Управление эллиптичностью излучения с помощью плоскопараллельных кристаллических пластинок произвольной толщины тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

АНДРЕЕВ ПАВЕЛ СЕРГЕЕВИЧ

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЛИПТИЧНОСТЬЮ ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИНОК ПРОИЗВОЛЬНОЙ толщины

01.04.05-Оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 6 НОЯ 2009

Хабаровск - 2009

003484839

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ

доктор физико-математических наук, профессор Строганов Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

доцент Карпец Юрий Михайлович

кандидат физико-математических наук, доцент Щербаков Юрий Иванович

Ведущая организация: Дальневосточный филиал ФГУП ВНИИФТРИ

(ДАЛЬСТАНДАРТ)

Защита состоится 8 декабря 2009 г. в часов на заседании регионального диссертационного совета ДМ 218.003.01 при ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» по адресу: 680021, Хабаровск, ул. Серышева, 47, конференц-зал 2-ого учебного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения».

Автореферат разослан 8 ноября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

// Шабалина Т.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Оптика анизотропных сред занимает все большее место в области линейной и нелиней» оптики. Из оптических кристаллов изготавливают различные элементы - плоскопарал-[ьные пластинки, призмы и т.д. В нелинейной оптике одним из элементов является кри-лл-преобразователь частоты излучения; в линейной оптике могут использоваться планки и призмы, например, в резонаторе лазера для вывода части излучения (лазер с управ-;мой добротностью) или для электрооптической модуляции излучения.

Необычность оптических процессов в данных элементах связана со значительным >еобразием распространения в кристаллах необыкновенного луча. Угол отражения )быкновенного луча может быть не равен углу падения; угол падения и отражения жет быть больше 90 градусов.

Однако, не смотря на эти особенности, в печати нет литературы по «анизотропной гике», доступной рядовому инженеру-оптику и студенту-опгику. Хотя солидные мо-графии по данным вопросам имеются [1-4].

Например, углы преломления и отражения прошедшего в пластинку луча различны, направлении отраженных лучей распространяется не два, как казалось бы должно быть >ыкновенный и необыкновенный лучи), а четыре. Два из них лежат в плоскости отраже-1, а два в плоскости, смещенной на значительное расстояние от плоскости отражения [3].

Плоскопараллельные пластинки, изготовленные из одноосных кристаллов, используются в гике в качестве фазовых элементов для задания излучению определенной эллиптичности, э обычно полуволновые и четверть волновые пластинки. Изготовление таких пластинок яв-ггся достаточно трудоемкой задачей, стоимость их велика. И к тому же недостатком являет-невозможность непрерывного изменения эллиптичности излучения. Изучение особенностей пучения эллиптически поляризованного света с заданной эллиптичностью с помощью плос-тараллельной кристаллической пластинки, используемой нетрадиционным способом, явля-;я одной из актуальных задач «анизотропной оптики».

К тому же в нелинейной оптике, квантовой электронике возникают задачи по сло-нию двух и более лучей в плоскопараллельной кристаллической пластинке.

При сложении ортогонально поляризованных волн, получают излучение с линейной, ркулярной или эллиптической поляризацией. Этот метод хорошо разработан и содер-т многочисленные результаты. В последнее время появились работы по изучению эйства света с новыми типами поляризации - полярным светом, когда луч содержит зокупность гармоник и каждая из них поляризована в одном и том же направлении.

Представляют значительный интерес свойств света с продольной поляризацией, а с же свойства света, полученного при сложении двух пучков, когда направления век-ров напряженности электрических векторов не ортогональны и не равны нулю.

Последний случай может быть реализован для лазера, содержащего две продольные ды, в которых направление вектора напряженности в каждой моде меняется и меняет-со временем разность фаз между лучами. Не отмечены в литературе свойства света с ляризацией типа фигур Лиссажу.

Таким образом, исследования в направлении создания источников света с новыми па поляризации, использование для этой цели элементов «анизотропной оптики» и явление характерных особенностей физических процессов с таким излучением явля-:я актуальной задачей.

Цели и задачи работы

Целью настоящей работы является выявление новых закономерностей при создании источников излучения с нетрадиционными типами поляризации света и при управлении эллиптичностью, степенью поляризации, степенью полярности света с помощью элементов «анизотропной оптики».

Необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ литературных данных по реализации новых нетрадиционных типов поляризации света.

2. Провести анализ литературных данных по поляризационным устройствам для задания определенных характеристик света, созданным на основе элементов «анизотропной оптики».

3. Изучить свойства света, полученного за счет сложения пучков излучения с неортогональными поляризациями.

