Оптические характеристики излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

КРАВЦОВА НАТАЛЬЯ АНАТОЛЬЕВНА

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ, ПРОШЕДШЕГО ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ФАЗОВЫХ ПЛАСТИНОК, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛОВ

01 04 05-Оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Хабаровск - 2007

Работа выполнена в Дальневосточном государственном университете путей сообщения

Защита состоится 23 мая 2007 года в 1200 часов на заседании регионального диссертационного совета ДМ 218.003 01 при Дальневосточном государственном университете путей сообщения по адресу 680021, г Хабаровск, ул Серышева, 47, ауд 230

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственно! о университета путей сообщения

Автореферат разосланапреля 2007 г

Научный руководитель заслуженный деятель науки РФ,

доктор физико-математических наук, профессор Строганов Владимир Иванович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Букин Олег Алексеевич

кандидат физико-математических наук, доцент Авербух Бернард Борисович

Ведущая организация-

Дальневосточный государственный гуманитарный университет (кафедра теоретической физики)

Ученый секретарь диссертационного совета

ТН Шабалина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследований

В настоящее время оптика анизотропных сред занимает все большее место в области линейной и нелинейной оптики Повышается интерес исследователей к оптическим кристаллам в связи с созданием систем управления, записи и обработки оптической информации Анизотропные элементы (призмы, плоскопараллельные пластинки и др ) с определенными заданными характеристиками (спектрами пропускания) широко используются в квантовой электронике, нелинейной оптике некогерентного теплового излучения, при производстве интерферометров на основе оптических кристаллов, светофильтров, сканисторов, управляемых оптических диафрагм, модуляторов и затворов широкополосного излучения

В оптическом приборостроении широко используются четвертьволновые и полуволновые пластинки, но их недостатками являются высокая стоимость и технологические трудности изготовления Такие пластинки используются только для определенной длины волны

Система, содержащая поляризатор, анализатор и плоскопараллельную кристаллическую пластинку, расположенную между ними, рассматривалась неоднократно Установлено, что при помещении кристаллических пластинок между поляризатором и анализатором, спектром пропускания системы можно управлять. Спектр пропускания трансформируется при вращении одного кристалла или двух (изменении плоскости главного сечения кристалла по отношению к плоскости пропускания поляризатора) Однако детального исследования спектров пропускания широкополосного излучения к настоящему времени проведено не было, хотя такие исследования открывают дополнительные возможности при создании, например, модуляторов широкополосного излучения Поэтому целесообразно продолжить исследования по выявлению новых способов управления спектрами пропускания анизотропных кристаллов

Не исследованы спектры пропускания системы кристаллических пластинок и возможности управления ими, хотя данное направление исследований открывает большие перспективы для управления характеристиками широкополосных лазеров на красителях, для селекции в лазерах модового состава, для изменения спектра в обычных пучках излучения

Не изучена возможность управления поляризационными характеристиками излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов Ранее проведенные исследования ХК Абена, Т Хасанова, А Ф Константиновой и других направлены на определение разности фаз, двулучепреломления и дихроизма в пластинках, то есть на эллипсометрию и поляриметрию Однако для лазерного излучения, например, важно обеспечить заданную по величине эллиптичность, направление поляризации

Таким образом, данное направление в области оптики анизотропных сред в научном плане и в плане прикладных разработок является важной и актуальной задачей и требует дальнейших систематических исследований

Цель работы

Целью данной работы является проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленных на выявление закономерностей и особенностей спектров пропускания оптических систем, содержащих одну, две и большее количество фазовых пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов и на исследование оптических характеристик излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок

Задачи исследований

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи

1. Исследованы спектры пропускания отдельных кристаллических пластинок, изготовленных из кристаллов кварца, кальцита, КОР, ниобата лития при различном расположении оптической оси пластинки относительно направления пропускания поляризатора и разной толщине пластин, при вращении анализатора

2 Рассчитаны спектры излучения, прошедшего через систему из двух, трех и четырех кристаллических пластинок Выявлены особенности этих спектров

3 Экспериментально исследованы спектры для излучения, прошедшего через две кристаллические пластинки

4 Исследовано влияние на спектры пропускания пластинок их толщины, количества пластинок, угла поворота пластинок друг относительно друга и относительно поляризатора, вращения анализатора

5 Изучены особенности изменения для кристаллов КОР и ниобата лития параметров поляризации излучения, прошедшего через систему кристаллических пластинок эллиптичности, азимута и степени поляризации, при различных углах поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора, разной разности фаз между компонентами электрического поля прошедшей волны и различной длине волны

6 Предложен метод определения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок, основанный на применении параметрических уравнений эллипса поляризации

7 Выявлены возможности использования фазовой пластинки с произвольной разностью фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами для управления эллиптичностью прошедшего излучения

Методы исследования

Для достижения поставленной цели использованы теоретические, экспериментальные, эллипсометрические методы исследования, компьютерное моделирование

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем

1 Впервые детально исследованы спектры пропускания широкополосного излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок, изготовленных из кристаллов ниобата лития, КДР, кальцита, выявлены характерные особенности этих спектров

2 Показано, что существует характерная точка перехода линейчатого спектра в сплошной при вращении пластинки относительно направления пропускания поляризатора и вращении анализатора

3 Выявлена зависимость интенсивности излучения, прошедшего через систему из трех и четырех фазовых пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов, от длины волны, угла поворота пластинок относительно друг друга и относительно направления пропускания поляризатора, от угла поворота анализатора

4 Показано, что при повороте одной пластинки относительно другой наблюдается эффект компенсации в интерференционной картине присутствует спектр только одной пластинки (или двух, трех, в случае системы пластинок)

5 Выявлена зависимость оптических характеристик излучения, прошедшего через фазовую пластинку от разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами, угла поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора и длины волны

6 Предложен метод определения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему кристаллических пластинок, основанный на применении параметрических уравнений эллипса поляризации

Практическая ценность работы

Полученные в диссертационной работе научные результаты могут быть использованы для выявления характеристик кристалла - величины двулучепрелом-ления, наличия дефектов, определения степени поликристалличности пластинок Возможности изменения спектров пропускания плоскопараллельных пластинок могут быть полезны при управлении характеристиками широкополосных лазеров на красителях, при селекции в лазерах модового состава, изменении спектра в обычных пучках излучения, изготовив из пластинок, поляризатора и анализатора монохроматор излучения Такая система может оказаться полезной при создании реперных спектров при проведении спектральных исследований, при определении точных значений угла между оптическими осями двух пластинок

Связь с государственными программами и НИР

Диссертационная работа связана с фундаментальной научно-исследовательской темой ОАО «РЖД» «анизотропное отражение света и электрооптические свойства кристаллов», выполняемой на кафедре «Физика» ДВГУПС

Основные защищаемые положения

1. Спектр пропускания кристаллической пластинки, расположенной в оптической системе поляризатор - кристалл — анализатор может быть сплошным, линейчатым или на фоне сплошного линейчатым Существует характерная точка перехода линейчатого спектра в сплошной, по которой можно определить или установить заданное значение угла поворота кристаллической пластинки (оптической оси кристалла)

2 Фазовые пластинки с разностью фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами в области 150°-210° позволяют необходимым образом ориентировать большую ось эллипса поляризации проходящего через пластинку излучения.

