Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.
Скачать (прямая ссылка):
Глава 5
ФОРМИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ И СИСТЕМАМИ
1. ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАБОТУ ЛАЗЕРНЫХ ПРИБОРОВ
Известно, что при прохождении через оптическую систему как поляризованного, так и неполяризованного излучения состояние его поляризации меняется. Можно указать на простой пример, когда при преломлении неполяризованного излучения через плоскопараллельную пластинку, установленную под углом Брюстера, прошедшее излучение становится частично поляризованным, а отраженное —
72
полностью поляризованным. Известно также, что при расчете многих оптических систем, использующих даже поляризованный источник излучения, состояние поляризации излучения не учитывается.
Такое положение, с одной стороны, объясняется тем, что в классической оптике расчет поляризации принято связывать с наличием в оптической системе поляризационных элементов, таких как фазовая пластинка или поляризатор (поляроид). С другой стороны, расчет состояния поляризации излучения при взаимодействии его даже с отдельными оптическими элементами оказывается весьма трудоемким ц чрезвычайно усложняется при увеличении числа оптических элементов, из которых состоит оптическая система.
Между тем при использовании лазера как источника, обладающего почти полной поляризованностью излучения, учитывать изменение состояния поляризации излучения при прохождении через оптическую систему необходимо. Для оптических систем, предназначенных для получения заданного состояния поляризации, это само собой разумеется. К таким системам относятся, например те, которые применяются в полярнметрин (поляриметры, сахариметры п спектрополярпметры), в системах ориентации и т. д. Но даже в случае использования лазерного источника в системе, не решающей поляризационную задачу, вид поляризации излучения может сыграть определяющую роль. К таким системам относятся интер-ферометрпческие приборы (результат интерференции зависит от поляризации интерферирующих пучков), гетеродинные системы приема информации (интерференция принимаемого и опорного пучков).
В некоторых геодезических светодальномерах [30] деполяризующее действие оптических элементов, например отражателей света, является одной из причин появления остаточного (неустранимого) потока в минимуме освещенности, что снижает точность измерения расстояния. В спектрометрах состояние поляризации влияет на форму спектра. Наконец, в любых оптических системах, независимо от того, важно или не важно там состояние поляризации выходного излучения, оно может оказать существенное влияние на энергетический расчет прибора. Это объясняется тем, что:
1) коэффициент отражения (пропускания) излучения оптическими элементами зависит от состояния поляризации излучения (см.
и. 5 гл. 6);
2) при взаимодействии с оптическими поверхностями происходит деполяризация излучения;
3) распределение интенсивности в сфокусированном пятне зависит от угла сходимости лучей п состояния поляризации; 1
4) чувствительность приемников излучения в ряде случаев может зависеть от поляризации излучения.
При выборе вариантов оптической системы предпочтение следует отдавать тому, который содержит наименьшее число деполяриза-ционных элементов. Кроме того, мерой предупреждения появления деполяризации являются правильный выбор исходной плоскости поляризации источника и оптимальная пространственная ориентация оптического элемента. Например, дифракционная решетка должна быть расположена таким образом, чтобы азимут поляризации падающего излучения был равен 0° или 180° относительно направления штрихов решетки.
Для систем, формирующих заданное состояние поляризации, изменение в нужном направлении поляризационных параметров
73
Излучения является назначением системы. Для такой системы важно учесть нежелательные изменения поляризации вдоль оси распространения излучения в поперечном сечении (деполяризация), так как может оказаться, что заданное состояние поляризации получено не по всему поперечному сечению пучка. Неоднородность распределения состояния поляризации в поперечном сечении пучка необходимо учитывать при строгой оценке качества работы всех приборов, использующих поляризованное излучение.
2. ФОРМИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ И СРЕДАМИ
Лазеры. Известно, что излучение лазеров является поляризованным, но вид и степень поляризации, для разных типов лазеров различны.
Как правило, состояние поляризации излучения выпускаемых промышленностью лазеров бывает известно или его нетрудно определить. Например, если в резонаторе лазера использована конструкция с внешними зеркалами, то поляризация излучения линейная, степень поляризации близка к 100 %, а азимут поляризации определяется плоскостью, которая содержит ось резонатора и нормаль к окнам Брюстера. Правда, следует отметить, что на корпусе излучателя лазера отметки о положении плоскости поляризации не делается (очевидно, положение кюветы с окнами Брюстера не точно фиксируется относительно корпуса), поэтому азимут поляризации необходимо определять экспериментально (с помощью поляризатора пли поляриметра).