4. Проанализировать характеристики света, в котором вектор напряженности электрического поля описывает фигуры типа Лиссажу.

5. Изучить характеристики полярного света состоящего из двух компонент (со, 2со или (о, Зш) и возможность управления степенью полярности за счет использования анизотропной плоскопараллельной пластинки.

6. Выявить характерные особенности света с продольной поляризацией.

7. Рассмотреть некоторые особенности проявления физического отклика в кристаллах при воздействии света с нетрадиционным типом поляризации.

8. Рассмотреть возможность управления эллиптичностью лазерного пучка за счет использования «анизотропных элементов».

9. Рассмотреть влияние немонохроматичности на характеристики эллиптичности лазерного пучка.

10. Выявить возможность внесения необходимой эллиптичности в широкополосное излучение оптического пучка.

Методы исследования

При проведении физических исследований и расчетов использованы современные оптические методы, приборы и вычислительная техника. При определении эллиптичности пучков излучения использована современная поляризационная техники, статистические методы обработки результатов измерений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

Научная новизна работы состоит в том, что в ходе экспериментальных и теоретических исследований получены следующие результаты.

1. Показано, что при сложении излучений с неортогональными поляризациями также образуется свет с линейной, эллиптической и циркулярной поляризацией. Линейный поляризованный свет образуется при разности фаз 8 = 0 и 180° при любых значениях 0 (0 - угол между векторами Е для смешиваемых пучков).

2. Впервые показано, что в случае пучков излучения с неортогональными поляризациями циркулярно поляризованное излучение образуется при условии 5 = 180°-0. Тогда как в кристаллооптике циркулярно поляризованное излучение образуется при 5 = 90°.

3. Впервые рассчитаны для светового излучения, при использовании параметрических уравнений поляризационные фигуры типа фигур Лиссажу.

4. Степенью полярности полярного света можно управлять за счет поворота изо-эопной или анизотропной плоскопараллельной пластинки вокруг оси, лежащей в плос-эсти пластинки.

5. Показано, что наиболее целесообразно использовать для управления эллиптично-гью и степенью поляризации плоскопараллельную пластинку, изготовленную из кри-галла \lgF2 с оптической осью кристалла, направленной вдоль луча и осью вращения ластинки, лежащей в плоскости пластинки. Могут использоваться плоскопараллельные ластинки любой толщины из любых оптических кристаллов.

6. Обнаружено, что в системе поляризатор - кристалл - анализатор мешающее лияние Френелевского отражения может быть скомпенсировано поворотом кристалла а некоторый небольшой угол (1+5°).

7. Выяснено, что система, состоящая из двух плоскопараллельных пластинок, в ко-эрых оптические оси ориентированы взаимно перпендикулярно, позволяет задавать в шрокой области необходимую эллиптичность широкополосного излучения.

Практическая ценность работы

Все полученные в диссертации результаты и используемые методы могут служить сновной для создания новых оптических приборов и установок, а также могут быть ис-ользованы в неразрушающих исследованиях и контроле.

Связь с государственными программами и НИР

Диссертационная работа автора связана с фундаментальной научно-исследовательс-ой госбюджетной темой ОАО «РЖД» «Анизотропное отражение и электрооптические войства кристаллов», выполнявшейся на кафедре физики Дальневосточного государст-енного университета путей сообщения.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:

1) на международном симпозиуме (Третьи Самсоновские чтения) «Принципы и провесы создания неорганических материалов». - Хабаровск, 12-15 апреля 2006 г.; •

2) VI региональной научной конференции «Фундаментальные и прикладные иссле-ования», Благовещенск, 2006 г.;

3) 6 школе по когерентной оптике и голографии. - Иркутск. -4-9 сентября 2007 г.;

4) научной сессии МИФИ. - Москва. - 22-26 января 2007 г.;

5) международной конференции по опто- и микроэлектронике. - г. Владивосток - 2007 г.;

6) международной конференции «Оптика - 2007», Санкт-Петербург, 2007 г.;

7) международной научной конференции «Оптика кристаллов и наноструктур». Хабаровск, 2008 г.;

8) международном оптическом конгрессе «Оптика - 2008». - Санкт-Петербург, 2008 г.;

9) VI международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». - Томск, 2009 г.;

10) На VI международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-2009». - Санкт-Петербург, 2009 г.;

11) На VIII региональной научной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования». - Благовещенск, 2009 г.

