Преобразователь поляризации лазерного излучения


 


Владельцы патента RU 2428725:

Российская академия наук Учреждение Российской академии наук Институт систем обработки изображений РАН (ИСОИ РАН) (RU)

Заявлен преобразователь поляризации лазерного излучения. Преобразователь содержит источник оптического излучения, генератор двух пространственно разнесенных мод с необходимыми поляризациями и оптическую систему суммирования мод. Генератор двух пространственно разнесенных мод с необходимыми поляризациями выполнен на основе цифровых голограмм, формирующих пучки мод под одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку углами к оптической оси. Оптическая система суммирования мод выполнена в виде дифракционной решетки, имеющей угол дифракции, равный углам падения мод на дифракционную решетку. Техническими результатами является уменьшение габаритов, веса, числа согласуемых параметров, а также упрощение настройки и снижение потерь световой энергии. 1 ил.

 

Изобретение относится к области лазерной оптики, а именно к внерезонаторному преобразованию когерентного излучения, и может быть использовано для преобразования линейно-поляризованного излучения в излучение с пространственно-неоднородной поляризацией, в том числе радиальной и азимутальной поляризациями.

Известны преобразователи поляризации лазерного излучения (см. патенты РФ №2175450, МПК G02B 5/30, опубл. 2000.01.12, №2087020, МПК G02B 27/28, G02B 27/44 опубл. 1997.08.10) на основе субволновых дифракционных решеток для преобразования круговой поляризации в радиальную или азимутальную, а также линейной поляризации в круговую.

Такие устройства не могут быть использованы для непосредственного преобразования линейно-поляризованного излучения в излучение с пространственно-неоднородной поляризацией, в том числе радиальной и азимутальной. Кроме того, реализация субволнового микрорельефа для видимого диапазона длин волн является технологически весьма сложной задачей.

Известны также устройства (S.С.Tidwell, D.H.Ford and W.D.Kimura, "Generating radially polarized beams interferometrically," Applied Optics, 29, 2234-2239 (1990), Nicolas Passilly, Renaud de Saint Denis and Kamel Aït-Ameur, Francois Treussart, Rolland Hierle and Jean-Francois Roch, Simple interferometric technique for generation of a radially polarized light beam, J. Opt. Soc. Am. A 22(5) 984-991 (2005)), основанные на когерентной суперпозиции пары лазерных мод с помощью интерферометра, содержащие источник светового излучения одной моды, преобразователь излучения во вторую моду, взаимно когерентную с исходной, но с другой поляризацией, и собственно интерферометр для сложения мод.

Основным недостатком такого устройства является сложность оптической системы. Первую моду получают, как правило, внутрирезонаторным способом. Схема получения второй моды, взаимно когерентной с исходной, но с другой поляризацией, содержит несколько оптических элементов и довольно сложна в настройке. К тому же оптическая система должна содержать элемент для введения регулируемого фазового сдвига между модами.

Наиболее близко по сущности к заявляемому устройство для универсальной генерации и конверсии поляризационно-неоднородного лазерного излучения с использованием ДОЭ (см. Карпеев С.В., Хонина С.Н. Оптическая схема для универсальной генерации и конверсии поляризационно-неоднородного лазерного излучения с использованием ДОЭ. // Компьютерная оптика, т.33 №3, с.261-268). Оно содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой: общий источник оптического излучения; генератор двух пространственно разнесенных мод с необходимыми поляризациями; оптическую систему суммирования мод. Оптическая система суммирования мод выполнена в виде двухкаскадного оптического Фурье-процессора с дифракционной решеткой в качестве фильтра в частотной плоскости.

Такое устройство обеспечивает когерентную суперпозицию пары лазерных мод, имеющую пространственно-неоднородную поляризацию, в том числе радиальную или азимутальную, в зависимости от межмодового фазового сдвига. Однако устройство имеет большие габариты и вес за счет наличия двух оптических Фурье-каскадов, причем фокусные расстояния линз, расстояние между суммируемыми модами и период дифракционной решетки должны быть точно согласованы между собой. Наличие двух линз усложняет настройку устройства и приводит к дополнительным потерям световой энергии.

В основу изобретения поставлена задача уменьшения габаритов, веса, числа согласуемых параметров, а также упрощение настройки и снижение потерь световой энергии.

Данная задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем последовательно расположенные и оптически связанные между собой: общий источник оптического излучения; генератор двух пространственно разнесенных мод с необходимыми поляризациями и оптическую систему суммирования мод, согласно изобретению, генератор двух пространственно разнесенных мод с необходимыми поляризациями выполнен на основе цифровых голограмм, формирующих пучки мод под одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку углами к оптической оси, а оптическая система суммирования мод выполнена в виде дифракционной решетки с таким же углом дифракции первого порядка, как и у пучков мод.

На чертеже представлен общий вид устройства.

