Оптический фильтр

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет распирить функциональные возможности путем выделения либо одной, либо двух длин волн. Фильтр содержит рас- i поло}кенную между скрещенными поляризаторами 1 и 2 плоскопараллельную пластинку 3, вырезанную из кристалла симметрии 42 m под углом 35 к плоскости (100). Пластинка 3 установлена с возможностью разворота на угол 31° вокруг оптической оси А кристалла в направлении часовой стрелки в правой системе координат, совпадающей -с его кристаллографическими осями. После прохождения пластинки 3 плоскость поляризации излучения, падающего нормально на поверхность фильтра, будет пара.плельной направлению поляризации поляризатора.2, 3 кл.

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН (19} (И} (gI} 4 G 02 В 5/30

1 у >. с ° s- — tFj Ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРы ий (.21) 3875689/24-10 (22) 01.04.85 (46) 15,01.87. Бюл. Р 2 (71) Ужгородский государственный университет (72) Л.M.Сусликов, З.П,Гадьмаши и В.IO.Ñëèâêà (53) 535.345.6(088.8) (56) Зайдель А.Н,, Островская Г,В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. M. Наука, 1972, с. 242-246.

Патент франции Ф 2336692, кл. 0 02 В 5/30, опублик. 1977. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет распарить функциональные возможностй путем выделения либо одной, либо двух длин волн. Фильтр содержит рас-: положенную между скрещенными поляризаторами 1 и 2 плоскопараллельную пластинку 3, вырезанную из кристала ла симметрии 42 гп под углом 35 к плоскости (100). Пластинка 3 установлена с возможностью разворота на угол 31 вокруг оптической оси 4 кристалла в направлении часовой стрелки в гравой системе координат, совпадающей с его кристаллографическими осями. После прохождения пластинки 3 плоскость поляризации излучения, падающего нормально на поверхность фильтра, будет параллельной направлению поляризации поляризатора .2. ч э нл.

1 283684

50 а=2/О, 684 P., 2 !1 cog 2(Q++ )

Лп (Л,О,0) 2

Sin — 1+

cog 2Q coз Р 6 n (Л, O,O) cog 2 (Ч - ip ) ТУЧ Ч) =

4 (Л 00)

1+ (h 00) cog 2(9+9 ) 1

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах, предназначенных для монохроматиэации падающего излучения, селекции света определенной длины волны, в квантовой электронике, астрофизике, космических системах связи, в устройствах контроля чистоты окружающей среды и в других областях прикладной оптики, где требуется получение излучения высокой степени монохроматиэации °

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем выделения либо одной, либо двух длин волн.

На фиг. 1 представлена оптическая схема фильтра; на фиг. 2 и 3 — спектры его пропускания при двух различных положениях кристаллической пластинки

Оптический фильтр состоит из двух скрещенных поляризаторов 1, 2 и расположенной между ними плоскопараллельной пластинки 3, вырезанной из двулучепреломляющего .гиротропного кристалла симметрии 42 in параллельно его оптической оси и под углом Ч =35 к плоскости (100) кристалла, имеющего изотропную точку, Оптическая ось пластинки 3 ориентирована параллельно направлению поляризации одного из поляризаторов 1,2.

Пластинка 3 установлена с возможнои стью разворота на угол Ч =31 вокруг оптической оси 4 кристалла н направлении часовой стрелки в праной системе координат, совпадающей с его кристаллографическими осями, иэ положения (М =0 ), при котором пластинка 3 параллельна поляризаторам 1„2, Толщина d пластинки 3 определяется из соотношения где Ч - угол в плоскости (001) между направлением, определяемым углом М и направлением распространения излучения; где P — величина удельного вращения о плоскости поляризации излучения с длиной волны,, н кристаллогра1ическом направлении (.100, Работа фильтра заключается н следующем.

Излучение, падающее нормально на поверхность фильтра.(4=0 ), проходит через поляризатор 1. После его прохождения оно становится поляризованным параллельно направлению поляризации этого элемента, Поскольку угловая зависимость величины удельного вращения в плоскости (001) кристалла симметрии 42 m описывается вы- ражением

1(1, Ч)=5.()-..2×, где Л вЂ” длина нолны излучения;

Ч вЂ” угол между кристаллографической осью (100 ) направлением луча света в плоскости (001), а толщина а пластинки 3 — выражени- . ем (.1), на длине волны Л обеспечи вается поворот плоскости поляриза3 ции на угол — т.е. после прохож2 дения этой пластинки плоскость поляризации излучения с длиной волны Л, окажется параллельной направлению поляризатора 2. Поэтому излучение

35 этой длины волны будет пропущено элементом 2.