3 Спектр пропускания системы кристаллических пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов, трансформируется при вращении одной или нескольких пластинок (изменении положения плоскости главного сечения кристалла по отношению к плоскости пропускания поляризатора) При скрещенных поляризаторе и анализаторе наблюдается эффект компенсации одной или нескольких пластинок отсутствие влияния одной или нескольких пластинок (в случае системы пластинок) на спектр пропускания

4 Параметрические уравнения эллипса поляризации и уравнения характеристических направлений позволяют построить эллипс поляризации прошедшего через систему излучения, определять его характеристики и управлять ими.

Апробация работы

Результаты выполненных исследований опубликованы в работах

[1-25] и докладывались на конференциях.

• Научно-практической конференции Региональной школы-симпозиума «Физика и химия твердого тела» (Благовещенск, 2000 г.).

• IV региональной конференции «Физика- фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Владивосток, 2003 г)

• III Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2003» (Санкт-Петербург, 2003 г)

• III Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» (Санкт-Петербург, 2004 г).

• IV Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» (Санкт-Петербург, 2005 г ).

• IV Международной конференции творческой молодежи «Научно-техническое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 2005 г )

• V региональной научной конференции «Физика фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Хабаровск, 2005 г )

• The Fifth Asia-Pamfic Conference "Fundamental problems of opto-and microelectronics" (Vladivostok, 2005)

• VI региональной конференции «Физика фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Благовещенск, 2006 г)

• Международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (III Самсоновские чтения) (Хабаровск, 2006 г)

• Научной сессии МИФИ - 2007 (Москва, 2007 г.).

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы Работа содержит 140 страниц машинописного текста, список цитируемой литературы из 104 наименований, иллюстрируется 42 рисунками

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, научная и практическая значимость работы, определена цель диссертации, кратко изложено содержание работы, сформулированы защищаемые положения

В первой главе дан обзор литературы по проблемам, затронутым в последующих главах Описаны характерные особенности поляризационных спектров фазовой пластинки и системы фазовых пластинок, а также оптические характеристики фазовой пластинки и возможности управления ими

Вторая глава посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям особенностей спектров пропускания фазовой пластинки

В разделе 2 1 рассмотрен метод экспериментальных исследований Приведена схема экспериментальной установки и рассмотрена методика получения спектров

Излучение от широкополосного некогерентного источника коллимируется и направляется перпендикулярно плоскости, в которой лежит оптическая ось кристалла Линейно поляризованное излучение после поляризатора проходит через фазовую пластинку, где испытывает двулучепреломление. Анализатор, поставленный за кристаллом пропускает два когерентных луча, плоскополяризованных в одной плоскости и имеющих разность фаз 5 Характерный спектр наблюдается с помощью спектрального аппарата.

Установка изготовлена в двух вариантах на основе монохроматора УМ-2 (среднее разрешение) и на основе высокоразрешающего спектрографа ДФС-452 с дифракционной решеткой (высокое разрешение) Ширина входной щели спектрографа 0,05 мм

Исследовались кристаллические пластинки, изготовленные из одноосных кристаллов кальцита (толщина пластинок 1 и 1,5 мм), КДР, толщиной 0,47 мм, нио-бата лития толщиной 2 и 1,5 мм

В разделе 2 2 теоретически рассчитаны и экспериментально получены спектры пропускания пластинок из ниобата лития, КДР, кальцита

Подтверждено, что при скрещенных поляризаторе и анализаторе для угла поворота пластинки а=45° спектр является периодическим Интенсивность света в спектре пропускания зависит от угла поворота а пластинки относительно плоскости пропускания поляризатора

Рассмотрены два характерных случая

1)при скрещенных поляризаторе и анализаторе изменяется угол ос между главным сечением кристалла и плоскостью пропускания поляризатора,

2)при заданном значении угла а изменяется угол р между первоначальным и действующим направлением плоскости пропускания анализатора

Для расчета интенсивности излучения в первом случае применялось выражение

где 5 - оптическая разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами на выходе из второй пластинки

Во втором случае интенсивность света меняется по закону

3 =

соя2 а ят2 (а - р) + 5Ш2 а соз(а - Р) - ^ 2а - 2р)са? 8

(2)

Спектр прошедшего через фазовую пластинку излучения зависит от величин а и Р и может быть периодическим, сплошным или на фоне сплошного частично периодическим При Р<а и Р>а на фоне сплошного спектра наблюдается линейчатый, интенсивность которого меняется в зависимости от соотношения углов а и Р (рис 1) При Р = а спектр только сплошной

Характерная зависимость интенсивности J выходящего из системы излучения от а позволяет в эксперименте устанавливать кристаллическую пластинку в необходимое положение, то есть ориентировать оптическую ось кристалла относительно плоскости пропускания поляризатора

Изменяя положение анализатора (угол р) можно измерить положение оптической оси пластинки (угол поворота а) относительно плоскости пропускания поляризатора, используя равенство а=Р, при котором линейчатый спектр исчезает (остается только сплошной) Например, на рис 1,а присутствует только линейчатый спектр Кривая 1 определяет максимальные значения интенсивности сплошного спектра В случае рис 1,6 присутствует сплошной спектр — кривая 2 определяет его интенсивность - и на фоне сплошного - линейчатый (кривая 1) Точка р = а = 30° соответствует исчезновению линейчатого спектра

В разделе 2 3 выявлены дополнительные возможности управления эллиптичностью, видом, направлением и степенью поляризации системы, состоящей из поляризатора и фазовой пластинки Направление поляризации определяется азимутом % (угол между оптической осью пластинки и осью эллипса поляризации) или (угол между осью эллипса поляризации и направлением пропускания поляризатора)

На выходе из фазовой пластинки свет в общем случае является эллиптически поляризованным

Показано, что параметры эллипса поляризации (эллиптичность у, азимуты , степень поляризации Р)зависят от угла поворота пластинки а и разности фаз 8 (рис 2) и (рис 3)

Отмечено скачкообразное изменение направления оси эллипса на 90° при а = 45° При разности хода, близкой к 90° азимут X сначала растет очень медленно (на 2-3°), а затем наблюдается резонанс резкое возрастание угла % до 45° (при а = 45° и 8 = 90°)

Эллиптичность периодически меняется по амплитуде на 45°, причем только при а = 45° зависимость у (8) линейная (рис 2)

15 30 45 60 75 90

16 30 45 60 75

15 30 45 60 75 90 С.

(интенсивностышнейча-того спектра на фоне сплошного), 2 - Лтт (интенсивность сплошного спектра), а) Р=0°, б) Р=30°, в) р=45°, г) р=60°, д) р=90°

Зависимость у ^ от а носит практически периодический характер при изменении разности фаз от 0 до 90° В области а = 45° и 8 > 90° угол Х1 скачком увеличивается на 90° и продолжает линейно возрастать до 180° при увеличении угла а.

