Введение к работе
Актуальность темы
Оптически активные кристаллы играют большую роль в науке и технике. Обладая целым рядом привлекательных свойств, они являются важными компонентами систем оптической связи, записи и обработки информации. Примером могут служить модуляторы света, высококачественные светофильтры, акустооптические дефлекторы, фазовые пластинки. Такое широкое применение кристаллов стало возможным благодаря развитию методов исследования оптически активных кристаллов. Вместе с тем отмечается недостаточное использование коноскопического метода в исследовании именно оптически активных кристаллов, который в свою очередь играет важную роль в исследовании оптических свойств кристаллов и отличается своей простотой и информативностью. Как следствие этого не были описаны коноскопические картины оптически активных кристаллов. Развитие этого метода применительно к исследованию оптически активных кристаллов позволило качественно и количественно исследовать оптическую активность в присутствии двупреломления в кристаллах парателлурита и иодата лития. Это делает возможным расширить область применения оптически активных кристаллов в системах записи и воспроизведения информации, оптической связи.
Цель и задачи работы
Цель работы заключается в выявлении закономерностей проявления оптической активности при исследовании одноосных кристаллов в параллельном и сходящемся свете. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
используя ранее полученные соотношения, описывающие характеристики прошедшего света, провести анализ совместного влияния оптической активности и двупреломления на азимут и эллиптичность излучения, прошедшего через одноосный кристалл, на интенсивность света, прошедшего через поляризационную систему (поляризатор - оптически активный кристалл - анализатор) при наклонном падении;
разработать и создать экспериментальные установки для исследования ко-носкопических фигур и для измерения интенсивности света, прошедшего через систему поляризатор-кристаллическая пластинка-анализатор, при наклонном падении (при повороте кристалла);
рассчитать коноскопические картины оптически активных кристаллов;1
проанализировать особенности коноскопических картин тонких оптически активных кристаллических пластинок;
исследовать формирование и изменение коноскопических фигур в оптически активных кристаллах парателлурита (Те02) и иодата лития (LiJ03);
оценить методом изменяющихся колец коноскопической картины изменение оптической активности при отходе от оптической оси кристалла;
|
»>ОС национальная :
БИБЛИОТЕКА }
рассмотреть интерференционные явления в системе нескольких кристалли
ческих пластинок.
Методы исследования
Для решения указанных задач использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. При проведении экспериментов использовались спек-трофотометрический и фотографический методы.
Научная новизна работы
Впервые проведен теоретический анализ влияния оптической активности и двупреломления на поляризационные характеристики и интенсивность света, прошедшего через пластинку из одноосного кристалла при наклонном падении света для случая, когда главная плоскость пластинки параллельна или перпендикулярна плоскости пропускания поляризатора. Показано, что при отходе от оптической оси зависимости имеют осциллирующий характер. Уменьшение амплитуды осцилляции с увеличением угла между оптической осью и направлением волновой нормали связано с уменьшением эллиптичности собственных волн, распространяющихся в кристалле.
Экспериментальные исследования коноскопических картин кристаллов пара-теллурита и иодата лития выявили особенности коноскопических картин оптически активных кристаллов, заключающиеся в следующем: изогиры нависают на одном угловом расстоянии от центра картины независимо от толщины кристалла, а диаметр изохром увеличивается при уменьшении толщины пластинки; в зависимости от того, в какую сторону поворачивается анализатор из скрещенного положения (по часовой или против) вид коноскопических картин отличается; в коноскопических картинах тонких кристаллических пластинок изохромы из колец превращаются в квадраты.
Рассчитаны коноскопические картины оптически активных кристаллов кварца и парателлурита.
Интерференционные эффекты в системе, состоящей из двух кристаллических пластинок, вырезанных из оптически активных кристаллов и расположенных под углом друг к другу, приводят к образованию псевдооптической оси системы, вдоль которой для обыкновенного и необыкновенного лучей разность фаз регулируется за счет изменения угла между пластинками.
При описании оптической активности в кристаллах альтернативным способом, за счет появления боковой компоненты поляризации среды, которая в свою очередь является источником электромагнитной волны (моды), выявлены характерные особенности: амплитуда моды уменьшается при отклонении от оптической оси. В результате уменьшаются амплитуды осцилляции азимута прошедшего света и эллиптичности.
Научная и практическая значимость работы
Выявленные особенности прохождения света через оптически активный
двупреломляющии кристалл позволяют на практике оценить величину поворота
плоскости поляризации и эллиптичность прошедшего под углом к оптической оси
света. Эти сведения делают возможным расчет угловых апертурных характеристик для вращателей оптического излучения, светофильтров на изотропной точке и оптических фазовых пластинок.
По измеренным значениям интенсивности прошедшего через поляризационную систему с оптически активным кристаллом света в зависимости от угла между оптической осью и направлением волновой нормали можно определить параметры оптической активности (эллиптическое двупреломление, эллиптичность собственных волн, компоненты тензора гирации). Предложенным методом экспериментально исследовано изменение эллиптичности собственных волн при отходе от оптической оси для кристалла парателлурита.
Экспериментально измерено уменьшение поворота большой оси эллипса поляризации при отходе от оптической оси для кристалла парателлурита.
Показана возможность создания перестраиваемых составных фазовых пластинок.
Экспериментально исследована зависимость эллиптичности собственных волн от длины волны излучения для нового лазерного кристалла (Pb3Ga2Ge40|4: Nd ~ 5 %).
Защищаемые положения
Описание коноскопических картин оптически активных кристаллов на основании анализа интенсивности света, прошедшего через систему поляризатор -кристаллическая оптически активная пластинка - анализатор.
Метод исследования оптической активности кристаллов при измерении интенсивности света при наклоне пластинки, расположенной между поляризатором и анализатором.
Экспериментальное исследование особенностей коноскопических картин кристаллов парателлурита и иодата лития на созданной установке.
Расчет интерференционной картины для устройства, состоящего из двух пластинок, вырезанных из оптически активных кристаллов (оптические оси перпендикулярны входным граням), расположенных под углом друг к другу.
Исследование оптической активности кристалла (Pb3Ga2Ge4Oi4 : Nd~5 %) в видимой области спектра.
Личный вклад
Вся экспериментальная часть работы, а также анализ полученных результатов, выполнены автором лично. Автор принимал участие в постановке ряда задач по тематике проведенных исследований, в проведении аналитических исследований, а также в написании статей.
Диссертационная работа связана с планами научно-исследовательских работ, проводимых в Дальневосточном государственном университете путей сообщения в рамках темы «Анизотропное отражение и электрооптические свойства кристаллов».
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:
Второй региональной научной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Хабаровск, 2001);
П Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика -2001» (Санкт-Петербург, 2001);
Третьей региональной научной конференции «Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Благовещенск, 2002);
Международном симпозиуме (II Самсоновские чтения) «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (Хабаровск, 2002);
Региональной школе-симпозиуме «Физика и химия твердого тела» (Благовещенск, 2003);
Fifth International Young Scholars' Forum of the Asia-Pacific Region Countries (Vladivostok, Russia, 2003);
Четвертой региональной научная конференции «Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Владивосток, 2003);
III Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика -2003» (Санкт-Петербург, 2003).
Результаты диссертации опубликованы в 22 научных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертационной работы
