поляризатор (его варианты)

Классы МПК:G02B5/30 поляризующие
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Институт кристаллографии РАН
Приоритеты:
подача заявки:
1992-07-17
публикация патента:

Использование: область элементов поляризационно-оптических систем и приборов, а именно линейные поляризаторы узких параллельных пучков лучей с малой расходимостью, например, излучаемых газовыми лазерами, а точнее кристаллические поляризационные монопризмы. Сущность изобретения: поляризатор представляет собой четырехгранную монопризму, выполненную из одноосного кристалла, с перпендикулярными ее граням основаниями в форме удлиненного параллелограмма (или равнобедренной трапеции в одной из ее модификаций) с острым углом поляризатор (его варианты), патент № 2062494 90o. Оптическая ось кристалла ориентирована параллельно боковым длинным граням монопризмы под произвольным углом в пределах 0<поляризатор (его варианты), патент № 20624941<90<SUP> к ее основаниям, которые выполнены полированными, а угол поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и отношения длины боковых граней и расстояния между основаниями монопризмы выполнены в соответствии с определенными соотношениями. Для достижения соосности входящего и выходящего пучков лучей поляризатор дополнен второй идентичной монопризмой, установленной симметрично первой, с плоскостью симметрии, перпендикулярной оси поляризатора. Поляризационная монопризма может быть выполнена из кристаллов исландского шпата CaCo3 и каломели HgCl2. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

Формула изобретения

1. Поляризатор, выполненный из одноосного кристалла в виде четырехгранной монопризмы с перпендикулярными к ее граням основаниями в форме параллелограмма с острым углом 90-поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и с меньшими полированными входной и выходной гранями, отличающийся тем, что оптическая ось кристалла ориентирована в монопризме параллельно большим боковым ее граням и под углом 0<поляризатор (его варианты), патент № 20624941<90<SUP> к ее основаниям, которые выполнены полированными, а угол поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и отношения длины l боковых граней, общей длины l1, расстояния d0 между основаниями и d1 между боковыми гранями монопризмы к линейной апертуре d поляризатора выполнены в соответствии с соотношениями

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

где

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

угол поляризатор (его варианты), патент № 20624942 удовлетворяет уравнению

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

n0 и ne показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле.

2. Поляризатор по п. 1, отличающийся тем, что угол

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

3. Поляризатор по п. 2, отличающийся тем, что монопризма выполнена из кристалла исландского шпата (CaCO)3 с углом поляризатор (его варианты), патент № 2062494.

4. Поляризатор по п. 2, отличающийся тем, что монопризма выполнена из кристалла каломели (Hg2Cl2) с углом поляризатор (его варианты), патент № 20624941= 53поляризатор (его варианты), патент № 206249412поляризатор (его варианты), патент № 2062494 а ее полированные основания выполнены светопоглощающими.

5. Поляризатор по пп. 1 4, отличающийся тем, что он дополнен второй идентичной монопризмой, установленной симметрично с первой с плоскостью симметрии, перпендикулярной оси выходящего из первой монопризмы пучка лучей.

6. Поляризатор, выполненный из одноосного кристалла в виде четырехгранной монопризмы с перпендикулярными ее граням основаниями, отличающийся тем, что основания выполнены в форме равнобедренной трапеций или параллелограмма с острым углом поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 = 90поляризатор (его варианты), патент № 2062494-2поляризатор (его варианты), патент № 2062494 а оптическая ось кристалла ориентирована под углом g1 к основаниям и параллельно плоскости, образующей углы 90поляризатор (его варианты), патент № 2062494-поляризатор (его варианты), патент № 2062494 с меньшей по ширине полированной входной гранью и aполяризатор (его варианты), патент № 2062494- с большей по ширине l боковой гранью, основания и боковые грани выполнены полированными, а отношения ширины l и расстояния d0 между основаниями монопризмы к линейной апертуре d поляризатора выполнены в соответствии с соотношениями

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

где N и N"- четное и нечетное целые числа соответственно;

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

поляризатор (его варианты), патент № 2062494 определяются из уравнений

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

7. Поляризатор по п. 6, отличающийся тем, что монопризма выполнена из кристалла исландского шпата при N" 5 с основаниями в форме равнобедренной трапеции.

