Влияние угла падения на мощность отраженного луча от уголкового ретрорефлектора

Дата публикации: 07.11.2021 22:00

Мощность луча, выходящего из призматических ретрорефлекторов, может колебаться вокруг среднего значения при изменении угла падения (УП). Это происходит из-за эффекта многолучевой интерференции, который может возникнуть тогда, когда длина когерентности источника света как минимум в два раза превышает длину оптического пути через ретрорефлектор.

Когда лицевая грань ретрорефлекстора имеет антибликовое покрытие, амплитуды колебаний для всех УП существенно уменьшаются. Полые ретрорефлекстора с металлическим покрытием создают выходные лучи, мощность которых не зависит от УП.

Путь луча

Эти уголковые ретрорефлекторы создают выходной луч, который движется в параллельном и противоположном направлении относительно падающего луча. На рисунке 1 показан путь одного луча через ретрорефлектор.

Рисунок 1. Путь луча через уголковый ретрорефлектор включает в себя отражение от каждой из трех задних поверхностей в порядке, определяемом положением падающего луча. Падающий луч, показанный выше, имеет УП 0° и смещен от вершины

УП определяется использованием базовой оси, перпендикулярной лицевой грани ретрорефлектора. Эта ось проходит через вершину и равноудалена от трех задних граней.

Отражение от лицевой грани

Как показано на рисунке 2, через призматический ретрорефлектор свет может проходить несколько раз, в зависимости от того, отражается он от границы раздела или проходит через неё между лицевой гранью и окружающей средой.

Рисунок 2. Поскольку показатели преломления стекла и воздуха отличаются, луч претерпевает отражение от лицевой грани. Отраженный свет может многократно проходить через ретрорефлектор перед выходом. В итоге когерентные перекрывающиеся лучи создают интерференционные эффекты.

Условия интерференции

Поскольку выходящее из призматического ретрорефлектора излучение состоит из лучей, которые прошли разную длину оптического пути, они будут создавать помехи в тому случае, когда:

УП падающего луча близок к 0°, а выходная мощность измеряется ближе к ретрорефлектору, что наиболее вероятно приводит к перекрытию лучей. На больших расстояниях отклонение луча, указанное для ретрорефлектора и УП, будет более широко разделять лучи первого и третьего прохода.
длина когерентности источника больше, чем разница в длине пути между первичным лучом и перекрывающимся лучом, который сделал более одного прохода через ретрорефлектор.

Сравнение уголковых ретрорефлекторов

Изменение выходной мощности с малым УП сравнивалось для четырех различных типов уголковых ретрорефлекторов: призма с полным внутренним отражением, призма с золотым покрытием, призма с просветляющим покрытием и призма с полой конструкцией. В качестве источника света использовался лазерный диод на длине волны 1064 нм с длиной когерентности несколько метров, а детектор мощности располагался в 30 см от передней грани ретрорефлекторов. Размер луча был достаточно мал, чтобы каждое отражение происходило от одной грани.

На рисунке 3 показаны нормированные измерения для призматических ретрорефлекторов c полным внутренним отражением. По мере увеличения УП центры лучей первого и третьего прохода отдалялись друг от друга. При УП, превышающим примерно ±1°, диаметры лучей 1/e2 перестают перекрываться. Это приводит к уменьшению амплитуды колебаний. Диапазон УП, в котором колебания были значительными, увеличился бы, если бы детектор располагался ближе к передней грани.

Рисунок 3. Зависимость выходной мощности от УП для призматического ретрорефлектора c полным внутренним отражением.

На рисунке 4 показан график с рисунка 3, а также кривые для трех других ретрорефлекторов в том же масштабе, но с вертикальным смещением для наглядности. Эти результаты показывают, что призматические ретроотражатели с просветляющим покрытием подавляют амплитуду колебаний мощности выходного луча. Выходная мощность полых ретроотражателей не колеблется, поскольку на лицевой грани нет никакого граничного материала.

