосного излучения как пластинка суммарной толщины. Если оптические оси взаимно перпендикулярны, то, как пластинка, толщина которой равна разности толщин.

Такие свойства, казалось бы, должны наблюдаться и для углового спектра двух пластинок (коноскопических картин). Наблюдения показали, что такая аналогия существует, но только для небольшой угловой апертуры лучей. Это обусловлено тем, что угловая зависимость показателя преломления в плоскости оптических осей и перпендикулярной различна.

Несмотря на небольшую угловую область существования аналога, возможность существования пластинки с эффективной малой оптической толщиной или вообще равной нулю для двух реальных пластинок конечной и произвольной толщины является замечательной.

При наблюдении таких двух пластинок между скрещенными поляризаторами коноскопическая картина (по центру) выглядит в виде темного креста. Такие свойства позволяют использовать две пластинки одинаковой толщины для изменения свойств поляризации прошедшего света, для задания необходимой разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами. Причем разность фаз (разность хода) можно задавать от нуля до больших значений за счет поворота пластинки, вокруг оси, лежащей в плоскости пластинки (за счет наклона пластинки).

В параграфе 4.2 рассмотрено управления эллиптичностью широкополосного излучения.

Подчеркнем, что для одной пластинки изменения значений I/I0, P, и г происходит в небольшой области спектра. Для пластинки MgF2 толщиной 1,33 мм это область порядка 100 А.

Совсем иная картинка наблюдается при одновременном использовании двух одинаковых пластинок, расположенных за поляризатором одна за другой. Вдоль нормали к пластинкам падает сколлимированный пучок широкополосного излучения. Эти пластинки можно поворачивать одновременно на угол и. Особенностью данной системы является, то, что направления оптических осей в этих пластинках взаимно перпендикулярны.  При этом, когда и = 0°, разность хода обыкновенных и необыкновенных лучей равна нулю. Спектр прошедшего излучения совпадает со спектром падающего. Это связано с тем, что эквивалентная толщина двух пластинок в этом случае равна нулю.

По мере поворота двух пластинок на угол и эквивалентная толщина изменяется от нуля до определенного, значения. Спектр излучения (I/I0), степень поляризации P и эллиптичность г изменяется достаточно многотонно во всей используемой области (рис. 8).

Рис. 8. Зависимость отношения интенсивностей I/I0 (1), степени
поляризации P (2) и эллиптичности г (3) для двух пластинок MgF2.
Каждая пластинка толщиной 1,33 мм. Оптические оси расположены
в плоскости пластинок и ортогональны друг другу. Значение угла и,
градусы: а – 7, б – 10; б = 45°. Отсчет г производится в радианах;
P – в пределах от 0. Толщина пластинки фторида магния 1,33 мм

Таким образом, изменяя эффективную толщину двух пластинок (поворачивая пластинки на определенный угол и), можно управлять в значительных пределах распределением эллиптичности и степени поляризации по спектру.

Заключение

В диссертации получены следующие результаты:

Изучены свойства света, полученного за счет сложения пучков излучения с неортогональными поляризациями. Проанализированы характеристики света, в котором вектор напряженности электрического поля описывает фигуры типа Лиссажу. Изучены характеристики полярного света состоящего из двух компонент (щ, 2щ и щ, 3щ) и возможность управления степенью полярности за счет использования анизотропной плоскопараллельной пластинки. Выявлены характерные особенности света с продольной поляризацией. Приведены примеры некоторых особенностей проявления физического отклика в кристаллах при воздействии света с нетрадиционным типом поляризации. Показана возможность нетрадиционного управления эллиптичностью лазерного пучка за счет использования «анизотропных элементов». Получены результаты влияния немонохроматичности на характеристики эллиптичности лазерного пучка. Исследована возможность внесения необходимой эллиптичности в широкополосное излучение оптического пучка.

Список цитируемой литературы

Федоров, и преломление света прозрачными кристаллами / , . – Минск: Наука и техника. 1976. – 224 c. Белый, электромагнитных волн в гиротропных и анизотропных кристаллах: автореф. дис. к. ф.-м. н. – Минск, 1976. – С. 16. Мурый, отражения оптических лучей от плоскопараллельной кристаллической пластинки / , , // Оптический журнал. – 2005. – Т. 72. – № 2. – С. 71–72. Константинова, свойства кристаллов / , , . – Минск: Наука и техника, 1995. – 300 с. Витязев, поворотов линейных фазовых пластинок на состояние поляризации излучения / , , // Оптический журнал. – 1998.
–Т. 65. – № 1. – С. 34–37.

Список основных публикаций

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