Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Распространение оптического излучения в прозрачных кристаллах 10
1.1. Законы отражения и преломления в анизотропных средах 10
1.2. Двулучепреломление, двулуче- и четырехлучеотражение в кристаллах 15
1.3. Оптические кристаллы с большой анизотропией 18
1.4. Множественное рождение лучей в кристаллах 20
Выводы 29
ГЛАВА 2. Четырехлучерасщепление в оптических кристллах, имеющих большую величину анизотропии . 30
2.1. Зависимость углов отражения лучей от углов падения в кристаллах каломели (Н&С) вульфенита (РЬМоОД КДР, АДР, прустита, сапфира и ниобата лития в условиях четырехлучеотражния 31
2.2. Дисперсия углов четырехлучеотражения в кристаллах вульфенита (РЬМоОД КДР, АДР, прустита и ниобата лития 38
2.3. Взаимосвязь четырехлучеотражения и кристаллографической анизотропии кристаллов 42
2.4. Влияние оптической активности на четырехлучеотражение 44
2.5. Аналог конической рефракции в одноосных кристаллах 47
Выводы 49
ГЛАВА 3. Поляризационные свойства четырехлучеотражающих призм 50
3.1. Зависимость интенсивности отраженных лучей от ориентации вектора Е в падающем луче 50
3.2. Двупреломляющие призмы с эллиптически и циркулярно поляризованными световыми волнами 53
3.3. Измерение электрооптических коэффициентов в электрооптических кристаллах 55
3.4. Область дисперсии, линейная и угловая дисперсии интерферометра Фабри-Перо с электрооптическим кристаллом 60
3.5. Экспериментальная установка для определения электрооптических коэффициентов 67
Выводы 71
ГЛАВА 4. Свойства оптической системы, состоящей из двух или нескольких призм 72
4.1. Функциональные особенности системы, состоящей из двух четырехлучепреломляющих призм 72
4.2. Функциональные возможности оптической системы, состоящей из трех или более призм 75
4.3. Причины, приводящие к появлению четырех лучей 77
4.4. Двойные коноскопические фигуры 80
Выводы 83
Заключение .84
Литература 87
- Двулучепреломление, двулуче- и четырехлучеотражение в кристаллах
- Дисперсия углов четырехлучеотражения в кристаллах вульфенита (РЬМоОД КДР, АДР, прустита и ниобата лития
- Двупреломляющие призмы с эллиптически и циркулярно поляризованными световыми волнами
- Функциональные возможности оптической системы, состоящей из трех или более призм
Введение к работе
> Актуальность исследований
В настоящее время в связи с быстрым развитием оптического приборо-строения, волоконно-оптической связи, записи и обработки оптической информации необходимы дальнейшие исследования в оптике анизотропных кристаллов и создания на их основе новых элементов и приборов с улучшенными характеристиками.
Для волоконно-оптической связи, квантовой электроники важны оптические системы для деления луча на несколько лучей, а также системы объедине- * ния нескольких лучей в один луч. Такие устройства обычно создаются на осно ве призм, вырезанных из двулучепреломляющих кристаллов. В работе показа- но, что для данной цели целесообразно применять призмы четырехлучеотраже- ния [I- 4], исследованные первоначально Л.В. Алексеевой, И.В. Повх и В.И. Строгановым [1, 2] на кристаллах иодата лития, кальцита, парателлурита и кварца. Позже аналогичные исследования проводили и другие исследователи [3,4] на кристаллах ниобата лития и танталата лития. І
Перспективы исследования подобных призм связаны с возможностью по- * лучения, в принципе, достаточно большого числа лучей при отражении одного луча, В связи с этим не только на выше отмеченных кристаллах, но и на других кристаллах — положительных и отрицательных - ввиду того, что до сих пор не выявлены все особенности и закономерности четырехлучеотражения, исследо вания весьма актуальны.
Поведение кристаллов в электрических полях привлекает большое число исследователей. Однако, часто необходимы экспресс — методы для определения * характеристик одноосных кристаллов, так как существующие методы иногда довольно громоздки и мало производительны [5,6] . Поэтому исследования поведения одноосных кристаллов в интерферометре Фабри - Перо весьма актуальны. Целесообразно рассмотреть характеристики таких интерферометров, в
5 частности, получить аналитические выражения для области дисперсии, линейной и угловой дисперсии интерферометра.