8. Поляризатор по п. 6, отличающийся тем, что монопризма выполнена из кристалла типа каломели (Hg2Cl2) при N 2 с основаниями в форме параллелограмма с фасками на острых двугранных углах.

9. Поляризатор по п. 8, отличающийся тем, что он дополнен второй идентичной монопризмой, установленной симметрично относительно первой, с плоскостью симметрии, перпендикулярной оси выходящего из первой монопризмы пучка поляризованных лучей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области оптических элементов поляризационно-оптических систем и приборов, а именно к линейным поляризаторам света, а точнее к кристаллическим поляризационным монопризмам. Аналогом является призма Николя, склеенная из двух трехгранных призм из кристалла исландского шпата CaCO3, представленная на фиг. 1б (см. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Л. Машиностроение, 1980, с. 56).

Прототипом является монопризма из кристалла каломели HgCl2, представляющая собой стержень прямоугольного сечения со скошенными полированными торцами под углом Брюстера для обыкновенного или необыкновенного луча в кристалле, описанная в статье G. Barta, J. Trnka "Некоторые новые типы поляризаторов из монокристаллов Hg2X2, опубликованной в трудах симпозиума по галогенидам ртути 17-19, 11, 1976 г. в г. Libice, ЧССР, с. 137-140. Этот прототип, но выполненный из кристалла исландского шпата, представлен на рис. 1а, где d линейная апертура поляризатора, o + e - падающий неполяризованный пучок лучей, AD и BC входная и выходная грани, Z - оптическая ось кристалла, o и e обыкновенный и необыкновенный лучи, преломленные на входной грани AD и расходящиеся под углом поляризатор (его варианты), патент № 20624944o, e - выходящий основной линейно поляризованный пучок лучей, o заэкранированный пучок паразитный лучей.

Недостатком прототипа является его большой объем, а его преимуществом по сравнению с аналогом является отсутствие световых потерь на отражение от входной и выходной граней основного поляризованного пучка лучей.

Основной целью изобретения является устранение недостатков прототипа и аналога при сохранении их относительных преимуществ, а именно: экономия кристаллического материала за счет уменьшения объема прототипа, исключение присущих аналогу потерь на отражение основного пучка лучей от входной и выходной граней, выведение через один и тот же участок выходной грани паразитного пучка лучей и отклонение его от основного в сторону на угол поляризатор (его варианты), патент № 206249420o.

Дополнительной к основной целью является достижение отсутствующей в прототипе соосности выходящего основного поляризованного пучка лучей входящему неполяризованному пучку лучей в сочетании с дополнительной экономией материала.

Основная цель достигается в предлагаемом поляризаторе, представленном на фиг. 1в, за счет выполнения одной или двух боковых граней DB и D"B" полированными и за счет изменения ориентировки оптической оси Z кристалла в монопризме по сравнению с прототипом (фиг. 1а), т.е. если в прототипе ось Z параллельна плоскости ABCD и ориентирована под прямым углом к граням AB, то в предлагаемой монограмме ось Z параллельна грани AB и ориентирована под углом 90o поляризатор (его варианты), патент № 20624941 к другим боковым граням DB и D"B" (фиг. 1в). На этом рисунке показана вертикальная ABCD и горизонтальная DBB"D" проекции предлагаемой поляризационной монопризмы, где пунктиром обозначены паразитные необыкновенные лучи e пучка, полностью отражающиеся от полированной грани DB в монопризме и выходящие и выходящие из нее параллельно горизонтальной плоскости под углом поляризатор (его варианты), патент № 2062494 к основному пучку обыкновенных лучей O, смещенному в вертикальной плоскости ABCD параллельно падающему пучку неполяризованных лучей o + e.

