Поляризационная монопризма

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет увеличить угловое поле зрения устр-ва. Монопризма I выполнена из одноосного кристалла, оптическая ось которого ориентирована перпендикулярно ребрам монопризмы I и под углом к ее в.ходной грани 2. Показатель, преломления необыкновенного луча в кристалле превьппает показатель преломления обыкновенного луча. Перед входной гранью 2 монопризмы 1 под углами к ней и параллельно ее ребрам размен1ены зеркала 8, 9, обеспечивающие соосность входящего и выходя- niero пучков. I з. п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU» 42057

15ц 4 Q 2 В 5 30 5 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Рог. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 I ) 4168183/24-10 (22) 25.12.86 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (71) Институт кристаллографии. им. А. В. Шубникова (72) Честмир Барба, Ярослав Трнка (CS), В. А. Шамбуров, Б. Н. Гречушников, 3. Б. Перекалина, Е. А. Евдищенко и А. И. Вислобоков (SU) (53) 535.824.4 (088.8) (56) Оптико-механическая промышленность.

1968, № 3, с. 5.

Crystal Research and Technology. V. l7, 1982, № 4, р. 431 — 438. (54) ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ МОНОПРИЗМА (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет увеличить угловое поле зрения устр-ва. Монопризма 1 выполнена из одноосного кристалла, оптическая ось которого ориентирована перпендикулярно ребрам монопризмы 1 и под углом к ее входной грани 2. Показатель преломления необыкновенного луча в кристалле превьппает показатель преломления обыкновенного луча. Перед входной гранью 2 монопрпзмы 1 под углями к ней и параллельно ее ребрам размещены зеркала 8, 9, обеспечивающие соосность входящего и выходящего пучков. з. и. ф-лы, 2 ил.

1420578

Pt ° arcsin(— — - ) — угол преломления осекн О,— й) х вого луча 6 наклонного параллельного полевого х пучка на входной грани 2;

4=р,=arctgn, — угол падения луча 7 центрального светового о пччка на входную грань 2; р=р,— аrcsin{n,sin(а,+4/в

Изобретение относится к поляризацион ным элементам поляризационо-оптически систем и приборов, а именно к поляриза ционным монопризмам из двупреломляющи кристаллов.

Цель изобретения — увеличение угловог поля зрения монопризмы, а также обеспе чение соосности выходящего и входящег пучков.

На фиг. 1 схематически представлен предлагаемая поляризационная монопризма )0 с ходом лучей, главное сечение; на фиг. 2— конструкция устройства, обеспечивающего соосность выходящего и входящего пучков.

Поляризационная монопризма 1, отклоняющая поляризованный световой пучок на прямой угол относительно направления входящего неполяризованного пучка и обладающая минимальными потерями на отражение, выполнена из одноосного кристалла с показателем преломления необыкновенного луча большим, чем показатель преломления обыкновенного луча, например, из кристалла каломели Hg2CI2 и ограничена соседними входной 2 и выходной 3 преломляющими, отражающей 4 и нерабочей 5 гранями.

При этом оптическая ось Z кристалла ориентирована перпендикулярно к ребрам призмы 1 и под углом а,=arctg (- -) к ее входной и, грани 2, а углы между гранями призмы и их ширина определяются в соответствии с соотношениями:

А =90 — а,+4„ В =а,+i 2e,C=90 — а0, d. В D cosset

А>> — .

sinn,; AB cos(B — ф)

25 Поляризационная монопризма может быть дополнительно снабжена двумя зеркалами 8 и 9, установленными перед входной гранью 2 призмы 1 параллельно ее ребрам под углами (67,5 — а,) и (112,5 — а,) к указанной входной грани. При этом элементы 8, 30 9, 1 закреплены в корпусе 10, установленном с возможностью вращения вокруг общей оси входящего и выходящего пучков.

Для пояснения работы монопризмы рассмотрим ход осевого луча 7 центрального неполяризованного пучка, падающего на входную грань 2 призмы 1 под углом Брюс тера il P,=arctgn, при ориентировке оптической оси Z кристалла с n,)n0 перпендикулярно преломленному необыкновенному лучу EG с углом преломления 1,— — 90 — р,=

=а,. Обыкновенный луч, изображенный пунктиром на фиг. 1, преломляется на входной грани 2 с другим углом преломления

il0 — arcsin(sing,/n0)=arcs n(cosn,/n0), т. е. отклоняется от необыкновенного луча E G на угол Ail=tt0 — — it,. Углы падения на отражающую грань 4 этих лучей, расходящихся ./ . / под углом ALn разные: 4, и 40 — — 4,— Лсь При условии i2,+i2,=90 отраженный луч GF становится обыкновенным и угол падения 4е необыкновенного луча EG определяется из

5р закона двулучеотражения

LteStIl t2е=ll0SlnL2e= — lt0cOSl2e, (1)

4е=arctg (— ), !е

С0 );

AB cos(B — pl )cos с > >> > >> — > —.>>:>.