Графики (рис 2 и рис 3) являются своеобразным паспортом кристаллической пластинки, позволяя управлять эллиптичностью и степенью поляризации с помощью пластинки произвольной толщины (заданном 5)

э — \

у \1

s\

л у \ \

Ь •¿j

Y >1

45 УО 35 80° к гго» л 60<

f К

1 \

\ /

к

\ у

Рис 2 Зависимость угла у эллиптичности от разности фаз 8 при различных углах СС поворота пластинки углы а, градусы 1 - 10, 2 - 20, 3 - 30, 4-45

Рис 3 Кривые зависимости степени поляризации от разности фаз 5 при различных углах поворота (X кристаллической пластинки относительно направления пропускания поляризатора Значения угла (X, градусы 1 - 20 и 70, 2 -30 и 60,3 -45

В разделе 2 4 рассмотрен характер зависимости у, Xi и Р от 5 в области 150-210° Особенностью является некритичность поворота большой оси эллипса поляризации при изменении ос относительно линейной зависимости при значительных отклонениях разности фаз 8 относительно 180°

Показано, что график зависимости азимута эллипса поляризации от угла а практически не изменяется для любого 8 из интервала 150 — 210° Такая зависимость может быть использована для задания направления большой оси эллипса

На рис 4 показан характер зависимости у и Р от разности фаз 8 вблизи 8 = 180°. Когда речь не идет о прецизионных измерениях, толщина полуволновой пластинки может отличаться от идеальной

Рис 4 Зависимость степени поляризации Р и эллиптичности у излучения, прошедшего через кристаллическую фазовую пластинку от разности фаз 8 между обыкновенным и необыкновенным лучами

В третьей главе рассмотрены спектральные свойства системы кристаллических пластинок Выявлены характерные особенности спектров пропускания данной системы

В разделе 3 1 показано, что спектром пропускания системы, состоящей из двух фазовых пластинок можно управлять в значительных пределах при повороте пластинок относительно друг друга и относительно направления пропускания поляризатора, а также при вращении анализатора

Рассмотрены частные случаи

а) а = 45°, р = 0 (поляризатор и анализатор скрещены), вторая пластинка поворачивается на угол у относительно первой,

б) а = 45°, а плоскость пропускания анализатора поворачивается на угол Р относительно скрещенного положения,

в) Р = 0, а плоскость главного сечения первой пластинки поворачивается относительно плоскости пропускания поляризатора

Вызывает интерес случай, когда а = у = 45° Интенсивность излучения при этом равна

где JQ — интенсивность излучения при у = 0, с1-\ - толщина первой пластинки, А-1 - оптическая разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами на выходе из первой пластинки, А, — длина волны, у — угол поворота второй пластинки относительно первой

Формула (3) показывает, что пропускание системы определяется только первой пластинкой, вторая пластинка не оказывает никакого влияния на спектр пропускания системы Это так называемый эффект компенсации спектра второй пластинки Для у Ф 0,45, 90° в спектре появляются нерегулярности

Показано, что эффект компенсации имеет место для а = у (при Р = 0) На рис 5 показаны зависимости интенсивности прошедшего излучения от угла у поворота второй пластинки относительно первой для пласшнок из ниобата лития и кальцита

(3)

Л-Ь,

отн ед

1 Т

0,8 0,6 0,4 0,2 0

90° 180°

270°

У

Рис 5 Зависимость пропускания Д/1о системы поляризатор кристалл-кристалл-анализатор от угла поворота второй пластинки Длина волны излучения 0,6328 мкм

1 - для ниобата лития,

2 - для кальцита

Вид кривой в сильной степени зависит от конкретных значений и Р Данная зависимость может быть использована в экспериментах с лазерным излучением для определения угла у.

Изменение длины волны используемого излучения также приводит к характерным преобразованиям зависимости интенсивности от угла у (рис 6)

J/Ja, J/Ja'

отн ед

отн ед

Ж Ш-

О —LJ—*-—li——i Л., мкм (J

0,6 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 °>6 °'61 °'62 °'63 °'64 °'65

а б

Рис 6 Спектры пропускания для системы поляризатор-кристалл-кристалл-анализатор в зависимости от угла у

Пластинки из ниобата лития Толщина пластинок, мм di=2, d2 =2,5, Угол у, градусы а) 22,5, б) 67,5

Рассчитаны спектры пропускания при различных углах поворота анализатора Показано, что спектр пропускания для пластинки из ниобата лития изменяется при изменении угла р Наиболее простые (периодические) спектры возникают при значениях Р = 0° и(3 = 90° При повороте первой пластинки на угол а форма спектров усложняется, интенсивность прошедшего излучения модулируется

В разделе 3 2 рассматриваются характерные особенности спектров пропускания системы, состоящей из трех и четырех пластинок

Получены формулы для интенсивности излучения, прошедшего три и четыре пластинки и рассчитаны спектры пропускания данных систем

Показано, что при скрещенных поляризаторе и анализаторе для (X = у = 45° и £ = 0° наблюдается эффект компенсации спектра второй и третьей пластинки (в случае трех пластинок) Спектр пропускания зависит от эффективной толщины всех трех пластинок d^ +d2 + ¿/3 (для у = С = 0 и а = 45°, Р = 0°), -d2 -d3 (для у — 0°,s = 90°)

Отмечено значительное видоизменение и усложнение спектров системы трех и четырех пластинок по сравнению с системой, содержащей две пластинки Это

увеличивает возможности управления спектрами пропускания Такие системы пластинок могут быть полезны при создании реперных спектров при проведении спектральных исследований, при определении точных значений углов между оптическими осями пластинок

В разделе 3 3 рассмотрены причины обнаруженного эффекта компенсации спектра пластинки

Анализ зависимости интенсивности J прошедшего излучения от разности фаз 5 между обыкновенным и необыкновенным лучами показал, что причиной компенсации спектра второй пластинки является расположение данной пластинки так, что ее главное направление параллельно оси пропускания поляризатора. При таком расположении пластинка вносит одинаковый набег фаз в обыкновенный и необыкновенный лучи, результат интерференции которых зависит от 5 и определяет пропускание системы

Показано, что эффект компенсации наблюдается и в случае прохождения излучения через систему трех и четырех пластинок Причем, происходит компенсация спектра одной, двух или трех пластинок

В главе 4 рассмотрены поляризационные характеристики системы фазовых пластинок

В разделе 4 1 рассматривается применение параметрических уравнений колебаний вектора напряженности электрического поля световой волны, прошедшего через фазовую пластинку, для получения поляризационных характеристик излучения (эллиптичности, степени поляризации)

Параметрический метод является более удобным и наглядным, по сравнению с другими, особенно, когда рассматривается система, состоящая из двух и более пластинок Построенный с помощью параметрических уравнений эллипс поляризации позволяет сравнительно легко определять параметры поляризации прошедшего через систему излучения Применение математической компьютерной программы «Maple» повышает точность измерений

В разделе 4 2 показаны возможности управления оптическими характеристиками немонохроматического излучения, прошедшего через систему пластинок.

Рассчитаны зависимости эллиптичности у, азимута % эллипсов поляризации и интенсивности J от длины волны к излучения Все указанные величины периодически изменяются с изменением длины волны

Характерно, что вблизи а = 45° (для одной фазовой пластинки) азимут эллипса поляризации сохраняет свою ориентацию относительно оптической оси пластинки на определенном участке длин волн На определенных длинах волн происходит скачок - изменение угла % на противоположный, что соответствует изменению направления поляризации (рис 7)

Независимо от значений максимумы и минимумы интенсивности соответствуют одним и тем же длинам волн, то есть их положение не зависит от^иа Но интенсивность прошедшего излучения (в максимуме) определяется величиной угла а

а а = 44,9° б б) а = 45,1°

Рис 7 Зависимость азимута % (1),эллиптичности у (2) и интенсивности излучения 7(3) от длины волны X (поляризатор и анализатор скрещены) Пластинка толщиной 2 мм из ниобата лития

Зависимость J(k) является эталонной и позволяет определить поляризационные характеристики прошедшего излучения Соединив данную пластинку с моно-хроматором, можно получить излучение с необходимой степенью поляризации

Рассчитаны характеристические направления (два взаимно перпендикулярных положения поляризатора, при которых выходящий из системы свет линейно поляризован) для систем двух и трех пластинок из кристаллов КДР одинаковой толщины для немонохроматического излучения