Дополнительная цель в отношении соосности входящего и выходящего пучков достигается за счет использования в поляризаторе двух идентичных монопризм, установленных в нем симметрично плоскости симметрии, перпендикулярной его оси, как показано на фиг. 1г, а при дополнительной экономии материала достигается в предлагаемой соответствующей модификации поляризационной монопризмы, представленной на фиг. 3а и фиг. 4а в вертикальной проекции и на фиг. 3б и 4в в горизонтальной проекции, за счет уменьшения угла поляризатор (его варианты), патент № 2062494 до величины угла поляризатор (его варианты), патент № 2062494 (фиг. 3а) между входной AD и боковой DC и новой боковой DB" (фиг. 3а) гранями, за счет выполнения боковых граней AC" и DB" полированными, за счет многократных отражений от этих граней в монопризме преломленных на входной грани обыкновенных o и необыкновенных e лучей, а также за счет выполнения вполне определенной длины l монопризмы, при которой достигается соосность падающего o + e и выходящего основного o пучков лучей и отклонение от последнего в сторону в вертикальной и горизонтальной плоскостях паразитных лучей поляризатор (его варианты), патент № 2062494

Дополнительная цель достигается также при выполнении монопризмы из кристалла типа каломели Hg2Cl2 аналогичным образом. В этом случае вертикальное сечение монопризмы, представленной на фиг. 4а, имеет форму параллелограмма ABCD со срезанными острыми углами A и C в отличие от равнобедренной трапеции ABCD (фиг. 3а) для монопризмы из исландского шпата. При этом выходящий основной поляризованный пучок лучей o оказывается параллельно смещенным на величину y относительно падающего неполяризованного пучка лучей o + e, а паразитные e-лучи испытывают полное внутреннее отражение в горизонтальной проекции монопризмы (фиг. 4б) не только от боковой, но и от выходной грани DF и поглощаются на противоположной шлифованной и зачерненной боковой грани. В этом случае и отражающую боковую грань целесообразно и проще выполнить также шлифованной и зачерненной, как показано на фиг. 4в. Соосность падающего o + e и выходящего o пучков лучей достигается в этом случае так же, как и на фиг. 1г, за счет использования двух идентичных монопризм, установленных в поляризаторе симметрично по отношению друг к другу во вращаемой оправе, как показано на фиг. 4г.

Более подробное описание, теоретическое обоснование и расчет предлагаемого поляризатора и его модификаций сопровождаются чертежами, на которых изображены: на фиг. 1: а прототип, б аналог, в предлагаемый поляризатор, в котором выходящий основной поляризованный пучок лучей o параллельно смещен относительно падающего неполяризованного пучка лучей o + e, г соосный поляризатор, состоящий из двух идентичных монопризм (б), установленных симметрично относительно плоскости симметрии ss перпендикулярной оси поляризатора, изображенный в уменьшенном масштабе. Поляризаторы изображены для случая их выполнения из кристалла исландского шпата; AD и BC входная и выходная полированные грани; AB и CD боковые шлифовальные грани; ABCD - основания монопризмы; DD"B"B горизонтальная проекция предлагаемой монопризмы (в); Z оптическая ось кристалла, ориентированная в горизонтальной плоскости под углом поляризатор (его варианты), патент № 20624941 к поперечному сечению монопризмы или под углом 90o - поляризатор (его варианты), патент № 20624941 к ее основаниям ABCD в предлагаемой монопризме (в), а в прототипе (а) ориентирована в вертикальной плоскости ABCD и под прямым углом к боковым граням AB и CD; o + e неполяризованные лучи падающего пучка; o, e - преломленные на входной грани AB (а, б) обыкновенный и необыкновенный лучи, расходящиеся в вертикальной плоскости под углом поляризатор (его варианты), патент № 20624944o в монопризме из кристалла исландского шпата, а в горизонтальной плоскости DD"B"B (в) эти лучи расходятся под углом поляризатор (его варианты), патент № 20624946o21", где пунктиром обозначены паразитные необыкновенные лучи e, а в вертикальной плоскости ABCD (а) паразитными лучами являются обыкновенные лучи o, параллельные боковым граням AB и CD, которые на выходе из монопризмы экранируются; на фиг. 2 предлагаемый поляризатор из кристалла исландского шпата, изображенный с необходимыми дополнительными обозначениями более детально, чем на фиг. 1в, с вертикальным 1 и горизонтальным 2 сечениями эллипсоида показателей преломления кристалла, радиусы-векторы соответствующих эллипсов равны показателям преломления: n0, ne обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле; n1 необыкновенного луча L1поляризатор (его варианты), патент № 2062494e1, преломленного на входной грани AD в горизонтальной плоскости (б) с волновой нормалью N1; n2 необыкновенного луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2, отраженного от боковой грани ABCD, с волновой нормалью N2; n0, n3 главные оси эллипса 1 (а); n4 обыкновенного луча L4поляризатор (его варианты), патент № 20624940, отраженного от плоскости DB", показанной пунктиром (а), при углах падения i4 и отражения поляризатор (его варианты), патент № 2062494 его волновой нормали N4 и угле поляризатор (его варианты), патент № 20624944 его отклонения от нее; N нормаль к боковой грани ABCD (б); N1 волновая нормаль луча L1~e1; N2 волновая нормаль луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2; N3 нормаль к боковым граням AB поляризатор (его варианты), патент № 2062494 DC (а); N4 волновая нормаль луча L4поляризатор (его варианты), патент № 20624940"; N5 - нормаль к плоскости DB" (а) параллельной грани DB" (фиг. 3а); поляризатор (его варианты), патент № 20624941 угол между оптической осью кристалла Z и нормалью N (б); поляризатор (его варианты), патент № 20624941 угол отклонения луча L1поляризатор (его варианты), патент № 2062494e1 от его волновой нормали N1 поляризатор (его варианты), патент № 2062494 N в горизонтальной плоскости (б); поляризатор (его варианты), патент № 20624941 угол отклонения луча L1поляризатор (его варианты), патент № 2062494e1 от его волновой нормали N1 в вертикальной плоскости (а); i2 угол отражения волновой нормали N2 луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2 от боковой грани ABCD в горизонтальной плоскости (б); поляризатор (его варианты), патент № 20624942 угол отклонения луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2 от его волновой нормали N2; поляризатор (его варианты), патент № 2062494 угол отклонения отраженного от боковой грани ABCD луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2 от волновой нормали N1 падающего на эту грань луча L1поляризатор (его варианты), патент № 2062494e1; поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 206249420o