Таким образом, данное направление в области оптики анизотропных сред в физическом плане и з плане прикладных разработок является важной и актуальной задачей и требует дальнейших систематических исследований.
Настоящая диссертационная работа обобщает результаты научных работ автора в выше перечисленных областях оптики.
Работа в ряде случаев выполнялась совместно с соавторами. В этих случаях результаты исследований только упоминаются или приводятся частично только те результаты, в которых автор принимал непосредственное участие.
Цель работы
Целью данной работы является выявление и исследование закономерностей и особенностей возникновения явления множественного рождения лучей в одноосных кристаллах каломели (HgjC^), вульфенита (РЬМоО^, КДР, АДР, прустита, сапфира и ниобата лития и выявление сопутствующих процессов при полном отражении излучения в призмах.
Помимо этого автор преследовал цель:
Исследовать взаимосвязь четырехлучеотражения с кристаллической анизотропией этих кристаллов. Разработать методику измерения электрооптических коэффициентов с помощью интерферометра Фабри — Перо.
Исследовать оптические системы, состоящие из двух или более призм, обладающих четырехлучеотражением.
Задачи исследований
Для достижения указанных целей в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Исследованы особенности явления четырехлучеотражения в одноосных кристаллах каломели (1)) вульфенита (РЬМоОД КДР, АДР, прустита, сап- .* фира и ниобата лития.
Исследована взаимосвязь явления четырехлучеотражения с кристалло-фафической анизотропией упомянутых кристаллов.
Рассчитаны зависимости углов отражения от углов падения в призмах полного отражения в выше упомянутых кристаллах.
Исследованы интенсивности отраженного излучения в зависимости от поляризации падающего излучения и положения оптической оси в кристаллах.
Определена дисперсия углов отражения для кристаллов ниобата лития, КДР, АДР, прустита, сапфира и вульфенита, в диапазоне длин волн их прозрачности.
Исследована дисперсия интерферометра Фабри - Перо с электрооптическим кристаллом.
Разработаны принципиальные конструктивные элементы установки для определения электрооптических коэффициентов одноосных кристаллов. > 8. Исследованы оптические свойства совокупностей оптических элемен- тов (призм) для получения из одного луча нескольких. ** 9. Выявлены причины, приводящие к появлению двойных коноскопиче- ских фигур.
10. Выявлено влияние оптической активности в кристаллах и эллиптичности излучения на четырехлучеотражение.
Связь с государственными программами и НИР
Диссертационная работа связана с научно-исследовательской госбюджет-ной темой МПС РФ «Анизотропное отражение света и электрооптические свойства кристаллов», выполняемой на кафедре «Физика» ДВГУПС.
7 Научная новизна работы
При решении поставленных задач получены следующие научные результаты:
Выявлены закономерности, присущие явлению четырехлучеотра-жения на ранее не изученных одноосных кристаллах каломели, вульфенита, КДР, АДР, прустита, сапфира и ниобата лития.
Впервые выявлена характерная взаимосвязь четьфехлучеотражения с кристаллографической анизотропией одноосных кристаллов.
Разработана методика экспериментального определения электрооптических коэффициентов одноосных кристаллов.
Показано, что при использовании двух четырехлучеотражающих призм в зависимости от поляризации падающего излучения образуется 8 или 16 лучей. В случае трех и более призм возможно получение множества лучей, число которых закономерно увеличивается.
Выяснено, что наиболее вероятной причиной появления четырех лучей (при отсутствии четьфехлучеотражения) и двойных коноскопических фигур является «рассыпание» поляризации излучения при прохождении вблизи оптической оси кристалла.
Практическая значимость работы
Полученные в диссертационной работе научные результаты, предложенные оптические элементы и методики могут быть использованы при создании оптических компьютеров, в приборостроении и измерительной технике, системах записи и обработки оптической информации и устройствах квантовой электроники.
8 ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ * 1. На кристаллах каломели (HgiC^)» вульфенита (РЬМоОД КДР, АДР, прустита, сапфира и ниобата лития наблюдается явление четырехлучеотраже-ния, что подтверждает ранее высказанное предложение о возможности наблюдения эффекта четырехлучеотражения в любых анизотропных прозрачных кристаллах.