Рисунок 4. Зависимость выходной мощность от УП в зависимости от типа уголкового ретроотражателя. Измерения, аналогичные рисунку 3, были нормированы к идентичному масштабу, а кривые были смещены по вертикали для наглядности. Амплитуда колебаний сильно подавляется при наличии просветляющего покрытия. Для полого ретрорефлектора колебаний амплитуды не наблюдалось.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по поставке лабораторного и научного оборудования производства Thorlabs на территории РФ

Теги интерференция ретрофлектор Thorlabs

Новые статьи

Характеристика свойств субхондральной кости человека с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК)

Дегенеративные заболевания суставов часто характеризуются изменениями свойств суставного хряща и субхондральной кости. Эти изменения часто связаны с толщиной субхондральной пластинки и морфологией трабекулярной кости. Таким образом, оценка целостности субхондральной кости может дать важные сведения для диагностики патологий суставов. В данном исследовании изучается потенциал оптической спектроскопии для характеристики свойств субхондральной кости человека. Образцы остеохондральной кости (n = 50 – количество образцов) были извлечены из коленного сустава трупа человека (n = 13) в четырех анатомических точках и подвергнуты БИК-спектроскопии(в ближней инфракрасной области). Затем образцы были исследованы с помощью микрокомпьютерной томографии для определения морфометрических характеристик субхондральной кости, включая: толщину пластинки (Sb.Th), толщину трабекул (Tb.Th), объемную долю (BV/TV) и индекс модели структуры (SMI). Связь между свойствами субхондральной кости и спектральными данными в 1-м (650 - 950 нм), 2-м (1100 - 1350 нм) и 3-м (1600-1870 нм) оптических окнах была исследована с помощью многомерного метода частичных наименьших квадратов (PLS) регрессии. Значимые корреляции (p < 0.0001) и относительно низкие ошибки прогнозирования были получены между спектральными данными в 1-м оптическом окне и Sb.Th (R²= 92.3%, ошибка = 7.1%), Tb.Th (R²= 88.4%, ошибка = 6.7%), BV/TV (R²= 83%, ошибка = 9.8%) и SMI (R²= 79.7%, ошибка = 10.8%). Таким образом, БИК-спектроскопия в 1-м тканевом оптическом окне способна характеризовать и оценивать свойства субхондральной кости и потенциально может быть адаптирована во время артроскопии.

Моделирование нервного волокна на основе оптического волновода

Миелинизированные аксоны являются многообещающими кандидатами для передачи нервных сигналов и света ввиду их волноводных структур. С другой стороны, с появлением таких заболеваний, как рассеянный склероз и нарушений формирования и передачи нервных сигналов из-за демиелинизации, понимание свойств миелинизированного аксона как волновода приобретает большую важность. Настоящее исследование направлено на то, чтобы показать, что профиль показателя преломления (ПП) миелинизированного аксона играет существенную роль в передаче лучей в нем.

Оптимизация обнаружения сверхслабых световых потоков

В ходе исследования, описанного в данной статье, были объединены статистическая модель, анализ шумов детектора и эксперименты по калибровке. Согласно результатам, видимый свет может быть обнаружен с помощью ПЗС камеры с электронным умножителем с соотношением сигнал/шум, равным 3, для потоков с количеством фотонов менее 30 фотонов с⁻¹ см⁻².

Диагностика импульсного плазменного потока

Импульсные плазменные потоки в плазменных ускорителях широко используются для решения ряда научных и практических задач. Особый интерес среди применений импульсных плазменных потоков представляют термоядерный синтез и астрофизические исследования, например, экспериментальное исследование взаимодействия импульсного плазменного потока с материалами.

Полные высокопроизводительные настольные системы сканирования HSI PUSH-BROOM

Применение гиперспектральной визуализации заметно расширилось за последние годы. Тем не менее, остается общая проблема, а именно: предоставление полного интегрированного решения для фиксации 2-D гиперспектральных изображений в компактном настольном формате, которое предоставляет подробную спектральную информацию для определения компонентов, количества и их распределения в плоскости сканирования.

Автофлуоресцентная микроскопия — идентификация бактериальных сигналов на образцах горных пород

Распространенным методом обнаружения микробов в жидких и нежидких образцах является окрашивание флуоресцентными красителями, при котором образцы окрашиваются флуорофором, возбуждаемым фотонами от источника света. Флуорофоры — это молекулы, которые проявляют флуоресценцию, и могут быть биомолекулами естественного происхождения (в этом случае флуоресценция называется автофлуоресценцией), флуоресцентными красителями (синтезированными молекулами) или минералами. Конкретные применения красителей включают обнаружение и перечисление бактерий, визуализацию экспрессии генов и обнаружение биомолекул, которые иначе невозможно было бы отследить.