угол преломления на выходной грани BC паразитного обыкновенного луча поляризатор (его варианты), патент № 2062494 от направления преломленного основного обыкновенного луча, совпадающего с его волновой нормалью N1 в горизонтальной плоскости (б); d линейная апертура поляризационной монопризмы; d0 d + 2x ширина монопризмы в горизонтальной плоскости; d1 ширина монопризмы в вертикальной плоскости; i4 90o поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 угол падения обыкновенного луча o на обозначенную пунктиром плоскость DB", параллельную плоскости DB" на фиг. 3а; поляризатор (его варианты), патент № 2062494 90o поляризатор (его варианты), патент № 2062494 угол отражения волновой нормали N4 обыкновенного луча L4поляризатор (его варианты), патент № 20624940 от плоскости DB"; поляризатор (его варианты), патент № 20624944 4 угол отклонения луча L4поляризатор (его варианты), патент № 20624940 от его волновой нормали N4; поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494 дополнительные до 90o углы; поляризатор (его варианты), патент № 2062494 угол наклона отраженного луча L4поляризатор (его варианты), патент № 20624940 к отражающей плоскости DB"; Z" вертикальная проекция оптической оси Z кристалла; на фиг. 3 модификация предлагаемого поляризатора из кристалла исландского шпата, обеспечивающая соосность входящего o + e и выходящего основного поляризованного пучка лучей o: а вертикальная проекция монопризмы с многократным отражением основного поляризованного пучка лучей o от ее полированных граней AC" поляризатор (его варианты), патент № 2062494 DB". Пунктиром обозначена оптическая развертка монопризмы с ходом в ней пучка обыкновенных лучей o в области ABCD, соответствующей вертикальной проекции монопризмы, представленной на фиг. 2а, и необыкновенных лучей, обозначенных пунктиром в развертке e2 и на выходе из поляризатор (его варианты), патент № 2062494, где они отклоняются на значительные углы от направления основного пучка лучей o в вертикальной плоскости. Углы поляризатор (его варианты), патент № 2062494, aполяризатор (его варианты), патент № 2062494 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 равны соответствующим углам поляризатор (его варианты), патент № 2062494, aполяризатор (его варианты), патент № 2062494 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 на фиг. 2а, где плоскость DB", обозначенная пунктиром, параллельна плоскости DB" монопризмы на фиг. 3a, Z" вертикальная проекция отрезка оптической оси Z кристалла; б - горизонтальная проекция монопризмы с полированными другими боковыми гранями