Изменение величины пропускания

40 фильтра, построенного на кристалле, вырезанном под,некоторым углом ЧГ к плоскости (100), в зависимости от угла падения Чизлучения на поверхность фильтра описывается выражением (1 )- величина линейного двулучеьк(,о,0) преломления кристалла н направлении (100 ) при нормальном падении излучения на

1283684

=) -0,685 ,1. р

+0,685 р а,!! о! (6) 10

Ч -аl 0 S ln ) -а----а 1 (4)

nl,,) -! где п() — показатель преломления кристалла на длине волныл, Иэ соотношения (3) так же как и иэ выражений (1) и (2) следует, что пропускание системы 1-3-2 на дли1 не волны )!, равно

Т(Л, 35,0)=sin — =1, А,р, =0,490 -- -- - /2 l! g (7) В то же время для излучения с длинами волн, отличными от ), возни- 25 кает линейное двулучепреломЛение кристалла, которое приводит к резко-му уменьшению пропускания системы

1-3-2 в спектральной области вне изотропной точки. Полуширина аh,!2 30 выделяемого системой 1-3-2 спектрального контура, т ° е. селективность фильтра, равна ,1,р, О =0,55

ll2 (5)

dan где Ы =(---) — скорость изменения двуа лучепреломления 4п при прохождении через ф -3 о

Она в 2,92 раза превьппает селектив- 40 ность фильтра, совпадающего с прототипом, 45

55 формулаизобретения кристалл, т.е. при =0 и +=0;

g () O ) — величина пиркулярного двулучепреломления кристалла при <=0 и 1 =О.

При этом угол Ч определяет направление распространения излучения внутри кристалла. Он выражается через соответствующий угол падения излучения на фильтр как

При повороте. пластинки 3 на угол =31 вокруг оптической оси 4 кристалла в направлении движения часовой стрелки в правой системе координат, связанной с осями кристалла, пропускание системы 1-3-2 на длине волны будет равно а

Т() 35,31 )=siA =.О, Анализ спек тральной характеристики фильтра показывает, что при этом система 1-3-2 выделяет излучение с длинами волн h и ), спектральное

1 2 положение которых определяется выражением

Поляризаторы и 2 при этом могут находиться либо в прежнем положении, либо быть повернутыми на угол о1о

3 в том же направлении, что и пластинка 3.

Полуширина й1 (гкаждой из двух выделяемых л нии ня выходе поляри затора 2 равна

Выражение (7) определяет селективнасть фильтра, которая в 3,26 раза превышает селективность фильтра, совпадающего с прототипом.

Пример. Рассмотрим оптический фильтр, состоящий из двух скрещенных поляризаторов и расположенной между ними плоскопараллельной кристаллической пластинки, вырезанной параллельно оптической оси под углам 4l 35 к плоскости (100) из монокристалла тиогаллата серебра

Ак;ОаГ . Тиогаллат серебра — одноос " 2 ный гиротропныц кристалл симметрии 42 m характеризующийся следующими параметрами: $, =4974 Л,р, =«522 град/мм, d =!,87 10 " Х . Толщина кристаллической пластинки составляет d=

=0,504 мм. Указанный фильтр выделяет при нормальном падении излучения на поверхность кристаллической пластинки спектральную линию, локализованную на длине волны I,=4974 А

Палуширина выделяемой линии или селективность фильтра íà ), составляет Ь) „ =4,2 А, При повороте кристал" лической пластинки или всего фильтра на угол <р =31 вокруг оптической оси кристалла в направлении, совпадающем с направлением движения часовой стрелки в правой системе координат, связанной с осями кристалла, фильтр выделяет две спектральные линии, локализованные,иа длинах волн 1 =4969 A u f =4979 A Полуптирина каждой линии или селективность фильтра по каждой из линий,co гласно (7), составляет Ы =3,8 Х.

1!2

Оптический фильтр, содержащий два скрещенных поляризатора и распо83б84

12 на с возможностью разворота на угол

31 вокруг оптической оси кристалла в направлении часовой стрелки в правой системе координат, совпадаю-. щей с его кристаллографическими осями, причем толщина d пластинки определяется из соотношения

Р-3f

Составитель В.Кравченко

Редактор М,Бандура Техред В.Кадар Корректор С.Шекмар

Заказ 7435/44

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ложенную между ними плоскопараллельную пластинку, установленную парал-, лельно поляризаторам и вырезанную из двулучепреломляющего гиротропного кристалла с изотрогной точкой параллельно его оптической оси, которая в свою очередь ориентирована параллельно направлению поляризации одного нз поляризаторов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выделения либо одной, либо двух длин .волн, плоско-, параллельная пластинка вырезана из кристалла симметрии 42 т под углом

35 к плоскости (100) и установлеа=И0, ЬВ4Р,, где P — величина удельного вращения о плоскости поляризации излучения с длиной волны изотропной точки кристалла в кристаллографическом направлении 11001.