Оптические свойства лучерасщепляющих призм на основе одноосных кристаллов

• Автор: Кузнецов, Валентин Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СВЕТА СО СПЛОШНЫМИ СРЕДАМИ
1.1. Распространение света в прозрачных средах
1.2. Особенности отражения и преломления света кристаллами
1.3. Явления многолучевого расщепления в кристаллах
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ УГЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗЛИЧНЫХ МНОГОЛУЧЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
2.1. Четырехлучеотражение в призмах из различных кристаллов
2.2. Прохождение света через систему двух четырехлучеотражающих
призм
2.2.1. Пары «ниобат лития — ниобат лития», «кальцит - кальцит» и
«парателлурит - парателлурит»
2.2.2. Пара «кальцит - парателлурит»
2.2.3. Пара «мошелит - мошелит»
2.2.4. Пара «КОР — мошелит»
2.3. Угловые характеристики двупреломляющей призмы с прямоугольным
основанием
2.4. Выход лучей из плоскости падения в анизотропных кристаллах
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ МНОГОЛУЧЕВОГО РОЖДЕНИЯ
3.1. Методика эксперимента
3.1.1. Описание экспериментальной установки
3.1.2. Оценка погрешностей эксперимента
3.2. Экспериментальные результаты для некоторых кристаллов
3.2.1. Угловые характеристики четырехлучеотражающих призм

3.2.2. Распределение энергии между лучами, выходящими из четырехлучеотражающих призм
3.2.3. Экспериментальное исследование системы двух призм
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛОВ
4.1. Двулучевые призмы для разделения лучей с ортогональными поляризациями
4.2. Однолучевая поляризационная монолитная призма
4.3. Устройство для совмещения лучей в одном направлении
4.4. Замечания о взаимности кристаллических оптических элементов
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований
В связи с бурным развитием оптической связи, оптических методов измерения и приборостроения в настоящее время имеется необходимость в разработке оптических элементов, основанных на новых принципах. Это элементы для разделения одного светового пучка на несколько, для совмещения нескольких пучков в одном, однолучевые и двулучевые поляризационные призмы. Перспективным материалом для изготовления таких элементов являются оптически анизотропные одноосные и двуосные кристаллы.
Исследования свойств анизотропных кристаллов проводились в течение нескольких столетий. Исследования последних лет [1-2, 4-7, 9, 19-20, 22, 25, 52-55, 69, 74, 83-88] выявили особенности распространения света в кристаллических образцах, не рассматривавшихся ранее. Было обнаружено, в частности, явление четырехлучеотражения. Работы В. И. Строганова, Л. В. Алексеевой, И. В Повх, Д. С. Фалеева, М. Р. Прокоповича, К. Г. Карася, М. М. Смышляевой, И. С. Филипповой, П. А. Меньшикова описывают основные свойства четырехлучеотражающих призм, а также некоторые свойства системы из нескольких призм. Однако, не были получены угловые характеристики четырехлучеотражающих призм (обычно рассматривается лишь полное внутреннее отражение от наклонной грани призмы), а системы призм описаны лишь качественно.
Настоящая диссертационная работа, обобщающая результаты научных работ автора, посвящена количественному описанию четырехлучеотражения в призмах из различных кристаллов и системах из двух таких призм. Показаны особенности систем, состоящих из одинаковых призм. Результаты расчетов проверены экспериментально. Получены также угловые характеристики призм с прямоугольным основанием из разных кристаллов. Уделено внимание особенностям распространения света в призмах из кристаллов с большой

Угол падения а, град.
Рис. 2.1.10. Зависимости углов выхода от угла падения для кристалла мошелита (Н£21г). Обозначения рис
Как видно из рис. 2.1.3 - 2.1.10, угловое расстояние между выходящими лучами зависит не от главных значений показателей преломления, а от величины двулучепреломления кристалла.
Отсутствие кривой в некоторой области углов а означает, что при таких значениях угла падения функция не определена, а луч, соответствующий этой функции, не будет выходить из кристалла. Причиной этого может быть нарушение условий полного внутреннего отражения от наклонной грани призмы (при этом луч выйдет через эту грань), либо, напротив, проявление полного внутреннего отражения от выходной грани.
Графики позволяют предсказать количество лучей, одновременно выходящих из призмы, изготовленной из какого-либо кристалла. Для кристаллов с малым двупреломлением в большом интервале углов падения из призмы будут выходить четыре луча. Однако, для кристаллов с большой величиной Ап