L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
Кристаллооптические системы и лазерные измерительные устройства
| Группа | Учебная литература |
|---|---|
| Область науки | Технические науки |
| Название на русском языке | Кристаллооптические системы и лазерные измерительные устройства |
| Авторы на русском языке | Умбетов А.У. |
| Вид издания на русском языке | учебное пособие |
| Издательство на русском языке | Аркалык: РИО АркГПИ, 2012. – 134 с. |
Резюме
С развитием квантовой электроники и когерентной оптики значительно возросло использование разнообразных кристаллооптических систем в научно-технических и промышленных разработках. С помощью кристаллооптических устройств успешно решаются задачи управления излучением лазеров, управление амплитудой, частотой, фазой и поляризацией, создания непрерывного и дискретного сканирования светового луча, модуляции добротности и селекции мод оптического резонатора, управление длительностью и формой импульсов оптического излучение . Кристаллооптические системы применяются также для создания управляемых протранственых фильтров. На базе кристаллооптических систем создан целый ряд лазерных поляризационных интерферометрических устройств, позволяющих с высокой точностью исследовать качество обработки оптических деталей , геометрические параметры лазерных пучков, пространственную корреляционную функцию поля лазерного излучения и степень когерентности .
Целью настоящей работы явилось подробные теоретическое и экспериментальное исследование свойств бифокальных линз различных конструкций и биполяризатора из одноосного кристалла исландского шпата с различными ориентациями оптических осей кристаллов в компонентах систем, а также разработка лазерных измерительных устройств на основе выше указанных кристаллооптических систем.
При выполнении настоящей работы решались следующие задачи:
І. Разработка достаточно общих методов расчета прохождения электромагнитных волн через бифокальные линзы и биполяриватор, удобные для анализа свойства таких систем и пригодные для инженерных расчетов.
2. Проведение всесторонных экспериментальных исследований бифокальных линз и биполяризатора в режимах расщепления поляризованных лучей и интерференции между ними и исследование различных случаев интерференции.
3. Исследование возможности применения бифокальных линз и биполяризатора для создания новых лазерных измерительных устройств.
В лазерных устройствах кристаллооптические системи используются в двух основных режимах: режиме пространственного разделения узкого светового пучка с ортогональными поляризациями и режиме интерференции световых пучков на выходе системы.
Первый режим используется для управления лазерным излучением, для селекции мод оптических резаноторов и т.п.
Второй режим работы кристаллооптических систем лежит в основе действия поляризационных интерферометров сдвига. Световой пучок разделяется системой на два ортагонально поляризованных пучка, фронты которых сдвинути друг относительно друга. При смещении пучков при помощи анализатора в области их переналожения возникает интерференционная картина. Вид картины и ее контрастность позваляют анализировать характерически падающего пучка: кривизну вонового фронта и степень когорентности излучения.
Основные результаты работы состоит в следующем:
1. Разработан метод расчета распространения плоских электромагнитных волн в двухкомпонентных кристаллооптических линзах из одноосных кристаллов: бифокальных линзах /БЛ/. Получены выражения, выявляющие все основные особенности таких систем при произвольной ориентации оптических осей в линзах типа БП.
2. На основании анализа полученных выражений, предложено конструктивное разделение БЛ на линзы типа БЛ-1 и БЛ-2 и рассмотрены основные (в том числе фокусирующие) свойства линз типа БЛ-1 и БЛ-2.
3. Получены выражения, описывающие ход лучей на выходе БЛ при падении коллимированного лазерного пучка, и обобщена известная методика расчета двухкомпонентных кристаллооптических систем.
4. Рассмотрена работа двухкомпонентных кристаллооптических линз двух типов: БЛ-1 и БЛ-2 в режиме интерференции поляризованных лучей.
5. Теоретически описана и экспериментально подтверждена особенность интерференции в бифокальной линзе типа БЛ-1 интерференция поляризованных лучей осуществляется без анализатора, когда оптическая ось расположена в входной области БЛ-1 вдоль направления распространения лазерного луча.
6. Получены выражения, описывающие зависимость вида интерференционных картин, формируемых в БЛ-2, от угла расходимости (сходимости) излучения, падающего на входную грань БЛ, от продольного смещения (вдоль оси Z), фокусируемого лазерного пучка, и от поперечного смещения (в плоскости ХУ), фокусируемого лазерного пучка.
7. Экспериментально исследована интерференционная структура оптического поля в фокальной области при лазерном облучении БЛ.
8. Рассмотрены дисперсионные свойства БЛ. Измерены фокусные расстояния линз типа БЛ-1 и БЛ-2 в зависимости от длины волны, и произведены расчеты в интервале 0,4<α<2,3 мкм, которые хорошо согласуются между собой.
9. Результаты экспериментов сопоставлены с расчетами, проведенными на ЭВМ по выведенным формулам. Ошибка приближенного метода расчета кристаллооптических систем типа БЛ и БЛ составляет менее 10%.
10. Интерференционный растр, формируемый в БЛ в виде зонной картины Френеля позволил создать лазерный интерференционный резольвометр (ЛИР), пространственная частота которого увеличивается от центра картины к периферии от 0 до 150 периодов на миллиметр.
11. С помощью ЛИРа на БЛ испытаны стандартные диссекторы.
12. Показана возможность использования линзы типа БЛ-2 для исследования параметров световых пучков (угловой расходимости, пространственной когерентности), оптической передаточной функции (продольной и поперечной) различных типов микро-, фото – и телеобьективов в поляризационных интерферометрах продольного сдвига.
13. Показана возможность использования интерференционных растров, формируемых БЛ-2 вместе корреляционных опорных транспарантов в акустооптических устройствах обработки радиосигналов.
14. Разработан метод расчета распространения электромагнитных волн в кристаллооптической системе –биполяризатор /БП/ из одноосного кристалла. Получены выражения, удобные для анализа свойства БП.
15. Рассмотрена работа БП в режиме интерференции поляризованных пучков на выходе БП. Выведена зависимость пространственной частоты интерференционных полос, формируемых БП, от угла падения лазерных пучков на входные грани БП.
16. Показана возможность использования БП для измерения малых угловых перемещений объектов в поляризационных интерферометрах.
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