Поляризатор света
Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет снизить -световые потери и материалоемкость поляризатора, а также повысить его технологичность. Поляризатор содержит призму 1 в виде клина, главное сечение которого вьшолнено в виде трапеции. Большая ось эллипсоида по.казателей преломления кристалла призмы 1 ориентирована параллельно ее ребрам, а малая ось - под углами к входной 2 и выходной 3 граням призмы 1. Малая нерабочая грань 5 призмы 1, проходящая через малое основание трапеции, ориентирована под определенным углом k его входной грани 2. Падающий на грань 2 осевой луч светового пучка разделяется после преломления на обыкновенный и необыкновенный лучи. 1 з.п. ф-лы, 2 нл.
ССИОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1425566 А1 (51)4 С 02 В 5 30
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСХДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4166506/24-10 (22) 25.12.86 (46) 23.09.88. Бюл. У 35 (71) Институт кристаллографии им.А.В.Шубникова (72) В.А.Шамбуров (53) 535.824.4 (088.8) (56) Шерклифф. У. Поляризованный свет. — M.: Мир, 1967, с.96-98.
Там же, с.99. (54) ПОЛЯРИЗАТОР СВЕТА (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет снизить световые потери и материалоемкость поляризатора, а также повысить его технологичность. Поляризатор содержит призму 1 в виде клина, главное сечение которого выполнено в виде трапеции. Большая ось эллипсоида показателей преломления кристалла призмы 1 ориентирована параллельно ее ребрам, а малая ось - под углами к входной 2 и выходной 3 граням призмы 1. Малая нерабочая грань 5 призмы 1, проходящая через малое основание трапеции, ориентирована под определенным углом к его входной грани 2. Падающий на грань 2 осевой луч светового пучка разделяется после преломления на обыкновенный и необыкновенный лучи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
142S566
Изобретение относится к оптическим элементам поляризационно-оптических систем и приборов, а точнее к поляризаторам светового пучка.
Цель изобретения — снижение свето5 вых потерь и материалоемкости„ а также повьппение технологичности и обеспечение полной -соосности входящего неполяризованного и выходящего поляризованного пучков.
На фиг.1 представлена схема выполнения поляризатора при n ) п,„ например, иэ каломели, где n и и показатели преломления кристалла для необыкновенного и обыкновенного лу.чей соответственно; на фиг.2 — то же,,при n, пе, например, иэ исландского, шпата.
Поляризатор света содержит призму
1, выполненную в виде клина из двулу. чепреломляющего кристалла, ограничен ного входной 2 и выходной 3 полированными гранями. Главное сечение призмы — клина 1 выполнено в виде 25, трапеции. Большая ось эллипсоида по1 ,;казателей преломления кристалла ори-! ,.ентирована параллельно ребрам приз}.» и
arcsin (— -) — arcsin (— - ) ((а и . ()
9 и> 1+и р
1 h nJ,cos ()
d de}, cos( d — световая апертура поляризатора; h — минимальная толщина клина 1 в,направлении, перпенди21т э п}}" 2пр 1 1 дпр cnsIc(y+)") Д + р др При этом центром симметрии призмклиньев 1 и 6 является точка с пересечения осевого луча пучка, выходящего из клина 1, с оптической осьв 4 поляризатора. Поляризатор работает следующим образом. Осевой луч неполяризованного светового пучка o+e (фиг.1), падающий на входную грань 2 первого клина 1 под углом Брюстера для обыкновенного,: луча о, равным х„"Jo90 - ;-агсйд пру о 55 разделяется после его преломления на этой грани на расходящиеся обыкновенный - о и необыкновенный — е лумы — клина 1, а полая - под углами p II (p+Q к входной 2 и выходной 3 граням клина 1 соответственно, где a(p= arctg (- — ), — угол между и> входной 2 и выходной 3 гранями призмы-клина 1, np, — малый показатель преломления кристалла. В случае, когда п ) и„, - п,, и и р= .р а оптическая ось крйсталла Z совпадает с большей осью эллипсоида показателей преломления кристалла (фиг.1). В другом случае, при п,> и и, -n ss =n и .ср= „ а оптическая ось кристалла Z совпадает с малой осью указанного эллипсоида (фиг,2). Входная 2 и выходная 3 грани клина 1 составляют с оптической осью 4 поляризатора углыо(и («р-g) соответственно. Малая нерабочая грань 5 призмы-клина 1, проходящая через малое основание трапеции, лежащей в главном сечении клина, ориентирована под углом о (90 -a p) к его входной грани 2. Угол между гранями 2 и 3 и длина 1 призмы-клина 1 в направлении входной грани 2 определяются из соотношений } 1 resin (— ) — arctg (— ) и р п р кулярном его входной грани 2„ выбираемая из конструктивных соображений. Поляризатор может содержать вторую призму-клин 6, идентичную первой и установленную центросимметрично относительно нее с зазором } между призмами 1 и 6„ определяемым в соответствии с соотношением ! nÓ. s in (.