Двулучепреломляющий компенсатор
Изобретение относится к технической физике, в частности к технике оптических поляризационных измерений Цель изобретения - увеличение углового поля зрения компз -сатора Двулучепоо юмлчющлй компенса ор ссц°ржит .ЖЬЫЙ и неподиих ный нья с одинаковыми унтами из двупучепрепомлеющего Мслспмала одно имениLK направления которых БЗЗ- имн г.сргендикулярны а тонкие юзя обрашечы в сторону Компенсатор может содержась третий клин из изотропною материала с показателем преломления к показателям преломления первых /зп x клиньев тонкие коз, которого об ращен в сторону противоположную онким краям первых двух клиньев а угол к/ ина близок к гумме углов первых двух клиньев 1 з п сг ы 3 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕ ННЬ! и КО1АИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯЫ И ОТКРЬ!ТИЯЫ ПРИ ГКНТ СССР е . и и 1" 10 « ф а ;. д 0ав. -::; 6Г -"""" БРЫЛИ ОПИСАНИЕ ИЗСБРЕТЕ,"1ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4735393/25 (22) 23.06,89 (46) 23.12.91. Бюл. К 47 (72) Н.M.Äðè÷êo (53) 535.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1328780, кл. G 02 В 5/30, 1987, M.Á0ðí, Э,Вольф, Основы оптики, M„ Наука, 1970, с,759. (54) ДВУЛУЧЕПРЕЛОЬЛЛЯЮЩИЙ КОМПЕНСАТОР (57} Изобретение относится к технической физике, в частности к технике оптических поляризационных измерений. Цель изобретения — увеличение углового поля зрения Изобретение относится к технической физике, а именно к технике оптических поляризационных измерений, и может быть применено в оптических поляриметрических устройствах, Известны полимерные компенсаторы, содержащие подвижный и неподвижный элементы с замороженным, наведенным двулучепреломлением. Они могут выполняться с равномерным полем зрения, Однако для точных измерений такие усгройства непригодны вследствие недостаточного постоянства разности хода по полю зрения. Кроме того, полимерные компенсаторы с замороженным двулучепреломлением, как правило, обладают временной нестабильностью оптических характеристик (" краевой эффект"). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому компенсатору является компенсатор Солейля, имеющий равномерное поле зрения и содержащий „, ЯХ„„1700513 А1 компе сатора. Двулучепре омляющий компенсатор содержит подвижный и неподвиж" ный клинья с одинаковы 1и углами из двул учел реломл я ющего мат сриала, одноименные главные направления которых взаимно г;-ргендикулярны, а тонкие края обращены в одну сторону. Компенсатор может содержать третий клин из изотропно о материала с показателем преломления, близким к показателям преломления первых дв х клиньев, тонкий край которого обращен в сторону, противоположную тонким краям первых двух клиньев, а угол клина близок к сумме углов первых двух клиньев. 1 з,п.ф-, :ы, 3 ил. подвижнь;й и неподвижный клинья с одинаковыми углами и плоскопараллельную I» пластину из двулучепреломляющего материала, Одноименные главные направления в клиньях параллельны, а тонкие края обращены В поотивоположные cTopoHbl. Недостатком компенсатора является малое угловое поле, что ограничивает его применение классом задач, где исследуемый обьект освещается пучком малой сходимости. Недостаточность углового поля связана с наличием до::, лнительной плоскопараллельной пласгины. Цель изобретения -- увеличение углового поля комлекс,";тора и повышения точности измерений. указан -ая пель достигается тем, что в двулучепрелсмляющем компенсаторе, выполненном из двулучепреломляющего материала и содержащем два клина с одинаковыми углами, один из которых соединен с приводом перемещения, а одно-. 1700513 именные главные направления в клиньях ориентированы взаимно перпендикулярно, при этом тонкие края обращены в одну сторону, Компенсатор содержит третий клин из изотропного материала с показателем преломления, близким к показателям преломления первых двух клиньев, причем тонкий край этого клина обращен в сторону, противоположную тонким краям первых двух клиньев, а угол равен сумме углов первых двух клиньев. Изотропный клин может быть соединен с любым из двуплечепреломляющих клиньев. Благодаря сочетанию указанной выше ориентации главных направлений с взаимным расположением двулучепреломляющих клиньев их совокупность по своему действию эквивалента плоскопараллельной пластине переменной толщины, как в компенсаторе Солейля, В то же время для получения нулевой разности хода и изменения ее знака не требуется дополнительная плоскопараллельная пластина, содержащаяся в компенсаторе Солейля. Исключение этой пластины приводит к расширению углового поля. На фиг.1 — 3 представлены варианты выполнения компенсатора, Компенсатор содержит два клина 1 и 2 с одинаковыми углами а, выполненные из двулучепреломляющего материала. Клин 1 Соединен с приводом перемещения, Точкой и чертой показана ориентация одного из главных направлений (например, совпадающего с оптической осью). Углы клиньев 1 и 2 равны между собой, а их значение определяется так же, как у компенсатора Солейля, конкретными характеристиками компенсатора, в том числе диапазоном и погрешностью измерений компенсатора. Например, отечественный серийный компенсатор Солейля КС-5 с диапазоном измерения +5 интерференционных порядков и погрешностью измерений 2 нм имеет клинья с углом 37 . При прохождении через компенсатор, представленный на фиг,1, пучок отклоняется на угол 2 а(п-1), где и— показатель преломления, Поскольку это отклонение небольшое (как правило, меньше 1 ) в большинстве задач, для решения которых используют компенсатор. оно не влияет ни на точность, ни на другие характеристики прибора. Однако в некоторых случаях компенсатор устанавливается в оптическую схему, где отклонение пучка недопустимо, так как снижает точность измерений. В основном это схемные решения, в которых компенсатор в процессе измерения поворачивается относительно неподвижной плоскости изображения. Это в свою очередь 55 подвижного клина, при котором удовлетворяется соотношение Л- Л; = О, При этом ,выходящее из компенсатора излучение становится линейно поляризованным под углом 90 к плоскости пропускания ана10 50 приводит к тому, что измеренное значение разности хода приписывается другой точке объекта, т.е. снижается точность измерений. Для устранения отклонения пучка и тем самым повышения точности измерений компенсатор выполняют из трех клиньев, На фиг.2,3 представлены два варианта выполнения компенсатора. Помимо двулучепреломляющих клиньев 1 и 2, входящих в компенсатор, показанный на фиг.", компенсатор содержит клин 3 из изотропного материала. В представленных вариантах клин 3 связан с подвижным клином 2. Угол клина 3 определяется из условия минимизации отклонения пучка после прохождения компенсатора, При выполнении клиньев из кристаллического кварца (по-п8й0,009 в средней части видимого спектра) клин 3 может быть изготовлен из стекла КЯ или стекла МОС2 с углом, равным удвоенному углу двулучепреломляющего клина. Компенсатор изготовлен с клиньями из кристаллического кварца на +5 интерференционных порядков, Углы кварцевых клиньев — 1" 10, Неподвижный кварцевый клин соединен со стеклянным клином с углом 2 20 . Световое отверстие компенсатора 10 мм, Получено угловое поле 10, что в 1,5 раза больше углового поля компенсатора с такими же характеристиками, выполненного по известной схеме, Компенсатор работает следующим образом. Компенсатор освещается поляризованным излучением. В самом общем случае состояние поляризации описывается эллипсом, оси которого совпадают с гла вными направлениями компенсатора, а эллиптичность характеризует разность хода исследуемого объекта, т.е. измеряемую разность хода Л. При прохрждении через компенсатор эллиптичность излучения изменяется, Количественно изменение зависит от вносимой компенсатором разности хода Л<, которая определяется смещением подвижного клина от нулевого положения (Л к = О). При произвольном положении подвижного клина компенсатор действует как плоскопараллельная двулучепреломляющая пластина с эквивалентной толщиной 1, равной разности толщин клиньев, и ориентацией оптической оси, определяемой более толстым клином (Лк = 1з(по-пе)) Измерение состоит в нахождении положения 1700513 Составитель В. Котенев Техред М,Моргентал Корректор В. Гирняк Редактор Г. !iiaroaa Заказ 4466 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 лизатора, Вследствие этога интенсивность излучения за анализатором становится минимальной, Взаимно перпендикулярная ориентация одноименных главных направлений клиньев и обращение их тонких 5 краев в одну сторону позволяет сохранить равномерное поле зрения и исключить дополнител ьнуа плоскопараллельную пластину. Поскольку толщина d этой пластины в нулевом положении компенсатора равна 10 суммарной толщине клиньев, а зависимость углового поля у от суммарной толщины двух двулучепреломляющих элементов близка к виду 2К исключение пластины при сохранении геометрии клиньев увели- 15 чивает р в 2, Следовательно, при одинаковых с прототипом характеристиках и оптимальной толщине клиньев угловое поле данного компенсатора в 1,5 раза выше, Предложенное решение эксперименталь- 20 но опробовано. Получено угловое поле 10О, что позволяет использовать предложенный компенсатор совместно с серийным полярископом — поляриметром ПКС-2 0 ! 25 с диффузным освещением исследуемого объекта. Формула изобретения 1. Двулучепреломляющий компенсатор, выполненный из двулучепреломляющего материала и содержащий два клина с одинаковыми углами, один из которых соединен с приводом перемещения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения углового поля, клинья установлены так, что одноименные главные направления в клиньях взаимно перпендикулярны, а тонкие края .клиньев обращены в одну сторону. 2, Компенсатор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, компенсатор содержит третий клин из изотропного материала с показателем преломления, близким к показателям преломления первых двух кличьев и расположенный так, что его тонкий край обращен в сторону, противоположную тонким краям первых двух клиньев, а угол данного клина равен сумме углов первых двух клиньев.
