Устройство для определения поляризационных характеристик импульсного монохроматического излучения

 

Изобретение относится к устройствам для измерения поляризации света , в частности для измерения поляризационных характеристик лаяерного излучения , и может быть использовано для измерения параметров импульсных или непрерывных лазеров Цель изобретения - определение поляризационных характеристик в видимой и ближней инфракрасной областях спектра и повышение чувствительности. Устройство содержит фотоэлектрический узеЛ 1 с приемной поверхностью, профилированной в виде трех дифракциогпгых решеток 2 - 4, на поверхности которых нанесены полупрозрачные слон 5-7 металла, а четвертьп омичес1шй контакт 11 расположен на части фотометрического узла, свободной от решеток. Пары контактов 8-11, , 10-11 электрически соединены соответственно с различным 1 входами системы обработки информации, -ил.

„,БО„„1589733 сОО3 с08етсних

СОиИЛЛИСТИЧКСНИХ

Р1=СГВЬЛИН (51)5 С 01 .Х 4/04

ГОСУДАРСТБЕННЬ1Й ИОМИТЕТ пО ижзБРетениям и ОТНРытийм пРИ скит сссР

ОПЯ(;ДНИЕ ЯЯДЯ Я "Ц ЯЯ ииинц

К ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Падающее излучение изображено стрелками.

Устройство работает следукхпим образом,, {21 ) 4452979725, {22) 14.07. 88

{46) ЗС. 12 ° 91 Бюл. Р 48 (71) Физико-технический институт им,А.Ф.Иоффе (72) Л.В.Беляков, Д.Н,Горячев и О.И,Сресели (53) 535.8 (088.8) (56) Lu S °, Rabson Т, Applied

Optics, v.5, В 8 р.!293-1296, 1966

Авторское свидетельство СССР

У 1232008, кл. G О1 7 4/04, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗЛЦИОННИХ ХАРАКТЕРИСТИК Ий!УЛЬСНОГО ИОНОХРОИАТИЧЕСЮГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам для измерения поляризации све— та, в частности для измерения поляризационных характеристик лазерного изИзобретение относится к устройствам для измерения поляризации света в частности цля измерения поля» риэационных характеристик лазерного излучения, и может быть использована при измерении параметров импульсных или непрерывных лазеров, а также при исследовании взаимодействия лазерного излучения с веществом.

Цель изобретения — определение ,поляризацианных характ= ðèñòèê,в ви димой и ближней инфракрасной областях спектра и повышение чувствительнос\ ти.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройстна.

Устройство содержит фотозлектрический узел 1, приемная лонерхн;>ать

3,l

2 лучения, и мажет быть использовано для измерения параметров импульсных или непрерывных лазеров. Цель изобретения — определение оляризацианных характеристик в видимой и ближйей инфракрасной областях спектра и повышение чувствительности, Устройство содержит фотоэлектрический уэеМ с приемной поверхностью, профилированной в виде трех дифракционных решеток 2 — 4, на поверхности которых нанесены полупрозрачные слои 5 — 7 металла а четвертый омический контакт 11 расположен на части фотометрического узла, свободной от решеток.

Пары контактов S-II 9-11, 10-11 электрически соединены соответственна с различными входами системы обработки информации. 1 -ил. которого профилиравана в виде трех дифракционных решеток 2 — 4. Н" "поверхности решеток нанесены полупрозрачные слои 5 — 7 металла. На каждом из трех слоев расположены точечные контакты S — 1С,. четвертый оьыческий контакт 11 „.àñïîëîæåí на части фотаэле.стрическога узла, свободной от решеток. Пары контактов

8-1 1, 9-!1, IO-II электрически соединень. соответственно с первьn ;гретьим входами 12 — 14 системы 15 обработки сигналов

1589733

m+1

V = o(- — — (Р+Р ) Л ff е-1

- ф(— Р сов 2 „Ф

2 л у

Ч о(— --(Р +Р ) 1

2 2 4, и ш-1 — a(" — P sin 2(f л (2) ш-1

+ / .2 РЛ сов 2ф.

Указанная взаимная ориентация штрихов дифракционных,решеток обеспечивает такое соотношение фотоответов

Ч,Ч и 7, которое. наиболее удобно ,для последующей математической обработки, Таким образом, для нахожде4О ния трех величин Р,, q и (p получают трн независимых уравнения, из которых определяются искомые параметры л (5) +(vs+ v ave) .. .(6}

Исследуемое монохроматическое излу сине направляется на приемную поверхность узла 1 по нормали к ней, В результате взаимодействия излучения с металлизированными решетками

2 — 4 на внешней границе (металлвоздух) к:ждой иэ них возбуждается поверхностная электромагнитная волна (ПЭВ ) различной интенсивности, завися"О щей от взаимной ориентации решетки и