Показано, что для любой длины волны падающего на систему кристаллических пластинок излучения существуют два взаимно перпендикулярных положения поляризатора, при которых выходящий из системы свет имеет линейную поляризацию

В разделе 4 3 рассматриваются дополнительные возможности управления поляризационными характеристиками излучения системы фазовых пластинок

Показано, что вращая пластинки с заданной разностью фаз друг относительно друга, можно получить излучение с необходимой степенью поляризации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Впервые детально исследованы спектры пропускания широкополосного излучения, прошедшего через фазовые пластинки, изготовленные из кристаллов ниобата лития, КДР, кальцита Выявлено существование характерной точки перехода линейчатого спектра в сплошной при вращении пластинки относительно направления пропускания поляризатора и вращении анализатора

2 Показано, что при повороте одной пластинки относительно другой на угол у = а при скрещенных поляризаторах наблюдается эффект компенсации, в интерференционной картине присутствует спектр только одной пластинки. Данный эффект наблюдается и в случае системы трех и четырех пластинок. Объяснена причина эффекта компенсации

3 Рассчитаны и исследованы интенсивности излучения, прошедшего через систему из двух, трех и четырех фазовых пластинок, от длины волны, угла поворота пластинок относительно друг друга и относительно направления пропускания поляризатора, от угла поворота анализатора. Полученные данные показали широкие возможности управления оптическими характеристиками излучения, прошедшего через указанные системы

4 Выявлена зависимость оптических характеристик излучения, прошедшего через фазовую пластинку от разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами и угла поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора Показано, что данные зависимости можно использовать для управления поляризационными характеристиками с помощью фазовых пластинок произвольной толщины

5 Предложен метод определения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему кристаллических пластинок, основанный на применении параметрических уравнений эллипса поляризации

6 Впервые выявлена зависимость оптических характеристик излучения, прошедшего через пластинку из ниобата лития, от длины волны и угла поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора Указаны возможности управления поляризационными характеристиками излучения

7 Впервые рассчитаны характеристические направления для системы фазовых пластинок из кристаллов КДР, при которых выходящий из системы свет линейно поляризован Показано, что такие характеристические направления существуют для любой длины волны

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

1 Кравцова Н А , Повх И В , Строганов В И , Алексеева Л А Световые волны в системе кристаллических пластинок // Физика и химия твердого тела Тезисы докладов Региональной школы - симпозиума - Благовещенск, 2000 -С 9-10.

2 Кравцова Н А , Мурый А А , Алексеева Л А , Повх И В , Строганов В.И., Сенин П В Оптические лучи в анизотропных средах // Физика фундаментальные и прикладные исследования, образование. Тезисы докладов четвертой региональной научной конференции Владивосток Изд-во ИАПУ, 2003 - С 65-67

3 Алексеева Л .А , Кравцова Н.А , Повх И В , Строганов В И , Сенин П В , Мурый А А Геометрическая оптика анизотропных сред // Сборник трудов третьей международной конференции «Оптика - 2003». - СПб СПбГУ ИТМО, 2003. -С 356-358

4 Кравцова Н А , Повх И В , Строганов В И , Гороховский В Б. Интерференция световых лучей в системе кристаллических пластинок // Сборник трудов третьей международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика -2003» - СПб • СПбГУ ИТМО, 2003 - С 358-359

5 Алексеева JI А., Повх И В , Кравцова Н А, Строганов В И. Двойные коно-скопические фигуры в оптических кристаллах // Сборник трудов международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» - СПб. СПбГУ ИТМО, 2004 -С 303

6 Алексеева JIА , Повх И В , Филиппова И С , Пасько В И , Кравцова Н.А , Строганов В И Необыкновенные свойства двух призм, изготовленных из оптического кристалла // Оптика конденсированных сред Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова - Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2004 - С 68-69

7. Филиппова И С., Кравцова Н А., Строганов В И , Алексеева Л А , Соколовский Р И Снос необыкновенных лучей при четырехлучерасщеплении // Сборник трудов четвертой международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» - СПб СПбГУ ИТМО, 2003 - С 342.

8 Соколовский Р И , Кравцова Н А , Алексеева JIА , Повх И В , Строганов В И Оптические свойства двух плоскопараллельных кристаллических пластинок // Бюллетень научных сообщений Сборник научных трудов /Под ред В И Строганова -Хабаровск. Изд-во ДВГУПС, 2005 - № 9 - С 87-91

9 Соколовский Р И , Филиппова И С , Кравцова Н А Интенсивность световых лучей при четырехлучеотражении // Бюллетень научных сообщений Сборник научных трудов /Под ред В И Строганова - Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2005 -№9.-С 9-10

10 Кравцова Н А , Алексеева JIА, Повх И В Спектры пропускания тонких кристаллических пластинок // Материалы докладов пятой региональной научной конференции «Физика фундаментальные и прикладные исследования, образование» -Хабаровск Изд-во ТОГУ -2005 -С 79-80

11 Кравцова Н А , Строганов В И , Алексеева JI А , Повх И В Неоднозначность и особенности спектра пропускания в системе, состоящей из двух кристаллических пластинок Эффект компенсации // Бюллетень научных сообщений Сборник научных трудов /Под ред В И Строганова - Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2005 -№10 -С 4-8

12 Кравцова Н А , Строганов В И, Алексеева JIА , Повх И В Причины компенсации спектра пропускания одной из пластинок в системе, состоящей из двух кристаллических пластинок // Бюллетень научных сообщений. Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова -Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2005 -№10 -С 8-11

13 Кравцова Н А., Сюй А.В , Строганов В И , Костенко М И Особые свойства пропускания многослойных кристаллических пластинок // Оптика конденсированных сред Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова - Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2006 - С 7-12

14 Сюй А В , Кравцова Н А , Строганов В И , Лихтин В В. Особенности спектра пропускания плоскопараллельной кристаллической пластинки // Оптика конденсированных сред Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова - Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2006 -С. 12-18

15. Сюй А В , Кравцова Н А, Строганов В И, Лихтин В В. О спектре пропускания двух кристаллических пластинок И Оптика конденсированных сред Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова - Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2006 -С 40-49

16 Сюй А В , Кравцова Н А, Строганов В И, Лихтин В В Система трех кристаллических пластинок // Бюллетень научных сообщений- Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова - Хабаровск. Изд-во ДВГУПС, 2005 - № 11 -С 52-55.

17. Сюй А В , Кравцова Н А , Строганов В И , Войтюк М.И Пространственно-угловой фазовый портрет лазерного пучка, прошедшего через две кристаллические пластинки // Материалы шестой региональной научной конференции «Физика фундаментальные и прикладные исследования, образование» - Благовещенск АмГУ, 2006 -С 117-118

18 Сюй А В , Кравцова Н А , Строганов В И , Лихтин В В Управление эллиптичностью света с помощью системы двух кристаллических пластинок // Материалы шестой региональной научной конференции «Физика фундаментальные и прикладные исследования, образование» -Благовещенск АмГУ, 2006 -С 118-120

19. Сюй А.В , Кравцова Н А , Строганов В И , Криштоп В В , Максименко В А , Лихтин В В Поляризационный метод управления спектром пропускания плоскопараллельной кристаллической пластинки // Известия вузов Приборостроение -СПб ИТМО Т49 — № 12,2006 - С 53-55

20 Сюй А В , Кравцова Н А , Строганов В И , Лихтин В В Особенности спектров пропускания кристаллических пластинок // Тезисы докладов международного симпозиума «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (третьи Самсоновские чтения) -Хабаровск Изд-во ТОП/ -2006 -С 303.