Публикации и вклад автора

По результатам работы лично автором и в соавторстве опубликовано 30 работ, список которых приведен в конце автореферата. Автор принимал непосредственное участие в подготовке образцов и экспериментальной установки, постановке и проведении экспериментов, обработке и обсуждении результатов. Большая часть экспериментов проведена автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Текст диссертации изложен на 130 страницах, состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и списка литературы, содержащего 132 наименований. Содержит 51 рисунка.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. При сложении излучений с неортогональными поляризациями так же образуется свет с линейной, эллиптической или циркулярной поляризациями. Циркулярно поляризованное излучение возникает при условии 8 = 180°-0 (0 - угол между векторами Е смешиваемых волн; 5 - разность фаз между компонентами).

2. При повороте плоскопараллельной кристаллической пластинки вокруг вертикальной оси, лежащей в плоскости пластинки можно управлять эллиптичностью, степенью поляризации излучения и степенью полярности полярного света.

3. Система, состоящая из двух плоскопараллельных пластинок с взаимно перпендикулярными оптическими осями делает возможными задание необходимой эллиптичности, степени поляризации в значительной области широкополосного излучения.

4. Поляризационные спектры кристаллической пластинки позволяют уточнить измеренную толщину пластинки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость работы, определена цель диссертации, кратко изложено содержание работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор литературы по вопросам рассматриваемым в диссертации. Описаны нетрадиционные типы поляризации световых волн; методы управления эллиптичностью и степенью поляризации излучения.

Во второй главе приведены результаты по исследованию степени поляризации и эллиптичности лучей образованных двумя лучами, с неортогональными поляризациями, характеристики световых волн с поляризацией, типа фигур Лиссажу, полярного света и света с продольной поляризацией.

В параграфе 2.1 представлены расчеты степени поляризации света и эллиптичности лучей, образованных лучами с неортогональными поляризациями. В этом случае происходит сложение двух линейно-поляризованных волн с векторами напряженности электрических полей Е расположенных под углом 0 друг относительно друга и разностью фаз 5. Полагаем, что интенсивность этих лучей одинакова. При рассмотрении использовали параметрический метод построения эллипса поляризации. Из эллипса поляризации находили степень поляризации

'max* 'mm

p „ I max I min I max I min

- максимальная и минимальная интенсивность и эллиптичность у

у = arctg \ —

(2)

а, Ь - длины большой и малой осей эллипса поляризации.

Обычно выражение (1) используется для частично-поляризованного света, но в дан-[ случае применяется в качестве характеристики эллиптически поляризованного све-То есть, если свет линейно поляризован Р = 1, у = 0. Если свет циркулярно поляризо-р = 1, у = 0,78 радиан (у = 45°).

На рис. 1, для примера, приведены эллипсы поляризации для разных значений раз-ти фаз 8 между лучами, когда угол 0 между векторами равен 45°.

я 2 • El

1 •

/ \ Oj

-г / J^ 1 2

-1 ■

•2 ■

Рис. 1. Эллиптичность излучения, полученного за счет сложения двух лучей. Угол в между векторами Е, и Е2 равен 45°. Значение 5, град: 1 - 0°; 2 - 90°; 3 -135°; 4 -160°; 5 -180°

Эллиптичность излучения и степень поляризации меняются в значительных пределах. 1 5 = 0 и 180° при любых значениях 0 излучение линейно-поляризовано (прямые 1 и 5). 1мые 1 и 5 всегда (при любых 6) ортогональны.

На рис. 2 приведена зависимость степени поляризации Р и эллиптичности у от раз-ти фаз S. Видно, что в отличие от традиционного случая (5 = 90°) циркулярно поля-ованное излучение возникает, когда 6 = 5ц.п= 180°-(), между векторами Ei и Ег- Если 20°, то 5ц.п.= 160°; при 0 = 45°, то 5ц.п=135°, а при в = 90°, то 5ЦП.= 90° и так далее. Отметим, что при изменении углов 5 и 0 между Ei и Е^ изменяется значение (длина а) [ьшой оси эллипса поляризации (рис. 3).

Использование устройств с 0 отличным от 90° открывает дополнительные возможности >здании вращателей вектора Е и излучателей циркулярно-поляризованного излучения. Отметим, что природа поступила достаточно мудро, выбрав из множества имею-хся возможностей наиболее удобный и привлекательный способ и предоставив усло-[ для создания систем с 0 = 90° и возможностью простого и удобного задания необхо-1ых значений 5 в оптических анизотропных кристаллах.

б,1рад.

Рис. 2. Зависимость степени поляризации Р Рис. 3. Зависимость значения

(кривая 1) и эллиптичность у (кривая 2-А) от 8. большой оси а эллипса поляризации от 8.