2. С возрастанием оптической анизотропии Дп, возрастают углы отражения в явлении четырехлучеотражения. Например, для кристаллов каломели (Дп = 0,66) при угле падения 45 угол отражения составляет ~ 72 (взаимодействие ео), а для кристаллов ниобата лития (Дп = 0,08) угол отражения равен 46.
,,. 3. Система, состоящая из двух или более призм, вырезанных из одноосно- го кристалла определенным образом, позволяет получить из одного 16 и более лучей с взаимно ортогональными поляризациями.
4. Причиной появления четырех лучей (при отсутствии четырехлучеотражения) и двойных коноскопических фигур, наиболее вероятно, является ^ «рассыпание» поляризации излучения при прохождении луча вблизи оптиче- ской оси кристалла.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в работах [16,27-39, 88-93] и докладывались автором:
1. На международной конференции «Оптика-99» СПб: ИТМО, 18-22 окт. *, 1999 г., г. Санкт-Петербург.
На региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование». Хабаровск; 18-21 сент. 1998 г.
На международной конференции «Оптика-2001» СПб: ИТМО, 20-23 сент. 2001 г., г. Санкт-Петербург.
На международном симпозиуме (вторые Самсоновские чтения) Хабаровск; 20-23 мая, 2001 г.
На третьей региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование». Благовещенск: АМГУ, 16-18сент.2002г.
На 3-й международной конференции по «Фундаментальным проблемам опто- и микроэлектроники, Владивосток: 15-І7 сент. 2003 г.
На 4-й региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование». Владивосток, ИАПУ/ДВО РАН, 2-4 окт. 2003 г.
На 4-й международной конференции по «Фундаментальным проблемам опто- и микроэлектроники», Хабаровск: ДВГУПС, 13-16 сент. 2004 г.
На 3-й международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» СПб: ИТМО, 18-21 окт. 2004 г., г. Санкт-Петербург.
10. На 6-й международной конференции по проблемам «Прикладной оп тики» СПб: ИТМО, 18-21 окт. 2004 г., г. Санкт-Петербург.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 111 наименований. Общий объем работы составляет 97 страниц, включая 25 рисунков, и 1 таблицу.
Двулучепреломление, двулуче- и четырехлучеотражение в кристаллах
Явление двойного лучепреломления является основным отличием анизотропных сред и заключается в разделении (раздвоении) луча попавшего в кристалл на два - обыкновенный и необыкновенный, имеющих взаимно ортогональную поляризацию.
Разновидностью этого явления является двойное лучеотражение. Суть этого явления заключается в том, что луч, отразившись от грани внутри кристалла, также разбивается на два (обыкновенный и необыкновенный).
В [1,13-15] показано, что можно вырезать оптический кристалл таким образом, что один падающий луч, при отражении от наклонной грани внутри кристалла, возбудит четыре луча, два обыкновенных и два необыкновенных, идущих в разных направлениях. Такое явление можно назвать че-тырехлучеотражением [1, 2, 13-15]. Показанное явление объясняется анизотропией кристалла - несовпадением плоскостей главного сечения кристалла для падающего и отраженного лучей. В [13] обсуждается влияние вклада в четырехлучеотражение антисимметричной части тензора диэлектрической проницаемости. Кроме этого имеется несколько работ [17, 18] описывающих явление, которое можно назвать четырехлучепреломлением. Оно состоит в том, что при фазовом переходе, когда одновременно существуют две фазы анизотропного кристалла с разными показателями преломления, образуется четыре луча, два обыкновенных и два необыкновенных. Трудность реализации данного случая заключается в необходимости наличия достаточно высокой температуры (порядка 600 С).
Четырехлучепреломление наблюдается при фазовых переходах в кристаллах кварца и кристаллах ниобата лития [17, 18].
В работе [19] показано, что с учетом реальной симметрии кристаллов, ограниченных поверхностью, спектры отражения должны демонстрировать поляризационные эффекты, соответствующие истинной симметрии поверхностной области кристаллов. При этом отраженный свет является эллиптически поляризованным.
