SU1133510A1 - Устройство дл измерени анизотропии коэффициента поглощени и нелинейного показател преломлени - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ И НЕЛИНЕЙНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ образца, содержащее лазер и последовательно установленные по ходу излучени  средство дл  изменени  интенсивности излучени , линзу и средство . дл  измерени  распределени  интенсивности в лазерном пучке, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и. производительности измерений, в него дополнительно введены расщепитель пучка и компенсатор, установленные последовательно между линзой и средством дл  измерени  распределени  интенсивности в лазерном пучке таким образом, что оптические оси расщепител  и компенсатора ориентированы под углами к оси излучени  лазера соответственно 45 и 90 , а плоскости главного сечени  расщепител  и компенсатора взаимно перпендикул рны .

Description

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что толщина компенсатора Ьп выбираетс  из соотношени 

K-rtU5°)L,

,

И„- Пл

- толщина расщепител  ,

показатели преломлени  обыкновенного и необыкновенного лучей в расщепителе и компенсаторе ,

2ПоПр

nCts)

2K-n;v

Изобретение относитс  к квантовой электронике, а именно к нелинейной оптике, и может быть использовано дл  точных измерений анизотропии коэф фйциента поглощени  и анизотропии нелинейного показател  преломлени  вещества.

Известно устройство дл  исследовани  вынужденного двулучепреломлени , содержащее импульсньй лазер, нейтраль ные фильтры, пол ризатор, дихроичное зеркало, кювету с исследуемой жидкостью , анализатор, интерференционные фильтры, средства дл  регистрации интенсивности лазерного излучени , , установленные последовательно на оси пучка излучени  импульсного лазера, и непрерывный лазер, ось пучка излучени  которого с помощью дихроичного зеркала совмещена с осью пучка импульсного лазера l .

Недостатками этогоустройства  вл ютс  низка  точность измерени , так как определить величину двулучепреломлени  можно лишь за два импульса лазерного излучени , а также ограниченные функциональные возможности. Его нельз  использовать дл  проведени  измерений коэффициента поглоще ни  и анизотропии нелинейного показател  преломлени  в средах, нелинейность которых обусловлена свободными носител ми. Кроме того, устройство технически сложно необходимости точного совмещени  осей пучков непрерывного и импульсного лазеров.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  анизотропии коэффициента поглощени  и нелинейного показател  преломлени , содержащее ла ,эер и последовательно установленные

по ходу излучени  средство дл  изменени  интенсивности излучени , линзу и средство дл  измерени  распределени  интенсивности в лазерном пучке 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени  (около 30%), так как определить величину анизотропии можно только за два импульса лазерной генерации. Кроме того, необходимо мен ть ориентацию кристалла, что повышает трудоемкость процесса, т.е. снижает производительность устройства.

Цель изобретени  - повьш1ение точности и производительности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  анизотропии коэффициента поглощени  и нелинейного показател  преломлени  образца , содержащее лазер и последовательно установленные по ходу излучени  средство дл  измерени  интенсивности излучени , линзу и средство дл  измерени  распределени  интенсивности в лазерном пучке, дополнительно введены расщепитель и компенсатор, установленные последовательно между линзой и средством дл  измерени  распределени  интенсивности в лазерном пучке

таким образом, что оптические оси расщепител  и компенсатора ориентированы

под углами к оси излучени  соответственно 45 и 90 , а плоскости главного сечени  расщепител  и компенсатора взаимно перпендикул рны.