21. Строганов В И., Андреев П С, Кузнецов Д А., Криштоп В В , Литвинова М Н , Филиппова И С , Пикуль О Ю , Лебедев В А , Кравцова Н А , Сюй А В Оптические элементы из анизотропных кристаллов для фотоники и информационной оптики // Научная сессия МИФИ - 2007 Сборник научных трудов - Москва МИФИ, 2007 -Т 15 -С 82-84

22 Сюй А В., Кравцова Н А , Строганов В И , Лихтин В В Поляризационные особенности излучения, прошедшего через кристаллическую пластинку // Бюллетень научных сообщений Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова — Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2007-№ 12 -С 24-37

23 Сюй А В , Кравцова Н А., Строганов В И Поляризационные характеристики излучения, прошедшего через систему из кристаллических пластинок // Бюллетень научных сообщений Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова -Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2007 -№12 - С 19-24

24 Сюй А В , Кравцова Н А , Строганов В И. Критичность степени поляризации излучения, прошедшего через полуволновую пластинку при изменении ее толщины // Бюллетень научных сообщений. Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова -Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 200Г. -№ 12.-С 10-12

25 Сюй А В , Кравцова Н А , Строганов В И Эллиптичность немонохроматического излучения, прошедшего через фазовую пластинку // Бюллетень научных сообщений Сборник научных трудов / Под ред В И Строганова - Хабаровск-Изд-во ДВГУПС, 200Г.- № 12 - 60-63

КРАВЦОВА НАТАЛЬЯ АНАТОЛЬЕВНА

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ, ПРОШЕДШЕГО ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ФАЗОВЫХ ПЛАСТИНОК, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛОВ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Сдано в набор 16 04 2007 Подписано в печать 17 04 2007 Формат 60х84'/!6 Бумага тип №2 Гарнитура Times New Roman Печать RISO Уст печ л 1,2 Зак 149 Тираж 100 экз

Издательство ДВГУПС 680021, г Хабаровск, ул Серышева, 47

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТОВЫХ ВОЛН

В АНИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ.

1.1. Уравнения Максвелла. Плоские электромагнитные волны.

1.2. Поляризация световых волн.

1.3. Анизотропия кристаллов.

1.4. Распространение светового излучения в анизотропной среде.

1.5. Управление поляризацией света.

1.6. Интерференция поляризованных лучей.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ФАЗОВОЙ ПЛАСТИНКИ.

2.1.Экспериментальная установка. Методика получения спектров.

2.2. Спектры пропускания кристаллической фазовой пластинки.

2.3. Управление характеристиками излучения, прошедшего фазовую пластинку.

2.4. Критичность степени поляризации излучения, прошедшего через фазовую пластинку.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ

КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИНОК.

3.1. Спектры пропускания двух кристаллических пластинок.

3.2. Спектры пропускания трех и четырех пластинок.

3.3. Эффект компенсации.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ

КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФАЗОВЫХ ПЛАСТИНОК. 104 4.1 .Параметрический метод построения эллипса поляризации излучения и определение его характеристик.

4.2. Эллиптичность немонохроматического излучения, прошедшего через фазовые пластинк.

4.3. Управление характеристиками излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок.

ВЫВОДЫ.

Актуальность исследований

В настоящее время оптика анизотропных сред занимает все большее место в области линейной и нелинейной оптики. Повышается интерес исследователей к оптическим кристаллам в связи с созданием систем управления, записи и обработки оптической информации. Анизотропные элементы (призмы, плоскопараллельные пластинки и др.) с определенными заданными характеристиками (спектрами пропускания) широко используются в квантовой электронике, нелинейной оптике некогерентного теплового излучения, при производстве интерферометров на основе оптических кристаллов, светофильтров, сканисторов, управляемых оптических диафрагм, модуляторов и затворов широкополосного излучения [1].

В оптическом приборостроении широко используются четвертьволновые и полуволновые пластинки, но их недостатками являются высокая стоимость и технологические трудности изготовления.

Ход лучей в плоскопараллельной пластинке подробно рассматривается в учебной литературе, но для анизотропных сред для плоскопараллельной кристаллической пластинки к настоящему времени имеются лишь отдельные данные и отрывочные сведения, которые разбросаны по литературным источникам и иногда противоречивы.

Система, содержащая поляризатор, анализатор и плоскопараллельную кристаллическую пластинку, расположенную между ними, рассматривалась ранее неоднократно [2-23]. Установлено, что при помещении кристаллических пластинок между поляризатором и анализатором, спектром пропускания системы можно управлять. Способы управления поляризационными спектрами различны, например, электрооптический метод позволяет модулировать интенсивность прошедшего излучения с помощью электрического поля. Спектр пропускания трансформируется также при вращении одного кристалла или двух (изменении плоскости главного сечения кристалла по отношению к плоскости пропускания поляризатора) [23-27]. Однако детального исследования спектров пропускания широкополосного излучения к настоящему времени проведено не было, хотя такие исследования открывают дополнительные возможности при создании, например, модуляторов широкополосного излучения. Поэтому целесообразно исследовать различные способы управления спектрами пропускания анизотропных кристаллов.

Ранние исследования показали возможность управления спектром прошедшего излучения при изменении угла поворота пластинки или ее толщины, однако были рассмотрены только частные случаи.

Не исследованы спектры пропускания системы кристаллических пластинок и возможности управления ими.

Не изучена возможность управления оптическими характеристиками прошедшего излучения с помощью кристаллической пластинки или системы пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов.

Следует отметить, что исследованию фазовых пластинок (системы, состоящей из нескольких пластинок) посвящено значительное количество работ. Это работы ХасановаТ. [27], АбенаХ.К. [26,28,29], Константиновой А.Ф., Гречуш-никоваБ.Н., Улуханова И.Т., Степанова А.Н. [24,25], Гольцер И.В., ДарштМЯ., Зельдович Б.Я.[30], в которых авторы рассматривают возможности использования системы фазовых пластинок для определения их характеристик: разности фаз между необыкновенными и необыкновенными лучами; дву-лучепреломления {п0 ~пе); дихроизма {К0 - Ке ). Столь большое число работ определялось задачами практики в эллипсометрии и поляриметрии.

На другую сторону вопроса - создание лазерных пучков излучения с заданными характеристиками эллиптичности - особого внимания практически никто не обращал. В этом случае обычно характеристики фазовых пластинок (например, разность фаз, вносимая пластинкой) известны и требуется найти значение эллиптичности излучения, а также возможность управлять азимутом эллиптически поляризованного света. Такая задача, в связи с быстрым развитием лазерной техники является также актуальной и требует своего решения.

Актуальность данного исследования связана также с тем, что в настоящее время в развитии прикладной оптики имеет первостепенное значение поиск и исследование новых материалов, используемых в конкретных устройствах для преобразования параметров проходящего излучения.

Таким образом, данное направление в области оптики анизотропных сред в научном плане и в плане прикладных разработок является важным и актуальным направлением и требует дальнейших систематических исследований.

Цель и задачи работы

Целью данной работы является проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленных на выявление закономерностей и особенностей спектров пропускания оптических систем, состоящих из поляризатора, анализатора и двух или более плоскопараллельных пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов, а также выявление поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи.

1. Исследованы спектры пропускания отдельных кристаллических пластинок, изготовленных из кристаллов кварца, кальцита, KDP (КН2РО4), ниобата лития, при различном расположении оптической оси пластинки относительно направления пропускания поляризатора, разной толщине пластинок, при вращении анализатора.

2. Рассчитаны спектры излучения, прошедшего через систему из двух, трех и четырех кристаллических пластинок. Выявлены особенности этих спектров.

3. Экспериментально исследованы спектры для излучения, прошедшего через две кристаллические пластинки.

4. Исследовано влияние на спектры пропускания пластинок их толщины, количества пластинок, угла поворота пластинок друг относительно друга и относительно поляризатора, вращения анализатора.

5. Изучены особенности изменения для кристаллов KDP и ниобата лития параметров поляризации излучения, прошедшего через кристаллическую пластинку: эллиптичности, азимута и степени поляризации, при различных углах поворота пластинки по отношению к плоскости пропускания поляризатора, разной разности фаз между компонентами электрического поля прошедшей волны и различной длине волны.

6. Предложен метод определения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок, основанный на применении параметрических уравнений эллипса поляризации.

7. Выявлены возможности использования фазовой пластинки с произвольной разностью фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами для управления эллиптичностью прошедшего излучения.

Методы исследования

Для достижения поставленной цели использованы теоретические, экспериментальные, эллипсометрические методы исследования, компьютерное моделирование.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые детально исследованы спектры пропускания широкополосного излучения, прошедшего через систему фазовых пластинок, изготовленных из кристаллов ниобата лития, КДР, кальцита; выявлены характерные особенности этих спектров.

2. Показано, что существует характерная точка перехода линейчатого спектра в сплошной при вращении пластинки относительно направления пропускания поляризатора и вращении анализатора.

3. Выявлена зависимость интенсивности излучения, прошедшего через систему из трех и четырех фазовых пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов, от длины волны, угла поворота пластинок относительно друг друга и относительно направления пропускания поляризатора, от угла поворота анализатора.

4. Показано, что при повороте одной пластинки относительно другой наблюдается эффект компенсации: в интерференционной картине присутствует спектр только одной пластинки (или двух, трех , в случае системы пластинок).

5. Выявлена зависимость оптических характеристик излучения, прошедшего через фазовую пластинку от разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами и угла поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора, от длины волны.

6. Предложен метод определения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему кристаллических пластинок, основанный на применении параметрических уравнений эллипса поляризации.

Таким образом, в диссертационной работе основное внимание уделено изучению закономерностей и особенностей изменения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему кристаллических пластинок.

Практическая ценность работы

Полученные в диссертационной работе научные результаты могут быть использованы для выявления характеристик кристалла - величины двулучепре-ломления, наличия дефектов, определения степени поликристалличности пластинок. Возможности изменения спектров пропускания плоскопараллельных пластинок могут быть полезны при управлении характеристиками широкополосных лазеров на красителях, при селекции в лазерах модового состава, изменении спектра в обычных пучках излучения, изготовив из пластинок, поляризатора и анализатора монохроматор излучения. Такая система может оказаться полезной при создании реперных спектров при проведении спектральных исследований; при определении точных значений угла между оптическими осями двух пластинок.

Основные защищаемые положения

1.Спектр пропускания кристаллической пластинки, расположенной в оптической системе поляризатор - кристалл - анализатор может быть сплошным, линейчатым или на фоне сплошного линейчатым. Существует характерная точка перехода линейчатого спектра в сплошной, по которой можно определить или установить заданное значение угла поворота кристаллической пластинки (оптической оси кристалла).

2. Фазовые пластинки с разностью фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами в области 150-210° позволяют необходимым образом ориентировать большую ось эллипса поляризации проходящего через пластинку излучения.

3.Спектр пропускания системы кристаллических пластинок, изготовленных из анизотропных кристаллов, трансформируется при вращении одной или нескольких пластинок (изменении положения плоскости главного сечения кристалла по отношению к плоскости пропускания поляризатора). При скрещенных поляризаторе и анализаторе наблюдается эффект компенсации одной или нескольких пластинок: отсутствие влияния одной или нескольких пластинок (в случае системы пластинок) на спектр пропускания.

4.Параметрические уравнения эллипса поляризации и уравнения характеристических направлений позволяют построить эллипс поляризации прошедшего через систему излучения, определить его характеристики и управлять ими.

Апробация работы

Основные результаты выполненных исследований опубликованы в работах [31-55 ] и докладывались на следующих конференциях:

• Научно-практической конференции Региональной школы-симпозиума «Физика и химия твердого тела» (Благовещенск, 2000 г.).

• IV региональной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Владивосток, 2003 г.).

• III Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2003» (Санкт-Петербург, 2003 г.).

• III Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» (Санкт-Петербург, 2004 г.).

• IV Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» (Санкт-Петербург, 2005 г.).

• IV Международной конференции творческой молодежи «Научно-техническое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (Хабаровск, 2005 г.).

• V региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Хабаровск, 2005 г.).

• The Fifth Asia-Panific Conference "Fundamental problems of opto-and microelectronics" (Vladivostok, 2005).

• VI региональной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Благовещенск, 2006 г.).

• Международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (III Самсоновские чтения) (Хабаровск, 2006 г.).

• Научной сессии МИФИ - 2007 (Москва, 2007 г.).

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержит 140 страниц машинописного текста, иллюстрируется 42 рисунками. Список цитированной литературы включает 104 работы отечественных и зарубежных авторов.

выводы

1.Для определения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему кристаллических пластинок удобным и наглядным является параметрический метод. Он позволяет с помощью параметрических уравнений построить эллипсы поляризации и по ним найти необходимые характеристики излучения.

2.0птические характеристики (эллиптичность, степень поляризации, азимут эллипса поляризации, интенсивность) немонохроматического излучения, прошедшего фазовую пластинку, периодически меняются с изменением длины волны. Для разных углов поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора амплитуды колебаний указанных величин разные.

3.Максимумы и минимумы интенсивности соответствуют линейно поляризованному свету (у = 0).

4.Вблизи угла а = 45° азимут практически не меняется на определенном участке длин волн. На определенной длине волны происходит скачок - изменение угла % (азимута эллипса поляризации) на противоположный. В зависимости от того, больше или меньше угол а, чем 45°, скачок реализуется по-разному.

5.Положение максимумов и минимумов интенсивности излучения не зависит от угла а, но амплитуда интенсивности определяется углом поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора.

6.Для любой длины волны падающего на систему кристаллических пластинок излучения существуют два взаимно перпендикулярных положения поляризатора (характеристические направления), при которых выходящий из системы свет линейно поляризован. б.Излучение, вышедшее из системы двух пластинок имеет линейную поляризацию при условиях: 1) а<| = 90 - а, 8-| = 0; 180; 360° и т.д.; 2) а<| =а, б-j =180°.

127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Впервые детально исследованы спектры пропускания широкополосного излучения, прошедшего через фазовые пластинки, изготовленные из кристаллов ниобата лития, КДР, кальцита. Выявлено существование характерной точки перехода линейчатого спектра в сплошной при вращении пластинки относительно направления пропускания поляризатора и вращении анализатора.

2. Отмечена некритичность поворота направления колебаний вектора напряженности излучения к значительным отклонениям разности фаз между обыкновенной и необыкновенной волн относительно 180°.

3.Показано, что при повороте одной пластинки относительно другой на угол а = у при скрещенных поляризаторе и анализаторе наблюдается эффект компенсации: в интерференционной картине присутствует спектр только одной пластинки. Данный эффект наблюдается и в случае системы трех и четырех пластинок. Объяснена причина эффекта компенсации.

4.Рассчитаны и исследованы интенсивности излучения, прошедшего через систему из двух, трех и четырех фазовых пластинок, от длины волны, угла поворота пластинок относительно друг друга и относительно направления пропускания поляризатора, от угла поворота анализатора. Полученные данные показали широкие возможности управления оптическими характеристиками излучения, прошедшего через указанные системы.

5.Выявлена зависимость оптических характеристик излучения, прошедшего через фазовую пластинку от разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами и угла поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора. Показано, что данные зависимости можно использовать для управления поляризационными характеристиками с помощью фазовых пластинок произвольной толщины.

6.Предложен метод определения поляризационных характеристик излучения, прошедшего через систему кристаллических пластинок, основанный на применении параметрических уравнений эллипса поляризации.

7.Впервые выявлена зависимость оптических характеристик излучения, прошедшего через фазовую пластинку, от длины волны и угла поворота пластинки относительно направления пропускания поляризатора. Указаны возможности управления поляризационными характеристиками излучения.

1. Шерклифф, У. Поляризованный свет /У. Шерклифф. М.: Мир, 1965. -254 с.

2. Борн, М. Основы оптики /М. Борн, Э. Вольф.- М.: Наука, 1973. 856 с.

3. Ландсберг, Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. - 928 с.

4. Ахманов, С.А. Физическая оптика / С.А. Ахманов, С.Ю. Никитин. -М.:Изд-во Моск. Ун-та, 1998. 656 с.

5. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. Учебное пособие: Для вузов. В 5 т. T.IV. Оптика. М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2002. - 792 с.

6. Нагибина, И.М. Прикладная физическая оптика / И.М. Нагибина, В.А. Москалев, Н.А. Подушкина, В.Л. Рудин. М.: Радио и связь, 1991. - 160 с.

7. Константинова, А.Ф. Оптические свойства кристаллов / А.Ф. Константинова, Б.А. Гречушников, Б.В. Бокуть, Е.Г. Валяшко. М.: Наука и техника, 1995.-302 с.

8. Константинова, А.Ф. Оптика анизотропных сред / А.Ф. Константинова, Б.А. Гречушников, И.Т. Улуханов, А.Н. Степанов. М.: МФТИ, 1987. - 44 с.

9. Волкова, Е.А. Поляризационные измерения / Е.А. Волкова. М.: Изд-во стандартов, 1974. - 155 с.

10. Ю.Шишловский, А.А. Прикладная физическая оптика / А.А. Шишлов-ский. М.: Физматгиз, 1961. 822 с.

11. П.Шаскольская, М.П. Кристаллография / М.П. Шаскольская. М.: Высшая школа, 1984. - 376 с.

12. Бутиков, Е.И. Оптика. СПб.: Невский Диалект; БХВ-Петербург,2003. -490 с.

13. Белянкин, Д.С. Кристаллооптика. М.: Гос. изд-во геолог, лит., 1949.

14. Сиротин, Ю.А. Основы кристаллофизики / Ю.А. Сиротин, М.П. Шаскольская. М.: Наука, 1970. - 640 с.

15. Снопко, В.Н. Поляризационные характеристики оптического излучения и методы их измерения / Минск: Наука и техника, 1992.

16. Меланхолин, Н.М. Методы исследования оптических свойств кристаллов. М.: Наука, 1970. - 155 с.

17. Шубников, А.В. Оптическая кристаллография. М.: Изд-во АН СССР, 1950 г.-276 с.

18. Шубников, А.В. Основы оптической кристаллографии. М.: Изд-во АН СССР, 1958 г.-205 с.

19. Ежов, А.И. Кристаллооптика. М.: Наука, 1969. 150 с.

20. Лодочников, В.Н. Основы кристаллооптики. М.-Л.: Госгеолиздат, 1946.-268 с.

21. Бокуть, Б.В. Основы теоретической кристаллооптики / Б.В. Бокуть, А.Н. Сердюков. Гомель: Гомельский ун-т, 1977. ч.1. - 90 с.,ч.2. - 70 с.

22. Константинова, А.Ф. Исследование ориентационной зависимости пропускания системы поляризатор-кристалл-анализатор // Кристаллография, 1990. т.35. - №2. - с.429-432.

23. Составные фазовые пластинки /Б.Н. Гречушников и др. // Кристаллография, 1993. т.38. - №2. - с.55-69.

24. Абен, Х.К. К теории составной пластинки в четверть волны //Оптика и спектроскопия, 1962. т. 13. - №5. - с.746-750.

25. Хасанов, Т. Определение параметров фазосдвигающих пластинок // Кристаллография, 1992. -т.37. №4. - с. 1041-1043.

26. Абен, Х.К. Об одном подходе к измерению разности фаз при помощи фазовых пластинок // Оптика и спектроскопия, 1963. т. 14. - №2. - с.240-246.

27. Абен, Х.К. Некоторые задачи суперпозиции двух двупреломляющих пластинок // Оптика и спектроскопия, 1963. т.15. - №5. - с.682-689.

28. Гольцер, И.В. Оптически активный аналог четвертьволновой пластинки /И.В. Гольцер, М.Я. Даршт, Б .Я. Зельдович, Н.Д. Кундикова //Квантовая электроника, 1993. т.20. - №9. - с.916-918.

29. Кравцова Н.А., Повх И.В., Строганов В.И., Алексеева JI.A. Световые волны в системе кристаллических пластинок // Физика и химия твердого тела: Тезисы докладов Региональной школы симпозиума. - Благовещенск, 2000.-с. 9-10.

30. Алексеева JI.A., Кравцова Н.А., Повх И.В., Строганов В.И., Сенин П.В., Мурый А.А. Геометрическая оптика анизотропных сред // Сборник трудов третьей международной конференции «Оптика 2003». - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2003. - с.356-358.

31. Алексеева JI.A., Повх И.В., Кравцова Н.А., Строганов В.И. Двойные коноскопические фигуры в оптических кристаллах // Сборник трудов международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики». СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004. - с.303.

32. Соколовский Р.И., Филиппова И.С., Кравцова Н.А. Интенсивность световых лучей при четырехлучеотражении // Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов /Под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. - №9. - с.9-10.

33. Кравцова Н.А., Сюй А.В., Строганов В.И., Костенко М.И. Особые свойства пропускания многослойных кристаллических пластинок // Оптика конденсированных сред: Сборник научных трудов / Под ред.В.И. Строганова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - с.7-12.

34. Сюй А.В., Кравцова Н.А., Строганов В.И., Лихтин В.В. О спектре пропускания двух кристаллических пластинок // Оптика конденсированных сред: Сборник научных трудов / Под ред.В.И. Строганова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - с.40-49.

35. Сюй А.В., Кравцова Н.А., Строганов В.И., Лихтин В.В. Система трех кристаллических пластинок // Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. - №11. - с.52-55.

36. Строганов В.И., Андреев П.С., Кузнецов Д.А., Криштоп В.В., Литвинова М.Н., Филиппова И.С., Пикуль О.Ю., Лебедев В.А., Кравцова Н.А., Сюй

37. A.В. Оптические элементы из анизотропных кристаллов для фотоники и информационной оптики // Научная сессия МИФИ 2007: Сборник научных трудов. - Москва.: МИФИ, 2007. - Т. 15. - с.82-84.

38. Сюй А.В., Кравцова Н.А., Строганов В.И. Поляризационные характеристики излучения, прошедшего через систему из кристаллических пластинок // Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов / Под ред.