При отражении света от кристаллов, возможно существование отраженного света, поляризованного в плоскости, перпендикулярной плоскости поляризации падающего света [20], что может быть, в принципе, объяснено анизотропией кристалла, приводящей к существованию в лабораторной системе координат [20] недиагональных элементов тензора диэлектрической проницаемости. Не исключено влияние антисим-метричной части тензора диэлектрической проницаемости, отличной от нуля, например для кристаллов иодата лития (єху = -єух), класс симметрии которого равен 6 и относится к пространственной группе РЬ3 [21].
В литературе встречается утверждение, что законы отражения и преломления не применимы к необыкновенному лучу одноосного кристалла и к обоим лучам двуосного.
При этом по отношению к нормалям законы преломления и отражения в обычной формулировке сохраняются и для анизотропных сред: 1) нормали к обеим волновым поверхностям лежат в плоскости падения; 2) отношение синусов углов, образованных нормалями к волновым фронтам с перпендикуляром к поверхности раздела, равно отношению нормальных скоростей для сред по обе стороны границы раздела.
При распространении необыкновенных лучей в анизотропных кристаллах [9, 10] наблюдается ряд характерных аномалий. Так, например, в [20] показано, что при отражении излучения от поверхности кристалла кальцита угол отражения не равен углу падения. В [22] рассмотрено распространение и отражение необыкновенных лучей в кристалле
Распространение световых волн в плоскопараллельной пластинке, вырезанной из изотропного материала и распространение обыкновенных лучей в анизотропной пластинке достаточно хорошо известно [7, 9, 10]. Однако для необыкновенного луча в плоскопараллельной пластинке имеется ряд особенностей, например, при отражении от грани внутри этой пластинки угол отражения не равен углу падения [22], угол падения на грань и показатель преломления для падающего луча зависят от положения оптической оси в этой пластинке.
С кристаллографической точки зрения кристаллы делятся по своим свойствам на три различные группы [23].
Группа 1. Кристаллы, в которых можно выбрать три кристаллографически эквивалентных взаимно ортогональных направления. Это кристаллы так называемой кубической системы. Очевидно, что эквивалентные направления совпадают с главными диэлектрическими осями, поэтому єх= у= єг= є. Тогда D = єЕ, а кристалл оптически изотропен и эквивалентен аморфному телу.
Группа 2. Кристаллы, не принадлежащие к группе 1, в которых можно выбрать два или более кристаллографически эквивалентных направления, лежащих в одной плоскости. Это кристаллы тригональной, тетрагональной и гексагональной систем, причем плоскость, в которой лежат эквивалентные направления, перпендикулярна к осям симметрии третьего, четвертого или шестого порядков. Одна из главных диэлектрических осей должна совпадать с этим выделенным направлением, тогда как для двух других направлений можно выбрать любую взаимно ортогональную пару перпендикулярных к нему прямых. Если выделенное направление принять за ось z, то ех= sy ez. Такие кристаллы называют оптически одноосными.
Группа 3. Кристаллы, в которых невозможно выбрать два кристаллографически эквивалентных направления. Такие кристаллы принадлежат к так называемой ромбической, моноклинной и триклинной системам. Здесь Ек Бу Ф sz. Кристаллы этой группы называются оптически двуосными.
