Способ измерения коэффициента нелинейности показателя преломления оптических сред

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СРЕД, включающий формирование светового потока , измерение его интенсивности 3g , облучение им границы раздела исследуемой нелинейности и линейной сред и определение козффициента нелинейности показателя преломления , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений, вьфавнивают линейные показатели преломления линейной и исследуемой нелинейной сред, измеряют интенсивность излучения, отраженного от границы раздела, а коэффициент нелинейности показателя преломления П2 исследуемой среды определяют по формуле jl Ч где Ир - линейный показатель преломления сред с выравнен-: ными показателями преломления ; интенсивность излучения, отраженного от границы раздела; угол падения излучения на границу раздела.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

092 (И2

3(512 G 01 N 21/41

Ф ь- 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ исследуемой нелинейности и линейной сред и определение коэффициента нелинейности показателя преломления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выравнивают линейные показатели преломления линейной и исследуемой нелинейной сред, изме.ряют интенсивность излучения, отраженного от границы раздела, а коэффициент нелинейности показателя преломления П 2 исследуемой среды определяют по формуле

-n,coS Ч2 3д

"2 ?б 35 где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3621863/18-25 (22) 13.07.83 (46) 07. 11.84 ° Бюл. ¹ 41 (72) Г.Б. Альтшулер, Н.Р. Белашенков, В.С. Ермолаев, В.Б. Карасев и С.А. Козлов (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (53) 535.24(088.8) (56) 1. Альтшулер Г.Б. и др. Прямое измерение компонент тензора нелинейной оптической восприимчивости, определяющих нелинейность показателя преломления оптических материалов. Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, в 11, с. 523.

2. Авторское свидетельство СССР № 680419, кл . 6 01 N 21/41, 1976 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СРЕД, включающий формирование светового потока, измерение его интенсивности облучение им границы раздела

П вЂ” линейный показатель прео

I ломления сред с выравнен-. ными показателями преломления — интенсивность излучения, отраженного от границы раздела, — угол падения излучения на границу раздела. пос05 g Д

1, Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения нелинейности и показателя преломления оптических сред, включающему формирование светового потока, изме- 5О рение его интенсивности 3 g облучение им границы раздела исследуемой нелинейной и линейной сред, и определение нелинейности показателя преломления, выравнивают линей- ные показатели преломления линейной и исследуемой нелинейной сред, измеряют интенсивность излучения, Изобретение относится к технике измерения физических свойств вещества и может быть использовано в оптической промышленности для аттес тации оптических сред по коэффициенту нелинейности показателя преломления (КНПП).

Известен прямой интерференционный способ измерения коэффициента нелинейности показателя преломления оптических сред, основанный на регистрации искажений фазового фронта зондирующего излучения, проходящего через область созданного мощным лазерным излучением нелинейного изменения показателя преломления j1) .

Основным недостатком данного способа является высокая трудоемкость измерений, связанная со сложностью получения и обработки экспериментальных данных.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, включающий формирование светового потока, измерение его интенсивности, облучение им границы разде ла исследуемой нелинейной и линейной сред и определении коэффициента нелинейности показателя преломления под углом полного внутреннего отражения, а коэффициент нелинейности показателя преломления среды определяют по доле энергии излучения, прошедший через область нарушенного полного внутреннего отражения. .Основным недостатком известного способа является низкая точность измерений, связанная с погрешностью установки угла полного внутреннего отражения и погрешностью, определяемой неконтролируемой расходимостью излучения, падающего на границу раздела.

1122937 2 отраженного от границы раздела, а коэффициент нелинейности показателя преломления Yt> исследуемой среды определяют по формуле

l0

"о — линейный показатель преломления граничащих сред;

J — интенсивность излучения, отраженного от границы раздела; — угол падения излучения на границу раздела.

В известном способе основным фактором, снижающим точность измерений, является погрешность установки угла полного внутреннего отражения в условиях отсутствия контроля расходимости излучения, падающего.на границу раздела. Оптические неоднородности измерительной схемы случайным образом искажают фазовый фронт излучения и контроль его расходимости при этом становится практически неосуществимым. Предлагается устранить погрешность измерений, связанную с неопределенностью расходи30

I мости мощного излучения на границе раздела линейной и нелинейной исследуемой сред, путем выравнивания линейных показателей преломления этих сред. При равенстве линейных показателей преломления граничающих сред излучение любой поляризации не испытывает отражения от границы раздела, т.е. наступает полное ее просветление. Нелинейное изменение показателя преломления исследуемой среды, вызванное прохождением через нее мощного светового излучения, нарушает полное просветление границы раздела. По доле энергии излучения, отраженного от области нарушенного полного просветления, в соответствии с формулой (1) определяют КНПП исследуемой среды. Выражение (1) вытекает при решении волнового уравнения на границе раздела двух сред с учетом нелинейности показателя преломления одной из сред.

При неполном выравнивании линейных показателей преломления граничащих.. сред значение энергии излучения, несущее информацию о нелинейности исследуемого образца, зависит от неконтролируемой расходимос1122937

Составитель С.Голубей

Техред А.Бабинец Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор В.Иванова

Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,,Ж-35, Раушская, наб., д. 4/5

Заказ 8129/35

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти излучения. Поэтому повышение точности измерений в этом случае не достигается.

Выравнивание линейных показателей преломления граничащих сред может быть осуществлено путем изменения линейного показателя преломления линейной среды любым известным способом, например изменением температуры линейной среды, изменением давления и т.д.

Нечувствительность предлагаемого способа к расходимости используемо го мощного излучения позволяет существенно повысить точность измерений.

На чертеже изображена схема, реализующая способ.

На схеме представлен источник 1 мощного излучения, делительная пластина 2, фотоприемники 3 и 4, линейная среда 5, термостат 6 и исследуемый образец 7.

Р

Мощное световое излучение от источника 1 направляют на делительную пластину 2. Часть излучения направляется на фотоприемник 3, другая часть — на границу раздела линейной и исследуемой сред. Изменяя температуру линейной среды 5 с помощью термостата 6, выравнивают линейные показатели преломления гра10 ничащих сред. Излучение, отраженное от поверхности испытуемого образца 7, подадает на фотоприемник 4, По величинам сигналов с фотоприемников 3 и 4 судят об интенсивности излучения, падающего на границу раздела и отраженного от нее. КНПП исследуемой среды рассчитывают по формуле (1).

20 Таким образом, предлагаемый способ измерения КНПП оптической среды обладает по сравнению с известными более высокой точностью измерений.