39. B.И. Строганова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. - №12. - с.19-24.

40. Пахомов А.Г. Метод определения параметров фазовых пластинок /А.Г.Пахомов, В.Я.Посыльный, А.Ф.Константинова //Кристаллография. -1982. т.27, вып. 1. - с.202-203.

41. Акустические кристаллы: Справочник / Под ред. М.П. Шаскольской. -М.: Наука, 1983.-632 с.

42. Гурзадян, Г.Г. Нелинейно-оптические кристаллы. Свойства и применение в квантовой электронике. Справочник. -М.: Радио и связь, 1991.-160 с.

43. Никогосян, Д.Н. Кристаллы для нелинейной оптики (справочный обзор) /Д.Н. Никогосян // Квантовая электроника, 1977. т.4. - №1. - с.5-26.

44. Никогосян, Д.Н. Кристаллы для нелинейной оптики (справочный обзор) /Д.Н. Никогосян, Г.Г. Гурзадян // Квантовая электроника, 1987. т. 14. -№8.-с.1529-1540.

45. Аззам, Р. Эллипсометрия и поляризованный свет / Р. Азам, Ю. Башара. -М.: Мир, 1981.

46. Шамбуров, В.А. О поляризации световых волн в оптически активных кристаллах /В.А. Шамбуров, Б.Н. Гречушников //Кристаллография. 1968. т.13. - №2. - с.221-227.

47. Белинский, А.В. Регулярные и квазирегулярные спектры в разупоря-доченных слоистых структурах /А.В. Белинский // Успехи физических наук. 1995. - т. 165. - №6. - с.691-702.

48. Константинова, А.Ф. Влияние оптической активности на интенсивность и параметры поляризации прошедшего света в кристаллах / А.Ф. Константинова, К.А. Рудой, Б.В. Набатов, Е.А.Евдищенко, В.И. Строганов, О.Ю. Пикуль // Кристаллография, 2003. т.49. - №5.

49. Витязев, А.В. Влияние поворотов линейных фазовых пластинок на состояние поляризации /А.В, Витязев, В.А. Демченко, В.В. Коротаев //Оптический журнал. 1998. - т.65. - №1. - с.34-37.

50. Основы эллипсометрии /А.В. Ржанов и другие. Новосибирск: Наука, 1979.

51. Хасанов, Т. Эллипсометрия: теория, методы, приложения. Новосибирск: Наука, 1987. - 79 с.

52. Сюй, А.В. О роли двулучепреломляющей пластинки в квантовой и нелинейной оптике / А.В. Сюй, В.И. Строганов, Е.А. Антонычева // Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов /Под ред. В.И. Строганова. -Хабаровск: ДВГУПС, 2006. -№11.

53. Ярив, А. Оптические волны в кристаллах / А. Ярив, П. Юх. М.: Мир, 1987.

54. Най, Дж. Физические свойства кристаллов. М.: Мир, 1967. - 386 с.

55. Карпец, Ю.М. Полосы равного показателя преломления в прозрачных кристаллах /Ю.М. Карпец, В.И. Строганов, А.В. Сюй // Нелинейная оптика: Сборник науч. тр. Хабаровск: ДВГУПС, 2000. - с.64-67.

56. Строганов, В.И. Разность хода в пластинках, изготовленных из кристаллов кварца / В.И. Строганов, Т.К. Толкунова, Т.Н. Шабалина //Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов /Под ред. В.И. Строганова. -Хабаровск: ДВГУПС, 2001. № 6. - с. 55-58.

57. Рудой, К.А. Перестраиваемые фазовые пластинки /К.А. Рудой, В.И. Строганов, JI.B. Алексеева //Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов /Под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: ДВГУПС, 2002. - № 7. -с.45-48.

58. Горшков, М.М.Эллипсометрия /М.М. Горшков. М.: Наука, 1974.

59. Семененко, А.И. Эллипсометрия анизотропных сред: теория, методы, приложения /А.И. Семененко, А.И. Бохонько. Новосибирск, 1987. - с.28-35.

60. Двойные коноскопические эффекты /М.Н. Литвинова и др. // Оптический журнал. 2006. - т.73. - №1. - с.45-49.

61. Лобань, А.Н. Коноскопические эффекты в одноосных кристаллах LiNb03 и КН2РО4 / А.Н. Лобань // Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов /Под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: ДВГАПС, 1996. -№ 1.-С.39-41.

62. Двойные коноскопические фигуры /Л.В. Алексеева и др. //Оптика конденсированных сред: межвузовский сборник науч. тр. Хабаровск: ДВГУПС, 2004.

63. Сюй, А.В. Частный случай коноскопических картин /А.В. Сюй, В.В. Лихтин //Бюллетень научных сообщений: Сборник научных трудов /Под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: ДВГУПС, 2005. - № 9. - с. 46-48.

64. Пикуль, О.Ю. Наблюдение коноскопических фигур с эллиптически поляризованным излучением / О.Ю. Пикуль, К.А. Рудой,В.И. Строганов, Т.Н. Шабалина // Оптика конденсированных сред: межвузовский сборник науч. тр. Хабаровск: ДВГУПС, 2004. - с.34-41.

65. Бортулев, С.Н. Коноскопические фигуры нового типа /С.Н. Бортулев, Т.К. Толкунова // Оптика кристаллов: Сб. науч. тр. Хабаровск: ДВГУПС, 2004. - с.66-69.

66. Карпец, Ю.М. Коноскопические фигуры нового вида /Ю.М. Карпец, В.И. Строганов, А.В. Сюй // Нелинейная оптика: Сб. науч тр. Хабаровск: ДВГУПС, 2000. - с.57-60.

67. Замков, В.А. Матрицы Джонса и Мюллера для одноосной плоскопараллельной пластинки / В.А. Замков, А.С. Кондратьев, А.Е. Кучма // Оптика и спектроскопия. 1975. - т.38. - № 5. - с.1027.

68. Какичашвили, Ш.Д. Матрица Джонса для слабодвулучепреломляющей среды / Ш.Д. Какичашвили, Т.Н. Квинихидзе // Оптика и спектроскопия. -1975. т.38. - № 4. - с.807.

69. Бокштейн, М.Ф. К вопросу об определении характеристик параметров оптически анизотропных слоев / М.Ф. Бокштейн // Оптика и спектроскопия. 1973. - т.35. - № 3. - с.577.

70. Кузьмин, B.JI. Об оптических явлениях в анизотропных средах / В.Л.Кузьмин // Оптико-механическая промышленность. 1976. - т.43. -№ 11.-С.38-40.

71. Семененко, А.И. Эллипсометрия анизотропных сред / А.И. Семененко, Ф.С. Миронов // Физика твердого тела. 1976. - т.18. - № 11. - с.3511-3514.

72. Семененко, А.И. Матричный метод в оптике анизотропных слоистых сред / А.И. Семененко, Ф.С. Миронов // Оптика и спектроскопия. 1976. -т.41. - № 3. - с.456-458.

73. Васильев, Б.И. К вопросу о применении матриц Мюллера для расчета состояния поляризации света / Б.И. Васильев // Оптико-механическая промышленность. 1968. - № 2. - с. 16.

74. В.И. Строганов // Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы докладов шестой региональной научной конференции. Благовещенск: АмГУ, 2006. - с.73-74.

75. Ю4.Кузнецов, Д.А. Особенности анизотропной оптики / Д.А. Кузнецов // Тезисы докладов международного симпозиума «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (третьи Самсоновские чтения). Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2006. - с.ЗЮ.