С)р+ }} ) Я (3) Iaccsin (пр sin( О+Е, В то же время необыкновенный луч е, преломленный на входной грани 2, падает на грань 3 под углом, большим продольного и поэтому испытывает полное внутреннее отражение не только от грани 3, но и при последующих его многократных отражениях от обеих граней 2 и 3 клина 1, так как углы его падения на эти грани прогрессивно увеличиваются. Необыкновенные лучи е поляризованного пучка в клине 1, достигая нерабочей грани 7 и рассеиваясь на шлифованной, матовой плоскости этой грани, выходит наружу или же поглощается в случае ее покрытия черной краской. Следовательно, из поляризатора выходит только пучок поляризованных обыкновенных лучей о, причем соосно с входящим пучком неполяризованных лучей о+е. Выполнение требования к углу между гранями 2.и 5 соотношений (2) обеспечивает полное согласование геометрии клина 1 с ходом обыкновенных лучей о в нем. Для клиньев из. кристалла каломели (Нд С1 ) с и©вЂ” =2,621 п =. 1,962 для 7 = 0,63 мк с для примера были вычислены параметры поляризатора: о(= 27,007 ; 3 им = 2,557 ; „ = 3,636 и при заданном значении †-= 0 1146- — — = 2 323 У Д У У = 0,175. Предельные углы j3 и Д отклонения осевых лучей наклонных пучков от осевого луча центрального пучка о+е (фиг.1), сумма которых 2P=P>+P соответствует угловому полю зрения поляризатора, определяются из условий полного виньетирования соответФ ствующих наклонных пучков в поляризаторе. Для примера конкретного выполнения поляризатора из кристалла каломели значения указанных углов равны =2,96; Pg = 1,96; 2/5= 4 92 Второй пример выполнения поляризатора света из одноосного кристалла с п (n — исландского шпата по казан на фиг.2 с теми же обозначениями, которые приняты на фиг.1 для первого. Отличие второго от первого состоит 5 в том, что оптическая ось Z кристалла ориентирована в плоскости чертежа — в плоскости падения лучей на полированные грани 2 и 3 клина 1 перпендикулярно его ребрам, а также перпендикулярно преломленному на входной грани 2 необыкновенному лучу, 1 т.е. под угломс = агсСд() к и плоскости грани 2 и под углом (K +@) к плоскости грани 3. Отличие состоит также в том, что внешние грани клиньев 1 и 6 наклонены по отношению к направлению оптической оси 4 устройства не под углом аС, а под углом (. При этом для второго примера выполнения поляризатора применимы все соотношения, .выведенные для первого, но с заменой в них величин и на п 25 и с, на сС . В Результате соответствующего расчета определены следующие параметры поляризатора, выполненного из кристалла исландского шпата при = 0 63 м — — 0 1146 и У С1 Ф изображенного на фиг.2, э = 2,048; — — = 0,119; P = 1,69 „бд = I 35; 2g= 3,04 Формула изобретения 1. Поляризатор света, содержащий 40 призму, выполненную в виде клина, из двулучепреломляющего кристалла, ограниченного входной и выходной полированными гранями, причем одна из главных осей эллипсоида показателей 45 преломления кРисталла оРиентирована параллельно ребрам призмы-клина, отличающийся тем, что, с целью снижения световых потерь и материалоемкости, а также повышения технологичности, главное сечение призмы-клина выполнено в виде трапеции, параллельно ребрам призмы-клина ориентирована большая ось эллипсоида показателей преломления кристалла, S5 его малая ось ориентирована под углами +p и (ð+ ) к входной и Выходной граням клина соответственно„ где 1 о(р = arctg (), — угол между пр 1425566 1 1 Р(агсз п(— -) — arcing (— — ) р пр пр 1 . ПР arcsin(— ) —. arcsin() п п 3+ РР 3. h паcos е I +,Ъ, d dnI cos ((+f) 2Р sin P . пР Г п dn nccos s( Г ч1 + и < сов (arcsin tnp sin( Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король Редактор Н.Рогулич Заказ 4763/42 Тираж 533 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 входной .и выходной гранями призмыклина, n — малый показатель преломления кристалла„ входная и выходная грани клина составляют с оптической ос.ью поляризатора углы <р и (- ) соответственно, малая нерабочая грань призмы-клина, проходящая через малое где n — большой показатель преломле-» ния кристалла; d - световая апертура поляризатора; h - минимальная толщина клина в направлении, перпендикулярном его входной грани. основание трапеции, лежащей в главном сечении клина, ориентирована под углом 90 -g к его входной грани, а угол Р и длина призмы-клина в направ5 ленин входной грани 1 определяются иэ соотношений 2. Поляризатор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения полной соосности входящего неполяризованного и выходящего поляризованного пучков, в него введена вторая призма-клин, идентичная первой и установленная центросимметрично относительно нее с зазором между призмами, определяемым в соответствии с соотношением:
