Claims (1)
Способ основан на способности интенсивного опорного пучка с циркул рной или линейной пол ризацией, направленной под углом 45 к плоскости пол ризации пробного, наводить в кристалле GaAs гиротропию, двулучепреломление и дихроизм, в результа те чего измен етс начальна пол ризаци пробного пучка. В качестве пробного пучка используют пучок с линейной пол ризацией, а в качестве опорного пучка - с циркул рной либо линейной пол ризацией (в последнем случае плоскость пол ризации располагаетс под углом 45 к плоскости пол ризации пробного пучка). Дл того чтобы исключить зависимость показател преломлени от величины интенсивности света, интенсивность пробного пучка выбирают много меньшей интенсивности опорного пучка. Пробный и опорный пучки совмещают в пространстве на входе регистратора, который предлагаетс вьшолнить в виде пластинки из GaAs. Это осуществл етс дл того, чтобы могла мен тьс первоначальна пол ризаци пробного пучка. При этом изменение пол ризации пробного пучка максимально при равенстве оптических путей пробного и опорного пучков, что обеспечиваетс временные совмещением этих пучков на входе регистратора. Пробньй пучек с первоначальной пол ризацией не пропускаетс призмой Глана, сто щей м-ежду пластинкой GaAs и фотопри-. емником. Дл того чтобы добитьс равенства оптических путей пробного и опорного пучков, оптический путь опорного пучка регулируют оптической задержкой до по влени максимального электрического сигнала на фотоприемнике , что соответствует определенной величине оптической задержки. которую регистрируют. Регистрацию производ т дл того, чтобы относительно этой величины в дальнейшем су дить об изменении оптического пути пробного пучка, создаваемом исследуемым образцом. Дл нахождени этого изменени на оптическом пути пробного пучка устанавливают исследуемый образец; после этого повторно измен ют оптическую задержку опорного пучка и добиваютс по влени максимального электрического сигнала. Поскольку оптический путь пробного пучка изменилс , а максимальньй электрический сигнал регистратора по вл етс только при равенстве оптических путей пробного и опорного пучков, то максимальному сигналу будет соответствовать друга величина оптической задержки, которую так же регистрируют. Искомый параметрпоказатель преломлени определ ют п формуле -/2U-b) + 1)- п-b d где а - величина оптической задержк соответствующа максимальному сигна лу на регистраторе в отсутствие исследуемого образца, мм Ь - величина оптической задержки, соответствующа максимальному эл:ектрическо му сигналу на регистраторе при нали чии исследуемого образца, MMJ d толщина исследуемого образа; п- показатель преломлени воздуха дл да ной длины волны. Пример конкретной реализации спо соба. Монохроматический пучек света ра щепл лс на два пучка - пробный и опорньй. В качестве опорного пучка использовалс пучок с циркул рной пол ризацией и интенсивностью 100 МВТ/СМ , в качестве пробного пучок с линейной пол ризацией и. интенсивностью 1 МВт/см. Оба пучка совмещались в пространстве на повер ности пластины GaAs, вл ющейс вхо дом регистратора. Совмещение регули ровалось при помощи отражательного элемента, а также двум собирающими линзами, расположенными на оптическом пути пробного и опорного пуч ков перед входом регистратора, и наблюдалось на фотобумаге, котора дл этой цели располагалась вместо пластинки GaAs. После указанной нас ройки фотобумага замен лась пластинкой из GaAs. После этого совмещалось врем прихода на вход регистратора опорного и пробного пучков посредством оптической задержки, как в отсутствие исследуемого образца, так и при его установке на пути пробного пучка. О моменте совмещени пучков во времени судили по по влению максимального сигнала на выходе регистратора (фотоприемника), при зтом в обоих случа х каждый раз производилась подстройка пространственного совмещени пучков, что приводило к еще большему возрастанию уровн сигнала на выходе регистратора. Регистрировалась величина отсчета оптической задержки соответственно до и после ус та и О-В ки исследуемого образца . Величина отсчета оптической задержки в момент совмещени обоих пучков во времени составила без образца 66,355 мм, а с образцом 63,376 мм (NaCl). Показатель преломлени воздуха дл использованной, длины волны считалс равным 1. Показатель преломлени дл NaCl, рассчитанный по приведенной формуле, составил п 1,531. Показатель преломленил , определ емый по способу прототипу, составил по оценочным данным 1,5+0,5. Сравнение этих двух величин свидетельствует о повышении точности определени . При использовании пластины из исследуемого материала с большей толщиной, а также более точной оптической задержки можно повысить точность определени показател преломлени среды еще на пор док. Таким образом, способ позвол ет повысить точность определени показател преломлени по сравнент ю с известными в 10 раз, расширить рабочий диапазон длин волн в 1,7 раза от 0,8 до 1,8 мкм, приводит к упрощению определени показател преломлени за счет использовани более простого и дешевого регистратора, а также за счет исюточени длительного и трудоемкого процесса измерени и обработки информации при определении показател преломлени с помощью фотохронограмм. Формула из -обретени Способ определени показател преломлени в инфракрасной областиThe method is based on the ability of an intense reference beam with circular or linear polarization, directed at an angle of 45 to the plane of polarization of the probe, to induce gyrotropy, birefringence and dichroism in a GaAs crystal, as a result of which the initial polarization of the probe beam changes. A linear polarization beam is used as a test beam, and a circular or linear polarization is used as a reference beam (in the latter case, the polarization plane is located at an angle of 45 to the polarization plane of the test beam). In order to eliminate the dependence of the refractive index on the magnitude of the light intensity, the intensity of the test beam is chosen much lower than the intensity of the reference beam. The test and reference beams are combined in space at the input of the recorder, which is proposed to be implemented in the form of a GaAs plate. This is done so that the initial polarization of the probe beam can change. At the same time, the change in the polarization of the test beam is maximal when the optical paths of the test and reference beams are equal, which is ensured by temporal combination of these beams at the recorder input. The probe beam with the initial polarization is not transmitted by the Glan prism, the standing m-between the GaAs plate and the photoinductor. hem In order to achieve equality of the optical paths of the test and reference beams, the optical path of the reference beam is controlled by an optical delay until a maximum electrical signal appears at the photodetector, which corresponds to a certain optical delay value. which register. The registration is performed in order to be able to judge about this value in the future about a change in the optical path of the test beam created by the sample under study. To find this change on the optical path of the probe beam, the sample under test is placed; thereafter, the optical delay of the reference beam is re-modified and a maximum electrical signal is obtained. Since the optical path of the probe beam changed, and the recorder's maximum electrical signal appears only with equal optical paths of the probe and reference beams, the maximum signal will correspond to another optical delay value, which is also recorded. The refractive index parameter sought is determined by the formula - / 2U-b) + 1) - p-bd where a is the optical delay value corresponding to the maximum signal on the recorder in the absence of the sample under study, mm b is the optical delay value the signal on the recorder in the presence of the sample under study, MMJ d is the thickness of the test image; n is the refractive index of air for a given wavelength. An example of a specific implementation method. The monochromatic beam of light split into two beams - trial and reference. As a reference beam, a beam with circular polarization and an intensity of 100 MW / CM was used, as a test beam with linear polarization and. intensity of 1 MW / cm. Both beams were combined in space at the surface of the GaAs plate, which is the input of the recorder. The combination was controlled using a reflective element, as well as two collecting lenses located on the optical path of the test and reference beams in front of the recorder entrance, and was observed on photographic paper, which for this purpose was located instead of a GaAs plate. After the indicated paper, the photo paper was replaced with a GaAs plate. After that, the time of arrival at the input of the recorder of the reference and test beams was combined by means of an optical delay, both in the absence of the sample under study and during its installation in the path of the test beam. The moment of beam alignment in time was judged by the appearance of the maximum signal at the output of the recorder (photodetector), and in both cases the spatial alignment of the beams was adjusted each time, which led to an even greater increase in the signal level at the recorder. The readings of the optical delay were recorded, respectively, before and after the installation and O-B ki of the sample under study. The value of the optical delay reference at the time of combining both beams in time was 66.355 mm without a sample, and 63.376 mm (NaCl) with a sample. The refractive index of air for the used wavelength was considered to be 1. The refractive index for NaCl, calculated by the above formula, was n 1,531. The refractive index determined by the method of the prototype was estimated at 1.5 + 0.5. A comparison of these two values indicates an increase in the accuracy of the determination. When using a plate of the material under study with a greater thickness, as well as a more accurate optical delay, the accuracy of determining the refractive index of the medium can be improved by an order of magnitude. Thus, the method makes it possible to increase the accuracy of determining the refractive index by 10 times compared to the known ones, to extend the working wavelength range by 1.7 times from 0.8 to 1.8 µm, which simplifies the determination of the refractive index by using more a simple and cheap recorder, as well as due to a very long and laborious process of measuring and processing information when determining the refractive index using photo synchronograms. Formula of the Invention Method for determining the refractive index in the infrared region
спектра, включающий расщепление монохроматического пучка на п зобный и опорньй, их регистрацию после прохождени одинакового оптического пути в отсутствие исследуемого образца и при установке образца на пути пробного пучка и последующее нахождение исследуемого параметра повременному сдвигу пробного пучка, о т л и ч,аю щ и и с тем, что, с целью повышени точности, расширени рабочего диапазона и упращени способа, после расщеплени монохроматического пучка пробный пучок преобразуют в пучок с линейной пол ризацией, а опорный с циркул рной или линейной, направленной под углом 45 к плоскости пол ризации пробного пучка, затем указанные пучки совмещают в пространстве на входе регистратора, представл ющего собой пластину из GaAs, апри регистрации пучков совмещают врем их прихода на вход регистратора посредством оптической задержки, причем о моменте совмещени пучков во времени суд т по по влению максимального электрического сигнала на выходе регистратора, при этом регистрируют величины отсчета оптической задержки а и b соответственно до и после установки исследуемого образца , а показатель преломлени п определ ют из следующего соотношени :spectrum, which includes splitting a monochromatic beam into a common and oporny, registering them after passing the same optical path in the absence of the sample under study and placing the sample in the path of the probe beam and then finding the parameter under study time-shifting the probe beam, o tl and h, ay u and and in order to increase the accuracy, expand the working range and simplify the method, after splitting the monochromatic beam, the test beam is converted into a beam with linear polarization, and the reference beam is or linear, directed at an angle of 45 to the plane of polarization of the test beam, then these beams are combined in space at the input of the recorder, which is a GaAs plate, and when they register the beams, they combine the time of their arrival at the recorder's input by means of an optical delay, and beams in time are judged by the occurrence of the maximum electrical signal at the recorder output, while registering the values of the optical delay a and b, respectively, before and after installation, of sample, and the refractive index n is determined in the following ratios:
j,, (2(§lb),., j ,, (2 (§lb),.,
где d - толщина исследуемого образа;where d is the thickness of the test image;
п 1 - показатель преломлени воздуха дл данной длины волны.n 1 is the refractive index of air for a given wavelength.