Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.
Скачать (прямая ссылка):
8 J — и ПРИ е« < еБР;
11 { 0 пРи Ч > еБр;
екР — arcsm —.
п
COS 8; V sin2et-— I /п2
sin2 ei
76
Рис. 30. Распределение состояний поляризации за линзой с радиусами Г| =40.09 мм, г2=69,5 мм из стекла К8 в зависимости от диаф-рагменного числа К=1; 1.5; 3 для падающего линейно поляризованного излучения с а$=90°
Рис. 31. Распределение состояния поляризации излучения, отраженного от сферического зеркала, покрытого алюминием, с г—100 мм, D—1/3 мм для падающего линейно поляризованного света с сс — 400
но определить действие различных оптических деталей на формирование состояния поляризации прошедшего через них излучения.
Влияние многослойных покрытий на поляризованный свет рассмотрено в большом числе отдельных статей.
Линзы. Рассмотрим, как меняется состояние поляризации излучения, прошедшего через лиизу, имеющую непросветленные поверхности. Так как состояние поляризации прошедшего через оптическую поверхность излучения зависит от угла падения, то можно ожидать, что на выходе линзы однородность поляризационных параметров входного излучения нарушается [27].
В качестве математического аппарата для расчета влияния кривизны преломляющей поверхности линзы можно использовать аналитический метод. Использование этого метода для вычисления состояния поляризации излучения, прошедшего через линзу, обусловлено тем, что он сравнительно легко позволяет записать алгоритм расчета на уровне инженерной методики. Расчет сводится к вычислению пространственного распределения углов падения в каждой точке входной линзовой поверхности и трансформации этих углов через лпнзу. С помощью формул аналитической геометрии в пространстве и классического метода расчета поляризационных параметров можно вывести формулу, описывающую изменение азимута падающего излучения в результате прохождения через преломляющую поверхность. На рис. 30 показано, как после прохождения через линзу меняется азимут линейно-поляризованиого света с вертикальным азимутом падающего излучения, параллельного оптической оси.
Из анализа результатов расчета видно, что:
изменение состояния поляризации увеличивается от центра к краю линзы;
наибольшие изменения поляризации наблюдаются при i})| = = Uii±Jt/4, где *ф, — угол поворота плоскости, проходящей через
77
ось линзы и точку падения луча, отсчитываемый от положительного направления горизонтальной оси против часовой стрелки, индекс 1 относится к первой поверхности линзы;
для tyi=0° и 90° поляризация падающего пучка остается неизменной;
изменение азимута at2 обратно пропорционально диафрагмен-ному числу. Линзы с одинаковыми относительными отверстиями, но с различными фокусными расстояниями формируют подобные распределения а<2, отличающиеся только масштабом.
Ниже приведены численные значения a, max в зависимости от диафрагменного числа К:
Сферические зеркала. Поляризационные свойства сферических зеркал в основном зависят от вида покрытия зеркала.
Отражающие покрытия характеризуются комплексным значением диэлектрической проницаемости. Для наиболее часто используемых в качестве отражающих покрытий серебра и алюминия, испаренных в вакууме, имеем
Состояния поляризации излучения после отражения от зеркала для случая, когда излучение выходит из фокуса зеркала, представлены на рис. 31. На основе расчетных данных можно сделать следующие выводы:
распределение поляризационных параметров по поверхности зеркала имеет осевую симметрию относительно двух взаимно перпендикулярных направлений;
линейная поляризация сохраняется в двух взаимно перпеиди-
в других точках она становится эллиптической;
максимальное значение at достигается в сечениях, повернутых относительно 'фл на л/4;
с увеличением радиуса кривизны зеркала R (соответственно с увеличением /') при Л —const эллиптичность етах уменьшается;
дли сферического зеркала выполняется принцип обратимости лучей, выходящих из фокуса и собирающихся в фокусе;
состояние поляризации изменяется гораздо сильнее на зеркалах с алюминированным покрытием, чем на зеркалах с серебряным покрытием. Так, для зеркала, покрытого алюминием, с фокусным расстоянием 700 мм сдвиг фаз на краю зеркала достигает 7,6°, при этом полуоси эллипса поляризации равны а— 0,831, 6=0,055, 1"=0,066, а для такого же серебряного зеркала эллиптичность не
К
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
11,3 1,09 0,34 0,2 0,125
Продолжение
К ¦ ¦
ai max
6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
0,085 0,06 0,047 0,037 0,03
пД1 = 1,44; иА1 = 3,63;
«Ag = 0,2;
я
кулярных направлениях, соответствующих ¦фл = а, и фл = а* + — ,
78
¦ f -
j i.
7
Рис. 32. Схемы прохождения излучения через плоскопараллельную пластинку
превышает 0,005. Для серебряных зеркал с /'>50 мм и К>2 эллиптичность отраженного излучения пренебрежимо мала.
Плоскопараллельные пластинки (ПШ1). Изменение состояния поляризации излучения, прошедшего через ППП, зависит от их установки. Для случая работы ППП, показанного на рис. 32, а, если падающий луч поляризован линейно с азимутом а/ь азимут линейно поляризованного излучения за пластинкой ы12 можно вычислить по формуле
где е( — угол преломления луча в материале ППП.
