Интерференционно-поляризационный фильтр

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для геофизических исследований ho определению концентрации газов, содержащихся в атмосфере, для целей охраны окружающей среды. С целью расширения эксплуатационных возможностей многокомпонентный интерференционно-поляризационный фильтр (ИПФ) обладает способностью перемещать полосу пропускания по спектру и фиксировать ее на любую заданную длину волны в пределах области перемещения. ИПФ содержит два поляризатора, плоскости пропускания которых параллельны, и расположенный между ними набор двулучепреломляющих пластин одинаковой толщины, кристаллооптические оси которых составляют с плоскостью пропускания поляризаторов углы а,2а,3аia.ma гдеа 90°/(т + 1); I - порядковый номер двулучепреломляющей пластины; ,3 ...-количество пластин После каждой двулучепреломляющей пластины KI установлены по две четвертьволновые пластинки R,j, углы ориентации которых относительно плоскости пропускания поляризаторов равны $ ,j (i a + 45) при j 1, 3,4.... и $ . 0 а + 45°)при j 2,4.6где - порядковый номер четвертьволновой пластинки. Все элементы объединены в m + 1 блок. Первый блок 1 состоит из входного поляризатора, двулучепреломляющей пластины и четвертьволновой пластинки , последующие блоки 2-4 содержат четвертьволновую пластинку, двулучепреломляющую пластинку и еще одну четвертьволновую пластинку. Последний блок включает четвертьволновую пластинку и выходной поляризатор. Все блоки, кроме первого , выполнены с возможностью одновременного поворота вокруг продольной оси ИПФ на углы ры р (N -1), где N - порядковый номер блока по порядку, а угол р меняется от 0 до 180°. Такое выполнение ИПФ позволяет обеспечить перемещение полосы пропускания по спектру и фиксацию ее на любую заданную длину волны в пределах области перемещения. Для расширения диапазона перемещения полосы пропускания устанавливаемые фазовые пластины выполнены ахроматическими. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. w Ј о ел о чэ 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 02 В 5/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4724879/10 (22) 02.08.89 (46) 30.06.91. Бюл.N 24 (72) Т.А.Виноградова, Н.П.Депман, Е.П.Родионов и А.А.Сидоренко (53) 535,824.4(088.8) (56) Оптико-механическая промышленность, 1980, М 12, с. 46.

Там же, с. 48. (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для геофизических исследований ho определению концентрации газов, содержащихся в атмосфере, для целей охраны окружающей среды. С целью расширения эксплуатационных воэможностей многокомпонентный интерференционно-поляризационный фильтр (ИПФ) обладает способностью перемещать полосу пропускания по спектру и фиксировать ее на любую заданную длину волны в пределах области перемещения. ИПФ содержит два поляризатора, плоскости пропускания которых параллельны, и расположенный между ними набор двулучепреломляющих пластин одинаковой толщины, кристаллооптические оси которых составляют с плоскостью пропускания поляризаторов углы а,2а, За„.... ia, ma гдеа =90"/(а+1);

I — порядковый номер двулучепреломляюИзобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к технике астрофизических исследований с целью прогнозирования солнечной активности и геофизических исследований по определению концентрации газов, содержащихся в. ЯЛ«„1б59948 А1 щей пластины; m=2,3....— количество пластин. После каждой двулучепреломляющей пластины К) установлены по две четвертьволновые пластинки Йц, углы ориентации которых относительно плоскости пропускания поляризаторов равны ф, = (i a + 45 ) при ) = 1, 3 4.... и ф = (1 а + 45 )при =

2,4,6...,., где j — порядковый номер четвертьволновой пластинки. Все элементы объединены в m + 1 блок. Первый блок 1 состоит из входного поляризатора, двулучепреломляющей пластины и четвертьволновой пластинки, последующие блоки 2 — 4 содержат четвертьволновую пластинку, двулучепреломляю цую пластинку и еще одну четвертьволновую пластинку. Последний блок включает четвертьволновую пластинку и выходной поляризатор. Все блоки, кроме первого, в ы пол нен ы с .воэможностью одновременного поворота вокруг продольнойоси ИПФ науглы рч = р (N-1), где N— порядковый номер блока по порядку, а угол р меняется от 0 до 180 . Такое выполнение

ИПФ позволяет обеспечить перемещение полосы пропускания по спектру и фиксацию ее на любую заданную длину волны в пределах области перемещения. Для расширения диапазона перемещения полосы пропускания устанавливаемые фазовые пластины выполнены ахроматическими. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. атмосфере, для целей охраны окружающей среды, Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей фильтра путем обеспечения перемещения полосы пропускания по спектру и фиксации ее на

1659948 любую заданную длину волны в пределах области перемещения, а также расширение диапазона перемещения полосы пропускания.