Дисперсия углов четырехлучеотражения в кристаллах вульфенита (РЬМоОД КДР, АДР, прустита и ниобата лития
Подобные кривые имеют место и для кристаллов АДР и прустита. Такой вид зависимости а\ = f (р) характерен для всех отрицательных кристаллов исследованных нами, что подтверждает ранее полученные сведения для этого факта в кристаллах иодата лития и некоторых отрицательных кристаллов [1,2,13-15]. Для положительных кристаллов, например, парателлурита (ТеОг) эта зависимость имеет вид [98] показанный на рис.2.5. Проявится ли эффект четырехлучеотражения в конкретном кристалле или нет, в значительной степени зависит от положения оптической оси в призме (угла Р на рис.2 Л а), и от поляризации падающего на призму излучения. Из рис.2.4. и 2.5 видно, что при Р = 0 может отразиться два луча; при р = 45 - четыре, а при (3 = 90, в принципе - три. Но конкретная зависимость интенсивности отраженного излучения зависит от направления поляризации падающего излучения, которая может вычеркнуть данные потенциальные возможности и привести к тому, что при Р = 90 отразятся два луча, идущих в одном направлении. Вопрос об интенсивности отраженных лучей в зависимости от поляризации падающего излучения рассмотрен в главе 3. Ниже рассмотрены особенности эффекта четырехлучеотражения в кристалле вульфенита (РЬМоОД а также КДР, АДР, прустита и ниобата лития. В частности, рассмотрим какое влияние на величину углов отражения, оказывает длина волны падающего излучения. Кристалл вульфенита имеет тетрагональную сингонию с параметрами элементарной ячейки в ангстремах: а — 5,414 А, с = 12,0789 А. Отсюда следует, что этот кристалл имеет довольно значительную кристаллографическую анизотропию, т.е. отношение с/а = 2,23. Показатели преломления при X = 0,6328 мкм равны 1 = 2,38 и = 2,258. Следовательно, этот кристалл отрицательный. Хорошо изучена и дисперсия показателей преломления [6]. Оптическое пропускание находится в интервале 0,4 ч-5,5 мкм. Из кристалла вульфенита вырезана призма полного отражения (рис.2.6). Падающий на призму 1 луч 2 гелий - неонового лазера (X = 0,6328 мкм) линейно поляризован, и вектор напряженности 3 находится в плоскости рис.2.6. Оптическая ось кристалла расположена в плоскости входного окна призмы 1 и составляет угол 45 относительно плоскости рис.2.6. Луч 2 направлен перпендикулярно оптической оси кристалла и в призме 1 образует два луча (обыкновенный (о) и необыкновенный (е)), падающих на отражающую грань призмы под углом а. Плоскости главного сечения кристалла для падающих лучей 2 и отраженных 5-8 не совпадают, и возникает возможность возбуждения при отражении каждым падающим обыкновенным (о) и необыкновенным (е) лучом двух лучей, также обыкновенных (о) и необыкновенных (е) см. рис.2.6. Законы отражения относительно отражающей грани 9 (рис.2.6) можно записать аналогично формулам (2.5) и (2.6). При наличии индексов (оо, ое, ее, ео) первый индекс соответствует падающему лучу, второй - отраженному. Рассчитанные значения углов отражения ct] в зависимости от длины волны падающего излучения для а = 45 приведены в таблице 2.1 и на рис.2.7 [28,88,29]. Главные значения показателей преломления п0 и пе приведены по справочнику [6]. Уже в первых работах было замечено [3, 16,27, 29, 30, 93], что имеется некоторая связь между оптической и кристаллографической анизотропией. Однако, попытки связать абсолютные показатели преломления или их разности с абсолютными значениями постоянных кристаллической решетки кристаллов оказались неудачными. Тогда в работах [16,26] было предложено использовать относительные показатели преломления, а в наших работах [27,29,30,93] предложено связать относительную кристаллографическую анизотропию с отношением углов от ражения сц , а-) , а-j к оц . В результате такой взаимосвязи получаются характерные зависимости. По оси абсцисс откладывается величина кристаллографической анизотропии исследованных кристаллов, как отношение величин с/а. По оси ординат откладываются величины сс 1 х \ , а-) /а- , сц /а-j . Графики построены для кристаллов АДР, КДР, кальцита, каломели, прустита, вульфенита, кварца и некоторых других. Углы отражения для кальцита, кварца, парателлурита использованы из работ Алексеевой Л.В., Повх И.В. и Строганова В.И. [1, 2, 13-15]. Углы отражения для каломели, вульфенита, прустита, КДР и АДР были рассчитаны в наших работах [3,27,29,30]. Дія расчета использовались призмы, описанные в п. 2.1 и 2.2 этой главы. Угол падения всюду принимался a = 45.
Двупреломляющие призмы с эллиптически и циркулярно поляризованными световыми волнами
Возможны и некоторые другие варианты, но их анализ не проводился. Сравнивая первый и второй случаи, замечаем, что в первом случае число лучей с ростом номера возрастает значительно быстрее, а именно в 2"" раз.
