Методы и приборы для измерения поляризации лазерного излучения

Поляризационные измерения получили наибольшее распространение в таких специальных областях как поляриметрия, сахариметрия, спектрополяметрия и др. Выпускаемые промышленностью приборы, как правило, предназначены для работы с не лазерными источниками излучения, однако многие используемые методы измерений вполне пригодны для исследования поляризации непрерывного лазерного излучения вне резонатора. При этом для измерений обычно требуется определенное изменение конструкции прибора.

Для определения типа поляризации, а также для измерения поляризационных параметров излучение исследуют с помощью поляризаторов (анализаторов) и фазовых пластин. Оптическое устройство, позволяющее выделить из неполяризованного излучения линейно-поляризованное, называется поляризатором. Если поляризатор используется для измерения поляризационных параметров излучения, то он называется анализатором.

Фазовой пластинкой называется оптическое устройство, позволяющее получить из одного линейно-поляризованного луча два луча с взаимно перпендикулярными направлениями колебаний и сдвигом фаз между ними. Наиболее часто применяются /4 и /2 фазовые пластинки.

В технике поляризационных измерений тип поляризатора и фазовой пластины выбирают, учитывая область спектра, диапазон интенсивностей излучения, диаметр и расходимость пучка, требуемую точность измерений и т. д.

Приборы, измеряющие поляризацию лазерного излучения, можно условно классифицировать по таким признакам, как измеряемый параметр поляризации, способ его измерения, расположение относительно оптического тракта и режим исследуемого излучения. В зависимости от измеряемого параметра поляризационные приборы делятся на три группы: для определения типа исследуемой поляризации, для измерения степени поляризации и положения плоскости поляризации или параметров эллиптичности, и для измерения параметров Стокса.

В зависимости от способа измерения поляризационные приборы делятся на две группы: субъективные или визуальные; объективные с преобразованием оптического сигнала в электрический и выводом информации на стрелочные, цифровые и другие устройства.

В зависимости от расположения относительно оптического тракта поляризационные приборы делятся на приборы, перекрывающие оптический тракт («глухого типа») и приборы, «проходного» типа.

В зависимости от режима исследуемого излучения поляризационные приборы можно разделить на поляриметры, предназначенные для исследования излучения лазеров, работающих в непрерывном режиме, и на поляриметры, предназначенные для лазеров, работающих в импульсном режиме.

Метод определения типа поляризации

Схема установки, с помощью которой можно определить тип поляризации излучения лазера, приведена на рисунке 53.

Рис. 53. Схема установки для определения

типа поляризации излучения лазера

Исследуемый пучок излучения лазера 1 проходит через анализатор 3, плоскость пропускания которого может поворачиваться вокруг оптической оси пучка, далее поступает на фотоэлектрический приемник 4 и на регистрирующее устройство 5.

Если при вращении анализатора выходной сигнал регистрирующего устройства изменяется от максимального значения до нуля, то исследуемая поляризация является линейной. Если выходной сигнал не меняется, то излучение может быть неполяризованным или циркулярно поляризованным. Если сигнал изменяется, но уменьшения до нуля не происходит, то излучение может быть частично или эллиптически поляризованным. Таким образом, отличить естественный или частично поляризованный свет от циркулярно или эллиптически-поляризованного с помощью одного анализатора нельзя. В этом случае для проведения дальнейшего исследования необходимо поместить перед анализатором компенсатор или четвертьволновую пластинку 2, которая может поворачиваться вокруг оси, совпадающей с направлением распространения луча. Если пучок частично поляризован и содержит, наряду с неполяризованным излучением эллиптически или циркулярно поляризованное излучение, то можно найти такое положение /4 пластинки и анализатора, при котором амплитуда сигнала частично уменьшится, чем больше доля поляризованного излучения, тем меньше выходной сигнал.