Значения 9, град: 1, 3-45°; 2-90°; 4-20° Значения6,град.: 1 -20°;2-45°;3-90°;4- 110°

В параграфе 2.2 представлены результаты расчетов излучения с поляризацией типа фигур Лиссажу. Рассмотрены случаи, когда используются две волны с 0 = 90° и 0 Ф 90° монохроматического лазерного излучения с частотами ш и 2со или ш и Зш для разных значений угла 8. Для расчета использованы параметрические уравнения.

Ej = sin (rot); Е2 = sin (2rot + 5); E2 = sin (3wt + 8),

(3)

где параметром является cot.

Вектора напряженности Еь Е2 или Еь Ез расположены под углом 0 друг относительно друга, при этом имеется относительная разность фаз 5. Результаты расчета для случая со и 2со показаны на графиках рис. 4.

Рис. 4. Эллиптичность излучения, полученного за счет сложения двух лучей. Угол В между векторами Е( и Ег равен 20°. Значение 8, град: а - 0°; б - 40°; в - 100°; г - 160°; д - 180° (ш, 2ю)

Для разности фаз 8 = 90° фигуры Лиссажу не замкнуты при любом угле 9.

Несколько иные графики получаются для случая ш и Зсо (рис. 5). В том и другом учаях для кривых приведенных на рис. 4 и рис. 5 характерен своеобразный «поляри-дионный гистерезис». Такой гистерезис, вероятно, должен проявиться в сегнетоэлек-ических кристаллах со сложной доменной структурой.

в \

---Ъ

\ ——Г"""* "" => 1 2

-1

с. 5. Фигуры Лиссажу из-чепия, полученного за счет эжения двух лучей. Угол 8 жду векторами Ei и E¡ зен 20°. Значение 8, град: - 0°; 6 - 40°; в - 130°; г -0°; д- 180°(ш, Зш)

В данном случае (рис. 5) не замкнутость траектории реализуется при разности фаз вной 0° и 180°.

В параграфе 2.3 приведены характеристики полярного света, образованного при сложении ух. волн с частотами со, 2а> или со, Зш. При прохождении полярного света через изотропную и анизотропную плоскопараллельную пластинку возникает разность фаз 8 между волнами с гтотами со и 2ш или со и Зш, что приводит к изменению степени полярности излучения. Ис-льзуя полярный свег (со, 2со) можно записать в изотропной среде волну нелинейной подяри-дии среды (для 2ю) и генерировать излучение второй гармоники в этой среде.

В параграфе 2.4 отмечены особенности образования света с продольной поляризацией.

Рассмотрены две плоские оптические волны, распространяющиеся друг относитель-друга под углом <р. Векторы Е] и Е2 находятся в плоскости рисунка. В результате об-зуется плоская продольная волна с вектором Ера, направленным вдоль оси у. Фронт

л 2?г

ж волны промодулирован с периодом А :

situ —

U

Скоростью фронта волны можно в значительных пределах управлять. При ф/2 = 0 ско-сть и = с при ф/2 стремящемся к 90° скорость стремиться к бесконечности. Таким образом, >бласти пересечения лучей образуется волновое поле с плоским фронтом. Эта электромаг-тная волна продольна. Напряженность электрического поля равна - 2 А'0 sin (ф/2).

Далее приведены некоторые примеры (параграф 2.5) проявления нетрадиционных пов поляризации в физическом эксперименте.

При освещении оптически активного кристалла двумя пучками лучей с неортогональными поляризациями замечены значительные изменения в структуре коноскопиче-ской картины.

Ожидается, что свет с поляризацией типа фигур Лиссажу вызовет несколько необычный отклик при наблюдении пироэлектрического отклика, при регистрации эффекта оптического выпрямления и фотовольтаическом эффекте.

Полярный свет открывается дополнительные возможности в генерации второй оптической гармоники в центросимметричных средах.

Продольные световые волны могут оказаться полезными при создании протяженного оптического разряда в газах (создание плазмотрона с продольной накачкой), при генерации эктонов с поверности металла и других областях физики и техники.

В третьей главе показано, что для управления эллиптичностью излучения целесообразно использовать плоскопараллельную кристаллическую пластинку произвольной толщины с оптической осью перпендикулярной плоскости пластинки. Управление эллиптичностью осуществляется за счет поворота пластинки на определенный заданный угол вокруг оси, лежащей в плоскости пластинки. Для изготовления таких пластинок можно использовать кристаллы \lgF2 (рис. 6). Приведены характеристики (степень поляризации, эллиптичность, пропускание) пластинок, изготовленных из кристаллов и 1л№Юз.