Следует заметить, что совокупность таких призм можно использовать в оптических компьютерах (имеется возможность работы в двоичной системе).. Призмы для этой цели могут быть маленьких размеров, порядка нескольких мм, а световые лучи от волоконно-оптических устройств диаметром 20-50 мкм. Лучи поляризованы попарно ортогонально. Это открывает значительные возможности для использования таких призм в логических устройствах оптических компьютеров. В предыдущих главах например, раздел 2.5 показано, что в оптических призмах, при особом расположении оптической оси кристалла, возможно образование из одного падающего луча четыре отраженных. Причины возникновения двух лучей (обыкновенного и необыкновенного) из одного луча, например, обыкновенного, в принципе, могут быть разными: - не совпадение плоскостей главного сечения кристалла для падающих и отраженных лучей [2]. Данный эффект наблюдался на призмах, изготовленных из разных материалов - кристаллов иодата лития, парателлурита, кальцита и других. Эта же причина приводит к появлению четырех лучей при отражении от плоскопараллельной пластинки. Таким образом, можно считать доказанным, что причиной появления четырех лучей является несовпадение плоскостей главного сечения для падающих и отраженных лучей. В этом случае, например, вектор напряженности электрического поля падающей обыкновенной волны имеет проекции на направления напряженностей обыкновенного и необыкновенного отраженных лучей [1]. Однако имеются экспериментальные факты, когда в призмах или достаточно сложных оптических системах, состоящих из нескольких кристаллов, появляется также четыре луча, хотя плоскость главного сечения для падающих и прошедших или отраженных лучей совпадает [104-107]. Причиной этого может быть следующее: - поворот плоскости поляризации при прохождении лучей вдоль оптиче ской оси кристалла за счет наличия оптической активности. Однако, в такой же призме, изготовленной из оптически неактивного ниобата лития, все аномалии наблюдаются, включая и двойные коноскопические фигуры [104]. Вероятно, основной причиной аномалий, является другая, хотя вклад оптической активно сти не исключен. Наиболее привлекательной является причина, связанная с возможностью возникновения колебаний вектора Ё во всевозможных направлениях, когда луч света распространяется вблизи оптической оси кристалла. В других направлениях в кристалле возможно две собственных моды (обыкновенный и необыкновенный лучи). То, что такое «рассыпание» вектора Ё существует вдоль оптической оси кристалла хорошо демонстрирует известный эффект конической рефракции, наблюдаемый вдоль оптической оси двуосного кристалла. В двухосных кристаллах снос необыкновенного луча, разный для разных направлений вектора Е и «проявляет» это «рассыпание». Вероятнее всего такое «рассыпание» вектора Ё существует и для одноосных кристаллов. Ниже приведены расчеты и результаты экспериментальных наблюдений с призмой, изготовленной из кристалла парателлурита. В ряде работ [107-108], в достаточно сложных системах типа призмы Ро-шона или бифокальной линзы, изготовленной из одноосного кристалла, наблюдались необычные аномалии при интерференции прошедших через такую систему лучей. При наблюдении в сходящихся пучках лучей в этом случае наблюдаются, даже невооруженным глазом, двойные коноскопические фигуры. Авторы работ [107-108] объяснили эти особенности тем, что в местах контакта двух материалов, каждый из лучей (обыкновенный и необыкновенный) возбуждают еще по два луча, которые между собой когерентны и могут интерферировать. В призме Рошона двойные коноскопические фигуры образуются, когда линейно поляризованный пучок лучей сначала проходит вдоль оптической оси; кристалла, а затем перпендикулярно оси. В этом случае, когда пучок лучей проходит, практически, вдоль оптической оси, вероятно, происходит «рассыпание» вектора Е во всевозможных направлениях, что и приводит в точке контакта с кристаллом с перпендикулярным расположением оптической оси к генерации двух лучей - обыкновенного и необыкновенного. Такая же ситуация складывается в бифокальной линзе [108], где луч сначала распространяется, практически, вдоль оптической оси, а затем перпендикулярно оси.
В работе [104] наблюдали двойные коноскопические фигуры в системе, изготовленной из одного кристалла, но «контакт» осуществлялся на наклонной отражающей грани кристалла. Направления оптических осей по отношению к лучу до контакта и после контакта взаимно перпендикулярны. Обращает на себя внимание и тот факт, что лучи или до контакта или после контакта идут вдоль оптической оси или под небольшим углом относительно оптической оси. Таким образом, одним из условий появления двойных коноскопических фигур является распространение коноскопического пучка в сложной составной системе вблизи оптической оси кристалла. Обычно оптические оси в составных частях такой системы взаимноортогональны.