На чертеже представлена схема пред-ложенного фильтра, Фильтр содержит два поляризатора П, плоскости пропускания которых параллельны, и располо>кенный между ними набор двулучепрепомляю.цих пластин К1 одинакоВоА толщины, кристаллооптические оси которых составляю с плоскостью пропускания поляризаторов углы а, 2а,3а,.„i а, rn а, где а=-90 /(m+1), — порядковый номер двулучепреломляющей пластины, m = 2, 3 „. — количество пластин, После каждой двулучепреломляющей плаСтины Kl установлены flo две четвертьволноВые пластинки йц, главные направления

Которых составляют с плоскостью пропускания поляризаторов углы, равные @I = (l а +

45О) при j = 1, 3, 5 „, и ф> =(i a-45 ) при j

- 2, 4, 6 ..., где j — порядковый номер четверfbBollHoBoA пластинки, Все элементы фильтра объединены в m

+ 1 блок. Первый блок 1 состоит иэ входного поляризатора, двулучепреломляющей пластины и четвертьволновой пластинки, Последующие блоки 2 — 4 содержат четвертьволновую пластинку, двулучепреломляющую пластину и еще одну четвертьволновую пластинку. Последний блок 5 в кл ючает четвертьвол новую пластинку и выходной поляризатор, Первый блок неподвижный, все остальные выполнены с воэможностью одновременного поворота вокруг продольной оси фильтра на углы рч =р(N — 1), где N — порядковый номер блока, Для того, чтобы полоса пропускания переместилась по спектру од одного максимума до другого, угол р должен изменить свое значение от 0 до 180, При выполнении четвертьволновых пластинок ахроматическими диапазон перемещения полосы пропускания расширяется.

Работа фильтра основана на том, что перемещение полосы мо>кет быть достигнуто, Если к каждой двулучепреломпяющей пластине добавить дополнительную разность фаз с учетом того, что в многокомпонентном фильтре между двулучепреломляющими пластинами нет поляризаторов. Поэтому на каждую из пластин Kl должен падать эллиптически поляризованный луч под постоянным углом, определяемым законом ориентации двулучепреломляющих пластин, т.е, фаэоизменяющее устройство должно одинаковым образом перестраивать обе компоненты поляризованного луча и не нарушать закон ориентации. Предложенное выполнение фильтра позволит получить перемещение полосы про5 пускания на значительном спектральном интервале при повышенном пропускании.

Пример. Разработан фильтр для исследования газового состава атмосферы, который обеспечивает широкий диапазон

10 перемещения полосы пропускания в УФ и видимой области спектра 280-550 нм.

Фильтр содержит 2 пленочных поляризатора, 12 кристаллических пластин из кварца толщиной 4, 3 мм каждая, 12

15 ахроматических пластинА/2 (полволны) и 12 ахроматических пластин А /4 (четвертьволны). Оптика помещается в герметизирован- ную оправу — термостат.

Взаимная ориентация элементов пред20 ставлена на чертеже.

Ширина полосы пропускания дА = 0,3 нм (в средней части спектрального диапазона), а расстояние между рабочим и нерабочим интерференционными максимумами 6

25 нм, угол А = 6-9 . Полоса пропускания настраивается на любую длину волны в диапазоне длин волн 280 — 550 нм, нерабочие максимумы обрезаются интерференционными контрастными фильтрами. Интерфе30 ренционно-поляризационный фильтр имеет пропускание 28%.

Для перемещения полосы пропускания

s широком диапазоне необходимы ахроматические фазоизменяющие устройства, с

35 высокой точностью поддерживающие разность фаз 90 и 180О, Для этого специально разработаны ахроматические пластины il /4 и il //22, поддерживающие разность фаз 90 и

180 с точностью 3 . Ахроматические

40 пластины четвертьволны и полволны состоят из кварцевой, шпатовой и М9Р2 пластин с соответствующими толщинами и ориента- цией. <р = 1323,63 мкм

1ицг2 = + 568,67 мкм А /4

1шп =+ 31,84 мкм

Ls= - 2647,26 мкм

ЬдР2 =+ 113,34 мкм .Л /2

50 4п = + 63,68 мкм

Разработанный фильтр предназначен для дистанционного контроля антропогенных выбросов в атмосферу газовых компонентов, имеющих ярко выраженную

55 колебательную структуру в УФ и видимой областях спектра КНз, $02, КО2, Оз,!г.

Формула изобретения

1, Интерференционно-поляризационный фильтр, содержащий два поляризатора, 1659948

0 аС Иа Ф Я Я(-Ц Ы а+О ц-43 та(М5 nak-45 О ! 2 Л 4 Х

Составитель В.Кравченко

Редактор M.Êåëåìåø Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 1844 Тираж 342 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 плоскости пропускания которых параллельны, и расположенный между ними набор двулучеп реломля ющих пластин одинаковой толщины, кристаллооптические оси которых составляют с плоскостью пропускания поляризаторовуглы а, 2а, 3a,..... i а, ma где — порядковый номер двулучепреломляющей пластины, m =2,3 ... -количество пластин, о тл ича ю щи йс я тем, что, сцельюрасширения эксплуатационных возможностей фильтра путем обеспечения перемещения полосы пропускания по спектру, после каждой двулучепреломляющей пластины с порядковым номером в фильтр введено по две четвертьволновых пластинки, углы ориентации которых относительно плоскости пропускания поляризаторов равны ф1= (la+ 45 ) при J = 1, 3. 5 ... и ф = (l a - 45 .) при J = 2, 4,6..;, где — порядковый номер четвертьволновой пластинки, a= 90 /(m

+1), все элементы объединены в m + 1 блок, первый блок состоит из входного поляризатора, двулучепреломляющей пластины и четвертьволновой пластинки, последующие

5 блоки содержат четвертьволновую паластинку, двулучепреломляющую пластину и . еще одну четвертьволновую пластинку, а последний блок включает четвертьволновую пластинку и выходной поляризатор, причем

10 все блоки, кроме первого, выполнены с возможностью одновременного поворота вокруг продольной оси фильтра на углы р! ip (N - l), где N — порядковый номер блока, р =0-180О.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перемещения полосы пропускания, четвертьволновые пластинки выполнены ахрома. тическими.