В этом случае первоначальная разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами отсутствует (п0-пе = 0). При повороте пластинки на определенный угол 0 разность фаз увеличивается от 0 до достаточно больших значений, что приводит к изменению эллиптичности от 0 (0 = 0) до максимальных значений (циркулярно-поляризованный свет), повторяющихся периодически (рис. 6) при дальнейшем повороте пластинки. Отметим, что апертурно-угловая характеристика, 0а пластинки в полтора, два раза больше в последнем случае по сравнению со случаем, когда оптическая ось расположена в плоскости пластинки (0а - угол поворота пластинки, при котором выходящие из пластинки излучение циркулярно поляризовано).

3 05 А

^ 025

Э М

А Л.А/'иДД

Рис. 6. Рассчитанная зависимость отношения интенсивностей 1/10 (1), степени поляризации Р (2) и эллиптичности у (3) от угла 0. а = 45° для пластинки (а, б) и иЫЬОз (в) Отсчет у производится в радианах; Р -в пределах от 0 до 1. Толщина пластинки 1 мм. Оптическая ось перпендикулярна входной грани пластинки

При учете френелевского отражения для у и Р использовали выражения:

'шах+Лп,» 1 +

/ = /0 ((1 - Г,2 )2 + (1 - г,2 )2 - 2 ■ (1 ■- Г,2) ■■ (1 - Г/) • С05( Д)) ■ 5Ш2 (а) • соз2 (а)

I —

(5)

(6)

Особенностью системы является возможность корректировки влияния френелевского отражения за счет изменения угла а между направлением пропускания поляризатора и одним из главных направлений пластинки. Изменения угла у не влияет на поляризационные характеристики.

При падении лучей на пластинку под углом 0 относительно нормали к поверхности оптический путь преломленных обыкновенного и необыкновенного лучей в пластинке зависят также и от угла ре фе - угол преломления). Разность хода обыкновенного и необыкновенного лучей в кристаллической пластинке также зависят от азимутального угла р. В случае, когда р = 0°, наблюдается более сильная зависимость от репо сравнению со случаем, когда р = 90°.

В параграфе 3.4 описана экспериментальная установка и методика измерений.

Лазерное излучение (к = 0,6328 мкм) прошедшее через поляризатор, направление пропускания которого расположено под углом а относительно вертикальной оси, попадает на кристаллическую пластинку, которая может быть повернута на угол 0 (9 - угол падения луча на пластинку) вокруг вертикальной оси. Выходящий из пластинки луч приобретает эллиптичность. При расположении за пластинкой анализатора (поляризатор и анализатор скрещены), выходящее излучение из анализатора линейно-поляризовано.

При измерении угла у и Р анализатор убирается. Установка собрана на основе гониометра ГМ-5. Из полученных графиков (параграф 3.5) по заданной интенсивности выходящего излучения легко найти значения степени поляризации излучения и его эллиптичности (рис. 7).

П., от. ел

33

Рис. 7. Экспериментальная зависимость отношения интенсивностей и эллиптичности излучения от угла поворота пластинки вокруг вертикальной оси. Пластинка вырезана из \lgF2 перпендикулярно оптической оси, толщина 1,35 мм: 1 - эллиптичность излучения; 2 - интенсивность излучения

В параграфе 3.6 рассматривается учет ошибок и критичность измерений при формировании определенной эллиптичности излучения.

В поляризационных измерениях, при задании необходимой эллиптичности не всегда удается точно установить углы между оптическими элементами, что приводит к определенным ошибкам. Для выявления ошибок измерения проведены расчеты критичности значений интенсивности прошедшего излучения от угла поворота поляроидов.

Точность определения Р и у достаточно высокая для обычного физического эксперимента и может быть значительно увеличена при проведении прецизионных измерений.

В четвертой главе рассмотрены особенности пропускания и поляризационных характеристик двух кристаллических пластинок.

В параграфе 4.1 показано, что в случае расположения оптических осей пластинок взаимно перпендикулярно, их свойства аналогичны свойствам одной пластинки с оптической осью перпендикулярной плоскости пластинки.

Свойства двух кристаллических пластинок, находящихся между поляризатором и анализатором несколько необычны. Если оптические оси находятся в плоскости пластинок и параллельны, то система ведет себя при пропускании широкополосного излучения как пластинка суммарной толщины. Если оптические оси взаимно перпендикулярны, то, как пластинка, толщина которой равна разности толщин.