1 плоскости поляризации падающего излучения. Часть энергии этих ПЭВ наряду с непреобраэованной в ПЭВ энергией падающего .излучения проходит в полупроводниковый материал и поглощас ется там, образуя электронно-дырочные пары. Эти пары разделяются в области пространственного заряда, существующей в полупроводнике на границе с металлом, При этом иа парах контактов 8-11, 9-l1, 10-!1 возникают фото-. электродвижущие.силы, величина которых зависит от поляризационных характеристик излучения, 25

Приемная поверхность фотоэлектрического узла выполнена в виде трех различно ориентированных дифракционных решеток для возбуждения трех различных по интенсивности ПЭВ и, как следствие этого, трех различных по величине сигналов фотоответа.

Металлический слой на каждой решетке изолирован от слоев па других решетках для сохранения указанных различий.

Штрихи второй решетки ориентированы под углом и/4 к штрихам первой решетки, а штрихи третьей решетки перпендикулярны штрихам первой решетки.

Фотоответ структуры металл-полупроводник с дифракционной решеткой на поверхности характеризуется двумя параметрами: чувствительностью с/ 45 (В ° ñì /Вт) к интенсивности падающего линейно-поляризационного излучения прн векторе электрического по,ля падающей волны F., параллельном ,штрихам решетки, и чувствительностью

m о1 при F, перпендикупярном штрихам, где ш — кратность изменения фотоотве1 та при возбуждении ПЭВ и в отсутствие его. Фотоответ структуры изменяется в зависимости от угла между штрихами решетки, При падении на приемную поверхность устройства по нормали импульсного излучения, обладающего следующими поляриэационными характеристиками: интенсивность линейнополяризованной компоненты Р, интеи" сивйость неполяризованной компоненты Рн, степень поляризации

Р„/(Р„+Р, }, угол между направлением вектора электрического поля Е излучения и направлением штрихов первой решетки Ц - между контактами первой дифракционной решетки и четвертым омическим контактом возникает фотоответ между контактом второй решетки и четвертым а между контактом к металлическому слою третьей решетки и четвертым

V d — --(Р+Р }+ ш+1

Ч = 7! /4 С1.-sis (V1+ч - 2 Ч ) 3 +

+ 1/2 arccos )(V>-V ) f(V " Ч„)1+ (4)

+(Ч 4 Ч вЂ” 2 ) ) )sign(V +V +2Ч,) (ш+1)(m-il) (Ч -V,)-4 „

5 1

Наличие меньшего количества дифракциояных решеток ие решает поставленной. задачи, а большее — избыточно

Каждая пара контактов (1-4, 2-4, 3-4) электрически связана с первым, вторым и третьим входами обработки сигналов для того, чтобы подать в систему величины и ° Пос ле преобразований по формулам (4 - 6 на выходе системы получаем Р, q и

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает воэможность определения поляризационных характеристик импульсного излучения в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, что в принципе невозможно с помощью известного>и повышает чувствительность на 6-7 порядков величины, 589733 б выпс лиепа и виде трех дифракцнонных решеток иэ полупроводникового материала, на каждой из которых расположен

5 снабЖенный контактом полупрозрачный слой металла, диэлектрическая проницаемость которого Е « -1, причем слой на каждой из решеток электрически изолирован от слоев на других

) 0 решетках, штрихи второй решетки ориентированы под углом К/4 к штрихам первой решетки, штрихи третьей решетки перпендикулярны штрихам перео9 решетки,.а период а решеток удовлет15 воряет соотношению

Устройство для определения поляризационнйх характеристик импульсного, монохроматического излучения, содерmagee фотоэлектрический узел на основе полупроводникового и,"териала с кон тактами, электрически соединенными с входами систеж обработки сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения поляризационных характеристик в видимой и ближней инфракрасной областях гпектра и BQBbl шения чувствительности, приемная поверхность фотоэлектрического узла

Ф о р м у л а и s о б р е т е н и я где 4 - рабочая длина волны из об20 ласти собственной светочувствительности полулроводникового материала, глубина штрихов составляет (0,05..., 0„10)31 на часть фотоэлектрического узла, свободную от металлических слоев и дифракционных решеток, нанесен четвертый омический контакт, причем пары контактов первой дифракционной решетки и четвертый контакт, второй дифракцнонной решетки и четЗО вертый контакт, третьей дифракционной решетки и четвертый контакт элект-, рически соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами системы обработки сигналов.

Состаиитель .А. Груэиицеа

Редактор Т. Горячева Техред M. Дндык. Корректор А ° Осаулеико юев юа м ° ° 3 ° Й

Заказ 4673/ЛСП 1 я ) яж 305 Подписное

ВНИИПИ Государстаенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

11303S, Иоскна, Ж-35, Раушскаи наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород„ ул. Гагарина, 101