основаниями монопризмы ABCD, полностью отражающими падающие на них лучи e1 под углом поляризатор (его варианты), патент № 20624941. Отраженные лучи e2 отклоняются от направления обыкновенных лучей N1 на угол поляризатор (его варианты), патент № 2062494 > поляризатор (его варианты), патент № 20624941; Z" горизонтальная проекция оптической оси Z кристалла; на фиг. 4 модификация предлагаемого поляризатора из кристалла типа каломели Hg2Cl2: a вертикальная проекция монопризмы ABCD, имеющая форму параллелограмма в отличие от трапеции на фиг. 3, и обозначенная пунктиром ее оптическая развертка, в которой сплошными линиями обозначена область хода обыкновенных лучей o пучка EBF"D", соответствующая предлагаемому поляризатору (фиг. 1в) из каломели. Ход необыкновенных лучей в развертке обозначен пунктиром; Z" вертикальная проекция оптической оси Z кристалла; б горизонтальная проекция монопризмы EBF"D", соответствующая фиг. 1в, со шлифованными и зачерненными боковыми гранями, поглощающими необыкновенные лучи, обозначенные пунктиром, как падающие на одну из них, так и полностью внутренне отраженные от выходной грани и падающие на другую противоположную грань; в горизонтальная проекция монопризмы-параллелограмма ABCD со срезанными острыми углами A и C (фиг. 4а); Z" горизонтальная проекция оптической оси Z кристалла; г предлагаемый соосный поляризатор, содержащий две идентичные монопризмы EBF"D", установленные в цилиндрической вращаемой оправке симметрично плоскости симметрии, перпендикулярной оси поляризатора. Обозначения на фиг. 4 аналогичны обозначениям на фиг. 2 и 3 и не требуют специальных пояснений.

Неполяризованный луч o + e (фиг. 1в) падает на входную грань AD под углом Брюстера поляризатор (его варианты), патент № 2062494 для обыкновенного луча в кристалле исландского шпата и после преломления разделяется на обыкновенной o и необыкновенный e лучи, расходящиеся под углом поляризатор (его варианты), патент № 20624944o в вертикальной плоскости ABCD. Угол преломления луча o, следовательно, равен

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

а грани AB и CD выполнены параллельными этому лучу и перпендикулярно плоскости его падения вертикальной плоскости ABCD. При этом острый угол параллелограмма

ADC = ABC = 90поляризатор (его варианты), патент № 2062494-поляризатор (его варианты), патент № 2062494 = arctg no

Через выходную грань BC луч o выходит параллельно падающему лучу o + e, но со смещением вдвое меньше, чем в пространстве (а). Необыкновенный же луч e преломляется в вертикальной плоскости ABCD на входной грани AD под другим углом

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

и отклоняется от луча o на угол при поляризатор (его варианты), патент № 2062494 0,63 мк

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

В горизонтальной же плоскости луч e отклоняется от луча o на больший угол

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

где угол ориентирован оптической оси Z кристалла поляризатор (его варианты), патент № 20624941 45o23", при котором плоскость DD" поперечного сечения монопризмы ориентирована параллельно плоскостям спайности кристалла (см. книгу: Белянкин Д.С, Петров В.П. Кристаллооптика. М. Госгеолиздат, 1951, с.32). Падая под углом поляризатор (его варианты), патент № 20624941 на боковую полированную грань ABCD, луч e испытывает полное внутреннее отражение (ПВО) и далее падает на выходную грань BC. При этом отраженный луч e отклоняется от луча o в горизонтальной плоскости на угол поляризатор (его варианты), патент № 2062494 ~ 6,85поляризатор (его варианты), патент № 2062494 при поляризатор (его варианты), патент № 2062494 0,63 мк, который определяется следующим образом при использовании более детального по сравнению с фиг. 1в изображения монопризмы на фиг. 2, где показаны вертикальное 1 и горизонтальное 2 сечения эллипсоида показателей преломления кристалла при ориентировке его оптической оси Z в горизонтальной плоскости под углом g1 45o23" к нормали N отражающей боковой грани ABCD. Радиусы-векторы эллипсов 1 и 2 равны показателям преломления:

n0, ne обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле; n1 преломленного на входной грани AD луча L1поляризатор (его варианты), патент № 2062494e1 с волновой нормалью N1 и углом поляризатор (его варианты), патент № 20624941 между ними; n2 отраженного от боковой грани ABCD луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2 с волновой нормалью N2 и углом поляризатор (его варианты), патент № 20624942 между ними; n3поляризатор (его варианты), патент № 2062494n1 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494N1; n4 отраженного от плоскости DB", указанной пунктиром в вертикальной проекции (фиг. 2а), обыкновенного луча o. Эта плоскость параллельна грани DB" на фиг. 3а, на котором изображена соответствующая модификация монопризмы и о которой пойдет речь в дальнейшем.

Угол падения нормали N1 луча L1поляризатор (его варианты), патент № 2062494e1 на боковую грань ABCD равен L1 90o. Угол отражения нормали N2 луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2 связан с углом падения L1 90o знаком отражения в анизотропном кристалле

n2 sin i2 n1 sin i1 n1

где n1, n2 и i2 неизвестные величины, которые связаны соотношениями (см. упомянутую книгу и фиг. 2) при заданном угле поляризатор (его варианты), патент № 20624941 и показателях преломления кристалла n0 и ne

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

из которых следуют два уравнения

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

из решения которых определяются неизвестные величины поляризатор (его варианты), патент № 20624942, n2 и i2. Далее по аналогичной для поляризатор (его варианты), патент № 20624941 формуле определяется угол

поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и, согласно фиг. 2, угол поляризатор (его варианты), патент № 2062494 при l 0,63 мк

поляризатор (его варианты), патент № 2062494 = 90поляризатор (его варианты), патент № 2062494(i2+поляризатор (его варианты), патент № 20624942) ~ 6,85поляризатор (его варианты), патент № 2062494 > поляризатор (его варианты), патент № 20624941= 6,21поляризатор (его варианты), патент № 2062494

Если выполнять ширину d0 монопризмы равной линейной апертуре поляризатора d при длине ее боковых граней

поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и при длине монопризмы

l1 AB + d поляризатор (его варианты), патент № 2062494 10,2d,

то вследствие того, что поляризатор (его варианты), патент № 2062494 > поляризатор (его варианты), патент № 20624941, крайний луч e2 пучка, отраженный от противоположной грани, выйдет через выходную грань BC в горизонтальной плоскости в направлении основного пучка o-лучей и частично, т.е. на краю его деполяризует. Чтобы избежать этого, ширина монопризмы в горизонтальной плоскости должна быть выполнена равной d0 d + 2x,

где величина x определена из соответствующего расчета, который ввиду его элементарности мы не проводим

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

Отраженная нормаль N2 луча L2поляризатор (его варианты), патент № 2062494e2 падает на выходную грань под углом паления в горизонтальной плоскости (см. фиг 2б)

i3 90o i2

и выходит из выходной грани параллельно лучам поляризатор (его варианты), патент № 2062494 в горизонтальной плоскости под углом преломления

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

Ширина монопризмы в вертикальной ее проекции

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

При выполнении предлагаемой поляризационной монопризмы (фиг. 1в) из кристалла типа каломели Hg2Cl2, обладающей уникально большим двупреломлением

поляризатор (его варианты), патент № 2062494n ne no 2,621 1,962 0,659

и светопропускание в видимой и ИК-областях спектра до поляризатор (его варианты), патент № 206249420 мк ее относительная длина существенно сокращается при поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494 0,63 мк.

l1/d 3,4 + 1 4,4.

Из-за большого показателя преломления n0поляризатор (его варианты), патент № 2062494 1,962 потери на отражение от входной и выходной граней при нормальном падении на них основного обыкновенного луча в соответствующем аналоге (фиг. 1б) достигает величины

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

а в предлагаемой монопризме (фиг. 1в) они полностью исключаются, и, кроме этого, как и в аналоге, паразитные необыкновенные лучи испытывают полное внутреннее отражение от выходной грани BC и поглощаются на боковых гранях основаниях монопризмы ABCD, которые в этом случае нет необходимости выполнять полированными, а достаточно зачернить их шлифованные плоскости, как показано на фиг. 4б.

Результаты расчетов по приведенным выше формулам конструктивных параметров для двух рассмотренных примеров выполнения предлагаемой поляризационной монопризмы сведены в табл. 1.

Рассмотрение модификации предлагаемой поляризационной монопризмы для облегчения его понимания начнем с рассчитанного конкретного примера ее выполнения из кристалла исландского шпата, представленного на фиг. 3. Вывод же формул для расчета ее параметров произведем для общего случая, т.е. для любого другого кристалла, и применим их для конкретных примеров ее выполнения из кристаллов исландского шпата и каломели.

Основания монопризмы из исландского шпата, представленной на фиг. 3, выполнены в форме равнобедренной трапеции AC"B"D с острым углом поляризатор (его варианты), патент № 2062494 отличающимся от острого угла ADC = 90поляризатор (его варианты), патент № 2062494-поляризатор (его варианты), патент № 2062494 = arctgn0 ранее рассмотренной монопризмы, представленной на фиг. 1в и фиг. 2. В монопризме AC"B"D обыкновенные o и необыкновенные e лучи после их преломления на входной грани AD испытывают пятикратное полное внутреннее отражение в вертикальной плоскости (фиг. 3а) от боковых полированных граней AS" и B"C, где показан ход только основных обыкновенных лучей o, а необыкновенных e не показан, чтобы не затемнять ими рисунка. В оптической же развертке монопризмы, изображенной пунктиром, показан ход o лучей сплошными линиями, а e лучей пунктиром.

По ходу лучей в монопризме и ее развертке видно, что пучок o лучей выходит через ее выходную грань C"B"поляризатор (его варианты), патент № 2062494CB соосно падающему пучку лучей o + e, а пучок e" лучей в развертке разделяется на несколько частей на выходе через выходную грань C"B", одна из которых поляризатор (его варианты), патент № 2062494 в вертикальной плоскости (фиг. 3а) не отклоняется от основного пучка o лучей, а другие поляризатор (его варианты), патент № 2062494 - отклоняются на значительные углы, а в горизонтальной плоскости (фиг. 3б) все эти части пучка поляризатор (его варианты), патент № 2062494 лучей отклоняются в сторону от основного пучка o лучей на угол поляризатор (его варианты), патент № 2062494 поляризатор (его варианты), патент № 206249420o. Отклоненные поляризатор (его варианты), патент № 2062494 лучи при необходимости могут быть перекрыты диафрагмой, пропускающей только пучок o лучей.

Для расчета хода o лучей и параметров монопризмы (фиг. 3) на фиг. 2а показано дополнительно сечение эллипсоида показателей преломления кристалла в вертикальной плоскости, где пунктиром обозначена плоскость DB", параллельная грани DB" на фиг. 3а монопризмы. Обыкновенный луч o, преломленный на входной грани AD и совпадающий с его волновой нормалью N1, падает на эту плоскость DB" под углом падения i4 90o поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 с показателем преломления no. Угол отражения волновой нормали N4 луча L4 поляризатор (его варианты), патент № 2062494, а сам луч L4 с показателем преломления n4 отклоняется от его волновой нормали N4 на угол поляризатор (его варианты), патент № 20624944 и образует угол с плоскостью DB"

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

В этом случае из закона отражения o луча от плоскости DB" поляризатор (его варианты), патент № 2062494 или поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и зависимости неизвестного показателя преломления n4 от неизвестного угла поляризатор (его варианты), патент № 2062494 следуют два уровня

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

где

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

из которых определяются неизвестные величины n4 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494, а угол поляризатор (его варианты), патент № 20624944 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 из соотношений

поляризатор (его варианты), патент № 2062494 поляризатор (его варианты), патент № 2062494

Следовательно, падающий и отраженный от грани DB" монопризмы AC"B"D (фиг. 3а) o лучи образуют разные поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 > поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 с этой гранью. Их ход построен в монопризме и в ее развертке в области ABCD, где пунктиром обозначены также и необыкновенные e2 лучи и поляризатор (его варианты), патент № 2062494 лучи, выходящие из выходной грани монопризмы.

Луч o испытывает в монопризме AC"B"D целое число N 5 отражений и выходит соосно падающему лучом o + e1 при определенной длине ее грани DB" l, которая определяется из условий, следующих из сравнения фиг. 2 и фиг. 3, когда N целое число, в общем случае неизвестное и определяемое из результатов предварительного расчета углов поляризатор (его варианты), патент № 2062494, aполяризатор (его варианты), патент № 2062494 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 для выбранного конкретного кристалла.

С одной стороны, длина грани l DB" (фиг. 3а) в общем случае, т.е. не для рассматриваемой монопризмы из исландского шпата, зависит от целого четного числа N или нечетного числа N" отражений осевого луча пучка обыкновенных лучей от боковых граней AC" и DB" монопризмы.

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

Проекция lo ломаной AB в оптической развертке монопризмы на направление обыкновенного луча o согласно фиг. 3а выражается следующим образом для N и N":

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

С другой стороны, вычисленная длина большой грани AB соответствующего параллелограмма (фиг. 2а и 3а) должна быть больше или равна ранее определенной длины большой грани AB = d ctgполяризатор (его варианты), патент № 20624941 для параллелограмма на фиг. 1в, чтобы не вышла часть паразитного пучка лучей поляризатор (его варианты), патент № 2062494 через выходную грань C"B" монопризмы (фиг. 3а) по направлению и с края основного пучка лучей o и не смешалась с ним, т.е. не деполяризировала бы его. Соответствующее условие выражается неравенством

l0поляризатор (его варианты), патент № 2062494 d ctgполяризатор (его варианты), патент № 20624941

Подставляя в левую часть этого неравенства значение lo (А), преобразуем его к следующем виду для четного N и нечетного N" целевого числа

поляризатор (его варианты), патент № 2062494 поляризатор (его варианты), патент № 2062494

В зависимости от конкретного кристалла, т.е. от его показателей преломления no и ne, из этих неравенств определяется целое число N или N" отражений в предлагаемой модификации поляризационной монопризмы при соответствующем предварительном расчете ее параметров: поляризатор (его варианты), патент № 20624941, поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494 и поляризатор (его варианты), патент № 2062494поляризатор (его варианты), патент № 2062494.

Далее определяется разность

поляризатор (его варианты), патент № 2062494l = [l0(N)-ctgполяризатор (его варианты), патент № 20624941]d

и соответствующее увеличение расстояния d0 между основаниями монопризмы на величину

поляризатор (его варианты), патент № 2062494d = d0-d = 2x = 2поляризатор (его варианты), патент № 2062494lполяризатор (его варианты), патент № 2062494tgполяризатор (его варианты), патент № 2062494

и отношение

поляризатор (его варианты), патент № 2062494

В рассмотренных примерах выполнения модификации поляризационной монопризмы таким образом определено число N" 5 при использовании кристалла исландского шпата и N 2 для кристалла каломели, при которых основание монопризмы обрело форму равнобедренной трапеции AC"B"D в первом случае (фиг. 3а) и форму параллелограмма ABCD с фасками на острых углах A и C во втором (фиг. 4а).

Таким образом могут быть рассчитаны соответствующие монопризмы из других одноосных кристаллов.

Для рассмотренных двух примеров рассчитаны следующие конструктивные параметры соответствующих модификаций предлагаемой монопризмы для поляризатор (его варианты), патент № 2062494 0,6328 мк (см. табл. 2). ТТТ1

Класс G02B5/30 поляризующие

поляризационная пленка и способ ее получения -  патент 2520938 (27.06.2014)
слоистый материал для многослойного стекла -  патент 2502097 (20.12.2013)
поляризационные пленки для видимого диапазона спектра с наноструктурированной поверхностью на основе углеродных нанотрубок и нановолокон -  патент 2498373 (10.11.2013)
система преобразования поляризации и способ стереоскопической проекции -  патент 2488856 (27.07.2013)
адаптивный поляризационный противослепящий фильтр (аппф) -  патент 2464596 (20.10.2012)
оптический вентиль с компенсацией термонаведенной деполяризации для лазеров большой мощности -  патент 2458374 (10.08.2012)
пленка замедления, способ ее изготовления и дисплей -  патент 2445655 (20.03.2012)
поляризационная призма -  патент 2445654 (20.03.2012)
камера трехмерного изображения с фотомодулятором -  патент 2431876 (20.10.2011)
преобразователь поляризации лазерного излучения -  патент 2428725 (10.09.2011)
Наверх