Такие свойства, казалось бы, должны наблюдаться и для углового спектра двух пластинок (коноскопических картин). Наблюдения показали, что такая аналогия существует, но только для небольшой угловой апертуры лучей. Это обусловлено тем, что угловая зависимость показателя преломления в плоскости оптических осей и перпендикулярной различна.

Несмотря на небольшую угловую область существования аналога, возможность существования пластинки с эффективной малой оптической толщиной или вообще равной нулю для двух реальных пластинок конечной и произвольной толщины является замечательной.

При наблюдении таких двух пластинок между скрещенными поляризаторами коно-скопическая картина (по центру) выглядит в виде темного креста. Такие свойства позволяют использовать две пластинки одинаковой толщины для изменения свойств поляризации прошедшего света, для задания необходимой разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами. Причем разность фаз (разность хода) можно задавать от нуля до больших значений за счет поворота пластинки, вокруг оси, лежащей в плоскости пластинки (за счет наклона пластинки).

В параграфе 4.2 рассмотрено управления эллиптичностью широкополосного излучения.

Подчеркнем, что для одной пластинки изменения значений 1/1о, Р, и у происходит в небольшой области спектра. Для пластинки толщиной 1,33 мм это область порядка 100 А.

Совсем иная картинка наблюдается при одновременном использовании двух одинаковых пластинок, расположенных за поляризатором одна за другой. Вдоль нормали к пластинкам падает сколлимированный пучок широкополосного излучения. Эти пластинки можно поворачивать одновременно на угол 0. Особенностью данной системы является, то, что направления оптических осей в этих пластинках взаимно перпендикулярны. При этом, когда 6 = 0°, разность хода обыкновенных и необыкновенных лучей равна нулю. Спектр прошедшего излучения совпадает со спектром падающего. Это связано с тем, что эквивалентная толщина двух пластинок в этом случае равна нулю.

По мере поворота двух пластинок на угол 0 эквивалентная толщина изменяется от нуля до определенного, значения. Спектр излучения (1/10), степень поляризации Р и эллиптичность у изменяется достаточно многотонно во всей используемой области (рис. 8).

Каждая пластика толщиной 1,33 мм. Оптические оси расположены в плоскости пластинок и ортогональны друг другу. Значение угла 9,

градусы: а - 7, 6 - 10; а = 45°. Отсчет у производится в радианах; Р - в пределах от 0 до 1. Толщина пластинки фторида магния 1,33 мм

Таким образом, изменяя эффективную толщину двух пластинок (поворачивая плашки на определенный угол 0), можно управлять в значительных пределах распреде-шем эллиптичности и степени поляризации по спектру.

Заключение

В диссертации получены следующие результаты:

1. Изучены свойства света, полученного за счет сложения пучков излучения с неор-ональными поляризациями.

2. Проанализированы характеристики света, в котором вектор напряженности элек-1ческого поля описывает фигуры типа Лиссажу.

3. Изучены характеристики полярного света состоящего из двух компонент (со, 2со и 3(о) и возможность управления степенью полярности за счет использования анизо->пной плоскопараллельной пластинки.

4. Выявлены характерные особенности света с продольной поляризацией.

5. Приведены примеры некоторых особенностей проявления физического отклика в 1 стал л ах при воздействии света с нетрадиционным типом поляризации.

6. Показана возможность нетрадиционного управления эллиптичностью лазерного пучка за счет использования «анизотропных элементов».

7. Получены результаты влияния немонохроматичности на характеристики эллиптичности лазерного пучка.

8. Исследована возможность внесения необходимой эллиптичности в широкополосное излучение оптического пучка.

Список цитируемой литературы

1. Федоров, Ф.И. Отражение и преломление света прозрачными кристаллами / Ф.И. Федоров, В.В. Филиппов. - Минск : Наука и техника. 1976. - 224 с.

2. Белый, В.Н. Распространение электромагнитных волн в гиротропных и анизотропных кристаллах: автореф. дис. к.ф.-м.н. - Минск, 1976. - С. 16.

3. Мурый, A.A. Особенности отражения оптических лучей от плоскопараллельной кристаллической пластинки / A.A. Мурый, П.В. Сенин, В.И. Строганов, В.И. Доронин // Оптический журнал. - 2005. - Т. 72. - № 2. - С. 71-72.

4. Константинова, А.Ф. Оптические свойства кристаллов / А.Ф. Константинова, Б.Н. Гре-чушников, Б.В. Бокуть, Е.Г. Валянка. - Минск : Наука и техника, 1995. - 300 с.