Устройство содержит общий источник оптического излучения 1 с линейной поляризацией, оптически связанные с ним цифровые голограммы 2 и 3. Для поворота плоскости поляризации одной из формируемых мод служит оптически связанная с одной из голограмм пластинка в полволны 4. Дифракционная решетка 5 расположена в плоскости, проходящей через точку пересечения оптических осей сформированных мод. Период решетки выбирается таким, что углы дифракции первого порядка на дифракционной решетке равны углам падения на нее сформированных мод. Принцип действия устройства основан на инвариантности гауссовых поперечных мод к распространению в свободном пространстве с точностью до масштаба. Цифровые голограммы 2 и 3 расположены на равных расстояниях от дифракционной решетки 5, и, таким образом, моды имеют одинаковый масштаб в этой плоскости. Данные расстояния весьма малы по сравнению с конфокальным параметром мод, поэтому можно также пренебречь кривизной волновых фронтов мод.

Работает устройство следующим образом: общий источник оптического излучения 1 с линейной поляризацией освещает цифровые голограммы 2 и 3, причем плоскости поляризации излучения формируемых мод получаются взаимно ортогональными за счет пластинки в полволны 4. Оптические оси сформированных мод имеют равные по модулю, но противоположные по знаку углы наклона к плоскости волнового фронта источника излучения 1. Моды, сформированные при помощи цифровых голограмм 2 и 3, падают на дифракционную решетку 5, расположенную в плоскости, проходящей через точку пересечения оптических осей сформированных мод. Излучение каждой из мод, прошедшее дифракционную решетку, разделяется на дифракционные порядки, причем за счет выбора периода дифракционной решетки угол распространения +1 дифракционного порядка одной моды равен углу распространения -1 порядка для другой моды. Таким образом, обеспечивается точное совмещение мод как по пространственному положению за счет помещения решетки в плоскость, проходящую через точку пересечения оптических осей мод, так и по углу за счет выбора периода дифракционной решетки. Изменение межмодового фазового сдвига в устройстве осуществляется за счет сдвига дифракционной решетки поперек оптической оси.

Как следует из описания предлагаемого изобретения, в оптической системе суммирования мод по сравнению с прототипом отсутствуют линзовые Фурье-каскады, что существенно уменьшает габариты, вес устройства и потери световой энергии. Кроме того, вследствие отсутствия линз из числа согласуемых параметров исключаются их фокусные расстояния. Положительный эффект при этом достигается за счет того, что как цифровые голограммы, так и дифракционная решетка изготовляются, как правило, в одном технологическом цикле, и достижение точного соответствия их параметров не представляет сложности.

Преобразователь поляризации лазерного излучения, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные между собой общий источник оптического излучения, генератор двух пространственно разнесенных мод с необходимыми поляризациями и оптическую систему суммирования мод, отличающийся тем, что генератор двух пространственно разнесенных мод с необходимыми поляризациями выполнен на основе цифровых голограмм, формирующих пучки мод под одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку углами к оптической оси, а оптическая система суммирования мод выполнена в виде дифракционной решетки, имеющей угол дифракции, равный углам падения мод на дифракционную решетку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к новым азосоединениям и поляризационным пленкам на их основе. .

Изобретение относится к устройствам защиты от ослепления и может использоваться в антиослепительных системах, базирующихся в своей работе как на поляризованном, так и на неполяризованном излучении для обеспечения безопасности, и, в частности, для обеспечения безопасности движения транспортных средств.

Изобретение относится к нелитографским способам изготовления таких устройств, как поляризатор, состоящий из решетки металлических проводников, расположенной на поверхности оптически прозрачной подложки или встроенной в эту подложку, при заполнении канавок на подложке металлом.

Изобретение относится к устройствам защиты от ослепления и может использоваться в антиослепительных системах, базирующихся в своей работе как на поляризованном, так и на неполяризованном излучении для обеспечения безопасности, и, в частности, для обеспечения безопасности движения транспортных средств.

Изобретение относится к способу изготовления персонифицированного, оптически изменяемого элемента со свойствами поляризации, и к пленочной системе, содержащей тело подложки и тело пленки для обеспечения персонифицированного, оптически изменяемого элемента, имеющего свойства поляризации.

Изобретение относится к модифицированным хиральным жидкокристаллическим материалам, которые могут быть использованы в качестве декоративного или защитного элемента, элемента аутентификации или идентификации.

Изобретение относится к области освещения и формирования изображения, а именно к устройствам подавления спеклов, и может быть использовано в лазерных системах отображения оптической информации.

Изобретение относится к устройствам защиты от ослепления и может использоваться в антиослепительных системах, базирующихся в своей работе как на поляризованном, так и на неполяризованном излучении для обеспечения безопасности, и, в частности, для обеспечения безопасности движения транспортных средств.

Изобретение относится к поляризационной оптической технике и может быть использовано при изготовлении оптических устройств. .

