Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.
Скачать (прямая ссылка):
83
Рис. 39. Зависимость эллиптичности излучения, прошедшего через призму БР-180°, покрытую алюминием, от угла падения
Призма БП — 90° (пентапризма) практически не меняет поляризацию падающего на нее поляризованного излучения, за исключением небольшого уменьшения модулей амплитуд за счет поглощения в металле. Особенностью пснтанрнзмы, как и призмы БР — 180°, является осевая симметрия выходных поляризационных параметров. Для призмы с алюминированным покрытием значенне с достигает 0,36 для е,-=+67°, в то время как для призмы с серебряными гранями максимальное значение е не превышает 0,1. Наименьшее значенне е соответствует углу падения е, = 0е.
Тетраэдрический призменный (уголковый) отражатель (рис. 42). При использовании уголкового отражателя необходимо учитывать его поляризационные свойства. Свойства уголкового отражателя, в том числе и поляризационные, описаны в работе [37|, основные выводы из которой кратко изложены ниже. Рассмотрим случай только нормального (по отношению к входной грани) падения. На рис. 43 приведены зависимости азимута поляризации и эллиптичности tgP = ±fe/a отраженного света от азимута поляризации падающего света. Кривая 1 соответствует последовательному отражению световых лучей от граней 3, I, 2: кривая 2 — от гранен 1, 2, 3: кривая 3 - от граней 2, 3, 1. Для всех трех граней азимут поляризации отраженного света и азимут падающего излучения представляет собой угол, образуемый электрическим вектором волны с плоскостью, в которой лежат вектор г и нормаль к входной грани, и отсчитываемый от этой
Рис. 40. Зависимость поляризационных параметров излучения, прошедшего через призму Дове, от азимута нормально падающего линейно поляризованного излучения
плоскости по часовой стрелке (рис. 42). Для последовательности отражений 2, 1, 3; 3, 2, 1 и 1, 3, 2 кривые зависимости азимута поляризации и эллиптичности отраженного света получаются из соответствующих кривых 1, 2, 3 прн отсчете угла а,- в обратном направлении, т. е. от 180 до 0°. Расчет и экспериментальная проверка поляризационных свойств тетраэдрической призмы полного внутреннего отражения, представленных на рис. 43, были проведены для материала с показателем преломления 1,517.
Из графиков, приведенных на рис. 43, видно, что если на уголковый отражатель нормально к входной грани падает линейно поляризованное излучение, состояние поляризации отраженного излучения имеет сложный характер. Прн определенном азимуте поляризации падающего излучения в выходном излучении наблюдаются три участка с разными азимутами и эллиптичностью. При
85
Рис. 41. Зависимость эллиптичности е излучения, прошедшего через призму Дове, от угла падения Г относительно оси вращения призмы
изменении азимута поляризации падающего излучения наблюдаются поворот азимута поляризации на всех участках и периодическое изменение эллиптичности отраженной волны. Причем участкам с наибольшей крутизной изменения азимута поляризации отраженного излучения соответствует меньшая эллиптичность, чем участкам с меньшей крутизной.
У призменных отражателей имеются два состояния, для которых азимут и форма поляризации отраженной световой волны остаются тождественными азимуту и форме поляризации падающей волны. Такие состояния поляризации отражателя называются собственными. Они отмечены на рис. 43, а буквами А, А', В, ВС, С'. Собственные состояния поляризации отражателя, как видно из рис. 43, б, не совпадают с состояниями, которым соответствует минимальная эллиптичность отраженного света.
Рис. 42. Уголковый отражатель (а) и расположение отражающих граней (б) отражателя
86
Рис. 43. Зависимость азимута поляризации а((о) и эллиптичности tg(5 (б) отраженного излучения от азимута поляризации а, падающего излучения
а)
Представляют интерес условия, при которых в излучении, отраженном от уголкового отражателя, можно по пучить линейную или круговую поляризацию. Можно показать, что отраженный свет будет поляризован по кругу только в том случае, если призменный отражатель сделан из стекла с показателем преломления «=1,765 и иа него падает излучение с линейной поляризацией, азимут которого а4 = —28с25'. Что касается линейной поляризации отраженного излучения, то при определенном азимуте падающего света она имеет место у всех призменных отражателей, показатель преломления которых лежит в диапазоне п= 1,25-7-2,0.
Если один из отражающих секторов призменного отражателя осветить пучком, поляризованным по кругу, то для п= 1,765 отраженный свет будет иметь линейную поляризацию, его азимут равен 1°52' для левой круговой поляризации и отличается на 90" от указанного значения для состояния с правой поляризацией.
Таким образом, призменный отражатель сложным образом меняет состояние поляризации падающего на него излучения. Поэтому в некоторых системах целесообразно использовать зеркально-линзовые отражатели, которые практически не изменяют поляризации излучения. Нежелательные поляризационные эффекты, вносимые призменным отражателем, можно исключить путем иаиесения покрытий на отражающие грани, которые уменьшают фазовые сдвиги компонент волны при отражении. Можно также подбирать форму поляризации, испытывающую наименьшие изменения, с помощью поляризационных элементов. Кстати, металлизация гранен уголкового отражателя изменяет и вид дифракционной картины в отраженном излучении. Дифракционная картина от уголкового отражателя с полным внутренним отражением не соответствует дифракции Фраунгофера, а имеет сложный вид. При металлизации граней алюминием, серебром или золотом получается классическое распределение Эйри, соответствующее дифракции на экране с круглым отверстием, диаметр которого равен диаметру действующего отверстия отражателя [10].