A В cos(B — $ t)cosy0 где А и В

y0=arcsin (— )

1 е

Вследствие того, что углы отражения

55 лучей разные: 40=40=4е — A.l, 4/= " — t2e, угол расходимости после их отражения от грани 4 увеличивается и становится равным:

ЛL2= 2е — >20=90 — 2L2 — +8 !. (2) — углы, образуемые входной гранью 2 с выходной 3 и отражающей 4 гранями, соответственно;

С вЂ” угол между выходной 3 и нерабочей 5 гранями;

АВ, В0, CD, АС вЂ” ширина входной 2, отражающей 4, нерабочей

5 и выходной 3 граней соответственно; я,=arctg (— ) — угол, дополнительный до

i е4

90 к углу Брюстера для необыкновенного луча е; — угол полного внутреннего отражения обыкновенного луча 0;

4е=arctg(— ) — угол падения необыкноТ, венного луча EG на отражающую грань 4;

4е=arctg j — — — угол падения необыксов 21 о- э я новенного луча GF «a выходную грань 3; — а Гсз!п(сов(4,— lp0+L0)) } 1е угол отклонения луча 6 наклонного параллельного пучка от осевого луча 7 центрального пучка на входной грани 2; л0, и, — обыкновенный и необыквенный показатели преломления кристалла;

d — входная апертура призмы (ширина/диаметр) входящего светового пучка.

Формула изобретения

142057

Углы их падения на выходную грань 3 определяются из условий перпендикулярности входящего 7 и выходящего 11 лучей, а также падающего EG и отраженного GF лучей на отражающей грани 4, из которых следует очевидное равенство углов отклонения у и у преломленных лучей на входной 2 и выходной 3 гранях от падающих на них лучей у=/1 i ce=90 2ае=у =13е Узе.

С учетом этого равенства из закона преломления луча GF на выходной грани !О

n<,яп4,=sining, определяются

i3,=arctg(2 — ); 4,=arcsin(nosini3,) яо- s452hq и с учетом равенства (2)

iso=is,— 4; ioo=arcsin(nosin4o). (4)

Следовательно, в соответствии с (4) и (3) угол расходимости поляризованных лучей 11 и 12, выходящих из призмы, равен

Лсз=1з.— (go (5)

Из рассмотрения хода наклонных к цент- 20 ральному осевому лучу 7 осевых лучей б и 13 полевых параллельных пучков легко заметить, что предельные углы их наклона

0, р определяются при заданных O(90 — — i):à„P (90 — з. из расчетов хода луча

13 в прямом и луча 6 в обратном ходе. При этом

0 =1зе агсз!п)прэ!п(4е 4е+

+arcsin(» э1п(а,+4,— р,.))), (6) о

4 талла каломели простирается от видимой в инфракрасную до длины волны -20 мк.

1. Поляризационная монопризма, отклоняющая световой пучок на прямой угол, выполненная из одноосного кристалла с необыкновенным показателем преломления больше обыкновенного, ограниченная соседними входной и выходной преломляющими, отражающей и нерабочей гранями, отличающаяся тем, что, с целью увеличения углового поля зрения, оптическая ось кристалла ориентирована перпендикулярно ребрам призмы

1 и под углом а;-агс1р(— ) к ее входной грани, иe а углы между гранями призмы и их ширина определяются в соответствии с соотношениями

А=90 — а,+4;; В=а;+4.; C=90 — q o,.

А В . сОЯЗф ям, АВ ea(&-ó, ) где А и  — углы, образуемые входной гранью с выходной и отражающей гранями соответственно;

С вЂ” угол между выходной и нерабочей гранями; а,, — arctg (-л-);

>е

yo — arcsin (- — );

+o

i >e — a rctg (— ); не

35 — arcs>n (— — ).

1 зсмй -p)

40 е

= arctgn,.;

= P,— a resin, n,.sin(а,,-+ „„ а выражение для р было указано.

Пример. Для конкретного примера выполнения поляризационной монопризмы из кристалла каломели Hg C1 с n,=2,621; no=

=1,962 по приведенным формулам для определения А, В, С, АВ, BD, CD 1 АС, а также (! — 6) вычислены параметры и соотношения:

1 =69,12, i,— — а,=-22,88, i)o=28,44, Ai i =-7,56 ;

4.=36,82 ; 4.=53,18, 4о=4о=29,26,,Я=23,92, 4.=29,92, 4.= 78, 16, lзо= б, 4з= 1 1,83, Жз=бб,33, А=99,04; В=57,70, С=59,36, р=2,61; P =11,84 ; 0=20,88, 0 =14,30, AS AB АВ )18

0 3565. ЬО=-1 176. Ac= 233 Са0 61

В монопризме из кристалла каломели начальный угол расходимости ортогонально поляризованных лучей «о» и «е» И =7,56 .

Он существенно возрастает до величины

Л4=23,92 после отражения от отражающей грани и в еще более значительной степени увеличивается после преломления их на выходной грани Лб=66,33, что обеспечивает большое угловое поле зрения призмы на входе р+0=23,49 и на выходе P +О =

=26,17 . Область светопропускания крис1з — arctg (— — — — );

c0s 2d,е o- и Ые — a resin (c0s(4,— go ç,)) ) п и и,.— обы кновенный и необыкновенный показатели преломления кристалла;

d — входная апертура призмы.

2. Монопризма -по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения соосности выходящего и входящего пучков, она дополнительно снабжена двумя зеркалами, установленными перед входной гранью призмы параллельно ее ребрам под углами (67,5 — — а,) и (112,5 — а,.) к указанной входной грани.

1420578

12

Составитель В. Кравченко

Редактор С. Лисина Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 4328 53 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4