5. Витязев, A.B. Влияние поворотов линейных фазовых пластинок на состояние поляризации излучения / A.B. Витязев, В.А. Демченко, В.В. Коротаев // Оптический журнал. - 1998. -Т. 65.-Nal.-C. 34-37.

Список основных публикаций

1. Строганов, В.И. Оптические элементы из анизотропных кристаллов для фотоники и информационной оптики / В.И. Строганов, П.С. Андреев, A.B. Сюй и др. // Научная сессия МИФИ-2007. Сборник научных трудов. В 17 томах. Т. 15. Физика твердого тела. Фотоника и информационная оптика. - М.: МИФИ, 2007. - 164 с. - 82-84 с.

2. Кузнецов, Д.А. Особенности анизотропной оптики / Д.А. Кузнецов, П.С. Андреев, В.И. Строганов // Материалы международного симпозиума: Принципы и процессы создания неорганических материалов: 3 Самсоновские чтения - Хабаровск. -12-15 апреля 2006. - С. 310.

3. Кузнецов, Д.А. Особенности анизотропной оптики / Д.А. Кузнецов, П.С. Андреев, В.И. Строганов // Материалы 6 региональной научной конференции Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование - Благовещенск: АмГУ, 2006 - С. 106-107.

4. Пикуль, О. Ю. Полярный свет и оптические фигуры Лиссажу / О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов, П.С. Андреев, И.В. Повх, Л.В. Алексеева// Бюллетень научных сообщений № 12. Сборник научных трудов / Под ред. В. И. Строганова - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. - С. 92-93.

5. Строганов, В.И. Оптика анизотропных сред / В.И. Строганов, В.А. Лебедев, П.С. Андреев, Д.А. Кузнецов, С.Н. Бортулев // Оптика конденсированных сред. Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганов - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - С.4-7.

6. Андреев, П. С. Коноскопические картины в кристаллах с двумя пучками лучей / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Бюллетень научных сообщений № И. Сборник научных трудов / Под ред. В. И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - С. 56-58.

7. Андреев, П.С. Характеристики света, прошедшего через кристаллическую пластинку с различным расположением оптической оси / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Бюллетень научных сообщений № 12. Сборник научных трудов / Под ред. В. И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. - С. 69-72.

8. Андреев, П.С. Характеристики оптического излучения, прошедшего через плоскопараллельную кристаллическую пластинку с различным расположением оптической оси / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Сборник научных трудов «Физика» / Под ред. В. И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. - С. 24-27.

9. Андреев, П.С. Нетрадиционные типы поляризации света / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, В. Сенин, В.И. Строганов, ДА. Кузнецов // Физика: Фундаментальные и прикладные иссле-вания, образование. Материалы VI региональной научной конференции. - Благовещенск: 1ГУ, 2006,- С. 74-75.

10. Андреев, П.С. Анализ экспериментальных методов измерения степени поляризации лучения / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, П.В. Сенин, В.И. Строганов, Д.А. Кузнецов // Физика: г'ндамептальные и прикладные исследования, образование. Материалы VI региональной на-ной конференции. - Благовещенск: АмГУ, 2006. - С. 73-74.

11. Андреев, П.С. Новые типы поляризации света / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, П.В. Сенин, 'Л. Строганов, Д.А. Кузнецов // Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образова-е. Материалы VI региональной научной конференции. - Благовещенск: АмГУ, 2006. - С. 75-76.

12. Андреев, П.С. Критичность и ошибки измерения при формировании определенной эл-птичности излучения / П.С. Андреев, П.Г. Пасько // Сборник научных трудов «Физика» / Под д. В. И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. - С. 36-39.

13. Андреев, П.С. Управление спектром пропускания двух кристаллических пластинок I.C. Андреев, О.Ю. Пикуль, Г.В. Куликова, В.А. Лебедев, Е.З. Савин // Материалы VI Междуродной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2009». Санкт-Петербург -ссия, 19-23 октября 2009. - С. 246-248.

14. Андреев, П.С. Критичность измерения при составлении определенной эллиптичности лучения / П.С. Андреев, В.И. Строганов // Тезисы докладов VIII региональной научной кон-ренции - Благовещенск: АмГУ, 2009. - С. 232-235.

15. Куликова, Г.В. Экспериментальное исследование эллиптичности излучения / Г.В. Ку-кова, П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль // Тезисы докладов VIII региональной научной конферен-и - Благовещенск: АмГУ, 2009. - С. 266-270.

16. Андреев, П.С. Поляризационные характеристики излучения прошедшего через кри-зллическую пластинку с учетом Френелевского отражения / П.С. Андреев, Т.Н. Шабалина, Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Бюллетень научных сообщений № 13. Сборник научных трудов 1од ред. В.И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - С. 91-94.