Изобретение относится к выдвижным фильтрам для боковых зеркал, предназначенных для повышения безопасности движения и удобства пользования боковыми зеркалами транспортных средств.

Изобретение относится к области оптических приборов, и в частности к фото/видеокамерам для получения трехмерных (3D) изображений

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при конструировании оптико-механических устройств для измерения углов между нормалями к зеркалам, расположенным на разных уровнях по высоте

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано как элемент оптической развязки на эффекте Фарадея для лазеров с большой средней мощностью от 1 до 10 кВт

Изобретение относится к устройствам защиты от ослепления и может быть использовано в качестве противоослепительной системы с раздельной, независимой обработкой ортогональных поляризационных составляющих внешнего оптического излучения для обеспечения безопасности и, в частности, для обеспечения безопасности движения транспортных средств

Поляризационная пленка представляет собой пленку иодированного поливинилового спирта (ПВС) с нанесенной с двух сторон смесью из углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон, для нанесения которых используется лазерное напыление углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон при применении р-ноляризованного излучения СО2-лазера на длине волны 10.6 микрометров, а также ориентирование осаждаемых наноструктур в электрическом поле напряженностью 50-200 В/м. Технический результат - удешевление материала поляризационной пленки, сохранение пропускания в видимом диапазоне спектра и увеличение поверхностной механической прочности. 1 ил., 1 табл.

Изобретение представляет собой слоистый материал для многослойного стекла, включающий межслойную пленку для многослойного стекла, ламинированный замедляющим элементом, помещенным между адгезивным слоем A и адгезивным слоем B, где замедляющий элемент содержит жидкокристаллическое соединение и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из соединения, представленного ниже формулой (1), соединения, представленного ниже формулой (2), и соединения, представленного ниже формулой (3). В формуле (1) n представляет собой целое число от 3 до 10, а R2 представляет собой группу -CH2-CH2-, группу -CH2-CH(CH3)- или группу -CH2-CH2-CH2-. В формуле (2) R3 представляет собой группу -(CH2)p- или фениленовую группу, а p представляет собой целое число от 4 до 8. В формуле (3) R4 представляет собой замещенную фениленовую группу. R1-1, R1-2 и R1-3 в формулах (1)-(3) являются одинаковыми или разными, причем каждая из них представляет собой алкильную группу, которая имеет разветвленную структуру и содержит, по меньшей мере, 5 атомов углерода. [Формула 1] Технический результат - предоставление слоистого материала для многослойного стекла, который демонстрирует превосходную термостойкость, малые изменения величины замедления в высокотемпературных газовых средах и может поддерживать стабильные оптические свойства. 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 16 пр.

Поляризационная пленка состоит из ориентированных молекул блок-сополимера поливинилового спирта и поливинилена, полученного кислотно-катализированной термической дегидратацией ориентированных молекул поливинилового спирта, и дополнительно содержит фосфорно-вольфрамовую кислоту. Способ получения заключается в формировании пленки поливинилового спирта из водного раствора поливинилового спирта и кислотного катализатора термической дегидратации этого полимера, одноосной вытяжке и последующем отжиге этой пленки. В качестве кислотного катализатора используют фосфорно-вольфрамовую кислоту в количестве 10-30% относительно массы поливинилового спирта. Пленку вытягивают в 4-7 раз относительно ее исходной длины и отжигают при температуре 120-140°C в течение 1-15 мин. Технический результат - одинаковые оптические свойства по всей площади, повышение устойчивости к влаге и теплу, обеспечение простоты, экономичности и экологичности получения пленки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к устройствам защиты от ослепления. Фильтр содержит последовательно установленные оптически прозрачные системы с использованием тонких оптически прозрачных подложек и последовательностей жидкокристаллических пленок, противоположные поверхности которых имеют системы электродов, поверхности указанных подложек содержат ориентанты, а также систему обработки сигналов и управления. Для каждой из ортогональных поляризационных составляющих проходящего через фильтр излучения в соответствующих зонах фильтра при превышении заданного порога формируются системы линз, соответствующих цилиндрическим, согласованных посредством ориентанта с соответствующей поляризационной составляющей излучения. По крайней мере одна жидкокристаллическая пленка для каждой поляризационной составляющей рассеивает проходящее через нее излучение преимущественно в вертикальной плоскости и/или в пределах заданного угла/углов относительно вертикальной плоскости, и по крайней мере одна жидкокристаллическая пленка для каждой поляризационной составляющей излучения рассеивает проходящее через нее излучение преимущественно в горизонтальной плоскости и/или в пределах заданного угла/углов относительно горизонтальной плоскости. Для каждой зоны фильтра, рассеивающей внешнее оптическое излучение, превышающее заданный порог, для каждой поляризационной составляющей этого излучения на соответствующие электроды система формирования подает управляющие потенциалы, величины которых могут существенно различаться. Технический результат - уменьшение потерь излучения. 14 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх