Устройство поворота плоскости поляризации лазерного излучения

 

Устройство поворота плоскости поляризации содержит два фазосдвигающих элемента λ/2, причем угол между осями первого и второго элементов равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации. Обеспечивается синхронный поворот векторов электрического поля в различных точках поперечного сечения луча на заданный угол вне зависимости от их начальной ориентации. 3 ил.

Изобретение относится к области лазерной оптики, более конкретно к внерезонаторному преобразованию когерентного излучения.

Известно устройство для поворота плоскости поляризации, содержащее фазосдвигающий элемент λ/2 [1].

Недостатком такого устройства является то, что угол поворота вектора электрического поля, определяющего плоскость поляризации, зависит от угла между этим вектором и осью фазосдвигающего элемента λ/2 в случае использования проходного фазосдвигающего элемента λ/2 или от угла между вектором электрического поля и плоскостью падения излучения на фазосдвигающий элемент λ/2 в случае использования отражательного фазосдвигающего элемента λ/2. Таким образом, если в различных точках сечения луча вектор электрического поля имеет разные направления, то после прохождения элемента λ/2 угол поворота векторов электрического поля в разных точках будет различным.

Целью предлагаемого изобретения является синхронный поворот векторов электрического поля в различных точках поперечного сечения луча на определенный заданный угол вне зависимости от их начальной ориентации.

Такая задача, например, стоит при преобразовании азимутальной поляризации в радиальную и наоборот, в зависимости от целей использования преобразованного излучения [2]. Азимутальная имеет минимальный коэффициент поглощения при падении на поверхность под большими углами и является оптимальной для передачи излучения по волноводу. Радиальная имеет максимальный коэффициент поглощения при падении на поверхность под большими углами и является оптимальной для технологических применений: лазерной резки, сварки.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство устанавливается дополнительно фазосдвигающий элемент λ/2. В случае использования в качестве фазосдвигающих элементов проходных фазосдвигающих элементов λ/2 угол между осями первой и второй пластинки равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации. В случае использования в качестве фазосдвигающих элементов отражательных фазосдвигающих элементов λ/2 угол между плоскостями падения излучения на первый и второй элемент равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый элемент отличается от известного тем, что в известное устройство дополнительно устанавливается фазосдвигающий элемент λ/2, причем в случае использования двух проходных фазосдвигающих элементов λ/2 угол между осями первого и второго элемента равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации, а в случае использования двух отражательных фазосдвигающих элементов λ/2 угол между плоскостями падения излучения на первый и второй элемент равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволил установить его соответствие критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения иллюстрируется на фиг. 1, 2. По ходу луча установлены фазосдвигающие элементы λ/2 - 1 и 2. В случае использования проходных элементов угол γ между осями элементов 1 и 2 равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации фиг. 1. В случае использования отражательных элементов угол γ между плоскостями падения излучения α и β на соответственно первый и второй элемент равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации фиг. 2.

Устройство работает следующим образом. Действие первого фазосдвигающего элемента λ/2 сводится к зеркальному отражению начального вектора электрического поля относительно оси элемента в случае применения проходного элемента или относительно плоскости падения излучения в случае применения отражательного элемента (фиг. 3). Такое же действие относительно своей оси (для проходного элемента) или плоскости падения излучения (для отражательного элемента) на вектор электрического поля оказывает второй фазосдвигающий элемент. Результат совместного действия двух фазосдвигающих элементов сводится к повороту начального вектора электрического поля в направлении, совпадающем с направлением поворота оси первого проходного элемента (плоскости падения излучения на первый отражательный элемент) до совмещения с осью второго проходного элемента (с плоскостью падения излучения на второй отражательный элемент), и на угол в два раза больший, чем угол между осями проходных фазосдвигающих элементов (плоскостями падения излучения на отражательные фазосдвигающие элементы) (фиг. 2). Таким образом, ни направление поворота, ни величина угла поворота не зависят от ориентации начального вектора электрического поля по отношению к осям фазосдвигающих элементов в случае использования проходных элементов или по отношению к плоскостям падения излучения в случае использования отражательных элементов. На фиг. 1 приведены примеры преобразования азимутальной поляризации в радиальную.

Источники информации: 1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1974, с. 666.

2. Ананьев Ю. А. Оптические резонаторы и лазерные пучки. - М.: Наука, 1990, с. 110.2

Формула изобретения

Устройство поворота плоскости поляризации, содержащее фазосдвигающий элемент λ/2, отличающееся тем, что на пути распространения луча дополнительно установлен второй фазосдвигающий элемент λ/2 и угол между осями первого и второго элемента равен половине требуемого угла поворота плоскости поляризации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3