17. Андреев, П.С. Изменение эллиптичности лазерного излучения плоскопараллельной исталлической пластинкой / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Материалы школы по когерентной оптике и голографии. - Иркутск. - 4-9 сентября 2007 г.

18. Андреев, П.С. Влияние френелевского отражения на поляризацию излучения / П.С. Андре-, Т.Н. Шабалина, О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Материалы международной научной конферен-и: Оптика кристаллов и наноструктур - Хабаровск: ДВГУПС, 12-15 ноября 2008 г. - С. 117-120.

19. Андреев, П.С. Управление эллиптичностью излучения при повороте плоскопараллель-й кристаллической пластинки / П. С. Андреев, В. И. Строганов, Л. В. Алексеева, О. Ю. Пиль, Б.И. Кидяров, П. Г. Пасько // ИВ УЗ. Физика. - 2008. - № 11.-С. 108-110.

20. Андреев, П.С. Поляризационные характеристики двух кристаллических пластинок I.C. Андреев, Г.В. Куликова, О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Материалы VI Международной нференции молодых ученых и специалистов «0птика-2009». Санкт-Петербург - 2009. -23 октября. - С. 255-257.

21. Куликова, Г.В. Влияние положения оптических осей на эффективную толщину двух астинок / Г.В. Куликова, П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, В.А. Лебедев // Материалы VI Междуродной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика—2009». Санкт—Петербург, 09. - 19-23 октября. - С. 244-246.

22. Андреев, П.С. Компенсация френелевского отражения на малых углах между направ-(шем пропускания и одним из главных направлений пластинки / П.С. Андреев, В.И. Строгав, Ю.Б. Дробот // Нелинейные процессы в оптических средах. Сборник научных трудов. <абаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009. - С. 50-53.

23. Андреев, П.С. Особенности пропускания и поляризационных характеристик двух кристаллических пластин / П.С. Андреев, Г.В. Куликова, О.Ю. Пикуль, А.И. Кондратьев, В.И. Строганов // Нелинейные процессы в оптических средах. Сборник научных трудов. - Хабаровск: ДВГУПС, 2009. - С. 91-93.

24. Куликова, Г.В. Влияние положения оптических осей на интенсивность излучения, прошедшего через поляризационную систему с двумя пластинками / Г.В. Куликова, П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль // Нелинейные процессы в оптических средах. Сборник научных трудов. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009. - С. 46-50.

25. Андреев, П.С. Управление эллиптического широкополосного излучения / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, Г.В. Куликова, Ю.Б. Дробот // Нелинейные процессы в оптических средах. Сборник научных трудов. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009. - С. 118-123.

26. Андреев, П.С. Поляризационные характеристики излучения прошедшего через кристаллическую пластинку / П.С. Андреев, О.Ю. Пикуль, В.И. Строганов // Материалы Международного оптического конгресса «Оптика - XXI век». - Санкт-Петербург. - 20-24 октября 2008 г. - С.250-251.

27. Андреев, П.С. Влияние положения анализатора на интенсивность излучения, прошедшего через систему с кристаллической пластинкой / П.С. Андреев, В.И. Строганов // Физические и оптические свойства кристаллов и наноструктур. Сборник научных трудов / Под ред. В. И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009. - С. 34-37.

28. Андреев, П.С. Характеристики оптического излучения с корректировкой Френелевско-го отражения / П.С. Андреев, Д.А. Кузнецов, В.А. Лебедев, // Физические и оптические свойства кристаллов и наноструктур. Сборник научных трудов / Под ред. В. И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009,- С. 42-45.

29. Андреев, П.С. Степень поляризации и эллиптичности лучей с неортогональными поляризациями / П.С. Андреев, В.И. Строганов, // Физические и оптические свойства кристаллов и наноструктур. Сборник научных трудов / Под ред. В. И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009,- С. 88-94.

30. Андреев, П.С. Характеристики кристаллических пластинок используемых для изменения эллиптичности излучения / П.С. Андреев, Г.В. Куликова, О.Ю. Пикуль, В.А. Лебедев // Материалы VI Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». - Томск. - 26-29 мая 2009. - С. 16-19.

АНДРЕЕВ ПАВЕЛ СЕРГЕЕВИЧ

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЛИПТИЧНОСТЬЮ ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИНОК ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 05.11.2009. Гарнитура Times New Roman. Печать RISO. Усл. печ. л. 0,9. Зак. 340. Тираж 100 экз.

Издательство ДВГУПС 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.