Фильтрация электромагнитных волн анизотропными стратифицированными структурами

• Автор: Жилко, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 156 c. : ил

ГЛАВА I. ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ ОТРАЖЕНИЯ И ПРОПУСКАНИЯ
СТРАТИФИЦИРОВАННЫХ АНИЗОТРОПНЫХ СИСТЕМ
§ I. Операторы импедансов в граничных задачах оптики
§ 2. Влияние несогласованности граничных сред на
поляризацию света
§ 3. Анализ фильтрации системами дву преломляющих
кристаллов с учетом их оптической несогласованности
Глава II. ОТРАЖАТЕЛЬНЫЕ ДВУПРЕЛОМЛЯЩИЕ СВЕТОФИЛЬТРЫ И ИХ
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
§ 4* Структурные свойства отражательных фильтров
§ 5. Влияние вариаций параметров фильтров на их
отражательные характеристики
Глава III. ПРОСТЕЙШИЕ ОБРАТНЫЕ ЗАДАЧИ ФИЛЬТРАЦИИ НА
ГРАНИЦЕ АНИЗОТРОПНОЙ СРЕДЫ
§ 6. Метод определения комплексного тензора
диэлектрической проницаемости кристалла по операторам отражения
§ 7. Связь диэлектрического тензор^ кристалла с
управляемыми частями тензоров ^отражения
§ 8. Эллипсометрический метод измерения тензора
отражения анизотропной среды
§ 9. Метод определения тензора диэлектрической Проницаемости слабопоглощающего кристалла по операторам пропускания
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Широкое распространение оптических средств связи, прогресс оптического и голографического приборостроения, развитие лазерной техники обусловили значительный интерес к проблеме использования света для обработки и преобразования оптической информации. Вследствие того, что через многокомпонентные оптические каналы проходит тем большее количество информации, чем уже спектр передаваемых сигналов, актуальное значение в этих областях приобретает задача создания новых и усовершенствования существующих узкополосных фильтров. Этим и объясняется все возрастающий интерес к наиболее узкополосным из существующих фильтров - интерференционно-поляризационным [ { - УЗ
Интерференционно-поляризационные светофильтры (ЙПСФ), разработанные Лиоik~-16 ] и Шольцем [М-49 ] для целей астрономии и астрофизики и широко применяемые в этих областях [20-2? ", в настоящее время все чаще используют для селекции мод и стабилизации частоты излучения ОКГ, в перестраиваемых лазерах для сканирования и монохроматизации излучения, в скоростной лазерной спектроскопии, исследованиях сверхтонкой структуры спектров поглощения веществ ИТ. п.
[25-За]
Применение современных электронных и оптических схем, использование высококогерентных источников света привело к заметному повышению точности и чувствительности измерений параметров световых пучков, что необходимо для решения многих научных и прикладных задач. Вследствие этого повышаются требования и к характеристикам ИПСФ, как оптическим, так и эксплуатационным. Однако, хотя в многочисленных применениях, связанных с лазерной техникой 59 ], приходится иметь дело с высококогерентным светом, исследования о влиянии оптической несогласованности эле-

ментов ИПСФ на их характеристики практически отсутствуют. Это связано прежде всего с тем, что до недавнего времени отсутствовали точные методы расчета сложных многокомпонентных структур, содержащих анизотропные и гиротропные слои произвольных срезов и в любой их комбинации [40-£2. , Для расчета ИПСФ применяются различные методы 1^5} 4д-4Ч- , среди которых наиболее широко распространены метод матриц Джонса [ 45 3 46 ]и Мюллера [Л, 4 ? . Однако в них обычно не рассматриваются преобразования векторов поля на границах раздела сред и не учитываются отражения на элементах фильтров. В случае пренебрежения влиянием границ не учитывается многолучевая интерференция отраженных лучей, которая может существенно исказить характеристики фильтров [и,т. И только с разработкой строгой теории распространения волн в многослойных анизотропных и гиротропных структурах [ 40'42 ] появилась возможность найти точное решение задачи прохождения и отражения электромагнитных волн в ИПСФ [4<£~4в ]. Введенные в работах [ 4Р-42. ^понятия тензоров импедансов и показателей преломления позволяют эффективно решать граничные задачи и задачи распространения световых волн в любых кристаллах. Отметим, что полученные операторные соотношения для слоистых анизотропных сред удобны для программирования. На их основе разработаны пакеты программ простой структуры для решения ряда задач оптики: расчет характеристик слоистых систем с произвольным сочетанием анизотропных слоев любых срезов; расчет характеристик интерференционно-поляризационных светофильтров Шольца с учетом однократных и многократных отражений от граней анизотропных пластин, составляющих фильтры; расчет характеристик ИПСФ Лио с учетом многолучевой интерференции отраженных лучей.
Не менее актуальной в связи с все возврастающими запросами оптического приборостроения является строгое решение обратной

к1 > Р2 “ единичные векторы поляризаторов,
Р21) - свертка тензора 3) с векторами и Р2 ,
В рассматриваемом случае тензоры 3) и # имеют вид
В=2[^ + -| + йй>г + й(,]" (1.58)
Й =[&е+ ^ ~С0У1 * ^+С„У1+р1^(1.59)
Здесь операторы 0о , $?0 , вр , с!о - элементы характеристической блочной матрицы [_и,а ]
^ Vйхр(-1к^^)гур(-1к121М^.,лхр(ч к(цМ^) (1*60)
Ср лр
связывающей векторы поля на первой и последней границах системы.
Экспоненциалы в (1.60) вычисляются по формуле (1.25). Процедура определения преломления Л/р , Ур и поверхностных импедан-сов Г^э , Гр изложена в работах С 4/, к2. ] и в § I,
На основе полученных блочно-матричных соотношений разработан пакет прикладных программ для численного расчета на ЭВМ характеристик многослойных ИПСФ с произвольным сочетанием анизотропных слоев любых срезов и углов разворотов. Для контроля за правильностью расчетов осуществлялась проверка закона сохранения энергии, который для тензоров отражения 1 и пропускания й системы записывается в виде
с[Ч+г+£=1 , (1.61)
где о[+(г+) обозначает тензор эрмитово сопряженный к АЫ)
С помощью этих программ рассчитаны спектры отражения (рис.9) и пропускания (рис. 10) фильтров Шольца, содержащих 6 анизотропных пластин кварца [ 49 1. Углы разворотов пластин в ИПСФ, опре-