При этом толщина компенсатора (,„ выбираетс  из соотношени 

По-пС45)1ь,

ч () толщина расщепител ; о)е показатели преломлени  обык Oi g новенного и необыкновенного лучей в расщепителе и компен . Ни чертеже приведена структурна  схема устройства дл  измерени  анизотропии поглощени  и нелинейного показател  преломлени . Устройство содержит лазер 1, сред ство 2 дл  изменени  интенсивности лазерного излучени , линзу 3, расщепитель 4, компенсатор 5, исследуемый образец 6, средство 7 дл  измерени  поперечного распределени  интенсивности . Устройство работает следующим образом . Излучение лазера 1 ослабл етс  до необходимой интенсивности средством 2,фокусируетс  линзой 3, расщепл етс  расщепителем 4 на два равных пучка с взаимно перпендикул рной пол риза1Ц1ёй (обыкновенный и необыкновенный ) , проходит через компенсатор 5, который компенсирует разность хода между обьжновенными и необыкновенными пучками, и попадает на иссле дуемый образец 6. Далее средство 7 дл  измерени  поперечного распределени  интенсивности регистрирует интегральные интенсивности прошедших пучков при измерении анизотропии коэффициента поглощени , либо, в случае измерени  нелинейного показател  преломлени , диаметры прошедших пучков. Измер   зависимость диаметра пучков от падающей мощности, определ ют пороговые мощности и по соотношению о,е U22No c л 256 где Р - порогова  мощность самофокусировки или самодефокусировки в исследуемом о разце, АО - длина световой волны в ва уме, наход т нелинейные показатели прело лени  п° и «2 дл  обыкновенного и необыкновенного пучков. 104 Средства дл  изменени  интенсивности лазерного излучени  могут представл ть собой нейтральные фильтры или два пол ризатора, повернутых относительно друг друга на определенный угол. Средства дл  измерени  распределени  интенсивности в лазерном пучке могут представл ть собой фотопластинку или матричные фотоприемники с дисплеем . Если излучение лазера линейно пол ризовано , то, измен   угол между плоскост ми главного сечени  и пол ризации , определ ют пороговые мощности самофокусировки дл  обыкновенного и необыкновенного пучков одновременно. Таким образом, параметры, необходимые дл  определени  анизотропии коэффициента поглощени  и нелинейного показател  преломлени , измер ютс  с помощью предлагаемого устройства за один импульс лазера. Это повьш1ает точность измерени  до 0,1% при определении коэффициента поглощени  и до 3% при определении нелинейного показател  преломлени , так как при этом отпадает необходимость учета нестабильности интенсивности лазерного излучени . Расщепитель изготовлен из двулучепреломп ющего материала, причем оптичес са  ось С расположена под углом 45 к оси падающего лазерного излученц , поэтому даже при нормальном падении происходит снос энергии пространственное разделение обыкновенного и необыкновенного пучков. Угол между оптической осью С и волновым вектором падающего излучени  (осью устройства) вз т равным 45, так как в этом случае при падении на линейноанизотропную среду пучка с гауссовым профилем интенсивности, расходимости обыкновенного и необыкновенного пучков одинаковы. Максимальный угол ср между обыкнове ным и необыкновенным пучками излучени  наблюдаетс  тогда, когда тангенс угла об между оптической осью С расщепител  и осыо устройства (направлением распространени  пучка излучени ) равен . Действительно, угол tf можно определить через угол об следующим образом; .. где П- ПеИз услови  максимума угласр из со ( 3) получим отношени  2 . 1 ) - .или () Дл  длины волны 532 нм и кристал ла КПД (По .1,51, Пй 1,А7) имеем .06 45° 48;( l30l Изготовление расщепител  из криг- сталла с малой линейной анизотропией таким образом, что оптическа  ось С ориентирована под углом 45 к входным гран м, позвол ет одновременно удовлетворить двум услови м: максимальности угла расщеплени  и неизменности расходимости обыкновенного и необыкновенного пзгчков , внутри расщ пител , показатели преломлени  дл  обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно . 1133510, 6 При измерении анизотропии нелинейных коэффициентов поглощени  и показател  преломлени  необходимо, чтобы фокусные рассто ни  в необыкновенном и обыкновенном пучках были одинаковы, т.е. разность хода между обоими пучками должна быть равна нулю. Этому условию можно удовлетворить, если плоскость главного сечени  расщепи- . тел  будет перпендикул рна плоскости главного сечени  компенсатора. При этом толщина расщепител  L будет св зана с толщиной компенсатора L g соотношением ,v(,oj 1,К-пС45°) oTne + (5) Таким образом, введение в устройство расщепител  и компенсатора позвол ет повысить точность и производительность устройства дл  измерени  анизотропии нелинейного показател  преломлени  и коэффициента поглощени ,

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ И НЕЛИНЕЙНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ образца, содержащее лазер и последовательно установленные по ходу излу чения средство для изменения интенсивности излучения, линзу и средство . для измерения распределения интенсивности в лазерном пучке, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и. производительности измерений, в него дополнительно введены расщепитель пучка и компенсатор, установленные последовательно между линзой и средством для измерения распределения интенсивности в лазерном пучке таким образом, что оптические оси расщепителя и компенсатора ориентированы под углами к оси излучения лазера соответственно 45 и 90^е, а плоскости главного сечения расщепителя и компенсатора взаимно перпендикулярны.

2. Устройство по π. 1, о т л и ч а где L ₄ - толщина расщепителя*, ю щ е е с я тем, что толщина компен сатора bg.

выбирается из соотношения показатели преломления обык новенного й необыкновенного ' лучей в расщепителе и ком- пенсаторе,

2п_оП_е h (45°)