Функциональные возможности оптической системы, состоящей из трех или более призм
Если же система состоит из п призм, причем у первых двух оптические оси параллельны, то число выходящих лучей Nn определяется по формуле: 1 где п - число призм.
Указывается на возможность использования многопризменных блоков для изготовления логических устройств оптических компьютеров. В диссертационной работе получены следующие научные результаты: 1. Показано, что для кристаллов каломели (Hg2C 2) при углах падения а = 48,5 (для взаимодействия (ео)); и а = 71 (для взаимодействия (ее)); угол си = 90, что приводит к исчезновению этих лучей. 2. Угловые зависимости at = ї{а) для кристаллов КДР, АДР, прустит, сапфир, ниобат лития и вульфенит имеет вид характерный для соответствующего типа кристалла. 3. Исследована теоретически дисперсия углов четырехлучеотражения в кристаллах вульфенита, КДР, АДР, прустита и ниобата лития. Для однотипных кристаллов эта зависимость а і = Ї(К) имеет характерный монотонный вид и только в области коротких длин волн наблюдается достаточно сильные измене ния. 4. Установлено, что для отрицательных кристаллов для взаимодействий (ео) и (ее) углы отражения меньше, чем углы падения, а для положительных кристаллов наоборот, углы отражения для тех же взаимодействий (ео) и (ее) будут иметь большие значения, чем углы падения. 5. При углах падения луча на наклонную грань призмы -20-70 не наблюдается зависимости величины отраженного угла а і от оптической активности кристалла. 6. Высказывается предположение, что для кристаллов каломели (HgiC ) для взаимодействий (ео) и (ее) при углах падения соответственно а= 48,5 и 70 и более, резко возрастает интенсивность лучей взаимодействий (оо) и (ое). 7. Установлено, что для отрицательных кристаллов (в явлении четырех-лучеотражения) прослеживается вполне определенная корреляция между оптической и кристаллографической анизотропией. 8. Теоретически вычислены угловая и линейная дисперсии, а также область дисперсии интерферометра Фабри- Перо с электрооптическим кристаллом. 9. Указывается на возможность изготовления интерференционного фильтра с изменяемой полосой пропускания. 10. На основе исследования свойств интерферометра Фабри- Перо с электрооптическим кристаллом предложена методика измерений электрооптических коэффициентов одноосных кристаллов. 11. Используя эту методику, указывается на принципиальную возможность создания экспериментальной установки для экспрессного измерения электрооптических коэффициентов одноосных кристаллов. 12. При исследовании функциональных возможностей оптической системы, состоящей из двух двулучепреломляющих призм, (установлено экспериментально), что эта система позволяет получить на выходе из второй призмы 8 или 16 лучей, (на вход падает один луч) поляризованных ортогонально друг к другу. Число выходящих лучей зависит от взаимного расположения оптических осей в призмах. 13. Если же число таких призм будет больше двух, то число выходящих лучей определяется такими соотношениями: N =22п где Nn - число лучей выходящих из данной призмы номера п. Это соотношение справедливо, если оптические оси в призмах взаимно перпендикулярны. 14. Если же система состоит из п призм, причем у первых двух оптиче ские оси параллельны, а далее взаимноперпендикулярны, то число выходящих лучей Nn определяется соотношением: N =2n+1 где п - число призм. 15. В результате рассмотрения вопроса о возможном механизме возник новения двойных коноскопических фигур в одноосных кристаллах установле но, что они образуются при особом расположении оптической оси и падающего луча. А именно, оптическая ось параллельна направлению луча. Таким образом, наиболее вероятная причина «проявления» двойных коноскопических фигур, заключается в том, что лучи (обыкновенный и необыкновенный), идущие па раллельно оптической оси обнаруживают «рассыпание» вектора Ё. В результа те этого между этими лучами и возникает интерференция, проявляющаяся как двойные коноскопические фигуры. В заключение выражаю искреннюю благодарность зав. кафедрой «Физика», заслуженному деятелю науки РФ, профессору, д.ф.-м.н. Строганову В.И и моему научному руководителю профессору Фалееву Д. С, и всем сотрудникам кафедры за благожелательную критику и поддержку во время работы над диссертацией.
