بخشی از مقاله
در این مقاله جابجایی بازتابی پرتوی لیزر هلیوم نئون با قطبش خطی دلخواه از سطح یک آینه فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. این جابجایی شامل جابجایی مکانی و زاویه ای در دو جهت صفحه تابش و عمود بر آن است. تحلیل تئوری و شبیه سازی ها نشان میدهد که بیشترین انحراف مکانی در صفحه تابش، به ازاء موج عرضی مغناطیسی TM و تحت زاویههای فرودی خراشان رخ میدهد. این در حالی است که انحراف زاویهای متناظر وضعیتی کاملا برعکس داشته و برای موج عرضی الکتریکیTE مقدار بزرگی خواهد داشت . از طرف دیگر جابجایی خارج از صفحه در هر دو حالت مکانی و زاویهای، حول زاویه تابش 55 درجه بیشینه بوده و در قطبش خطی 45 درجه به حداکثر خود میرسند.
-1 مقدمه
امروزه مشخص شده است که باریکه نورکاملاً از قوانین اپتیک هندسی تبعیت نمیکند. در واقع اثرات ناشی از پراش پرتو را در جهتهای موازی و عمود بر صفحه تابش جابجا خواهد کرد .[1] جابجایی در صفحه تابش به اثر گوس-هانچن [2] - GH - و انحراف عمود بر صفحه تابش به جابجایی ایمبرت-فدوروف - IF - معروف است 5]؛.[3 شکل 1 جابجایی های GH و IF شامل انحراف مکانی - - و انحراف زاویهای - Θ - را نشان میدهد.
در چند دهه اخیر علاقهمندی به مطالعه این جابجاییها افزایش یافته و بررسیهای متعددی انجام شده است که از جمله آنها میتوان به جابجایی در مواد غیرجاذب[6]، سطوح با جذب کم 7] و [8، لایه گرافینی [9] و شبه سطوح [10] اشاره کرد. همچنین جابجایی پرتو کاربردهای بالقوهای در طراحی ابزارهای اپتیکی مانند سوئیچهای موجبر نوری [11] و حسگرهای نوری [12] پیدا کرده است. آینههای فلزی جزء مهمی از تجهیزات اپتیک و لیزر هستند و فلزاتی مانند طلا - Au - ، نقره - Ag - و آلومینیوم - Al - می توانند در طیف وسیعی از طول موج تابشی، بازتابی بیش از 95 درصد داشته باشند. آینه های مس نیز در لیزرهای فروسرخ پالسی و پیوسته توان بالا و همچنین سیستمهای انتقال نوری از جایگاه ویژهای برخوردارند. در این مقاله با بررسی جابجاییهای GH و IF در بازتاب نور قطبیده خطی با قطبش دلخواه O از سطح یک آینه فلزی، قطبش و زاویه تابشی که منجر به بیشترین انحراف میشود را به دست خواهیم آورد.
با فرض اینکه نور فرودی دارای قطبش خطی با زاویه بوده و دامنه میدان الکتریکی نرمالیزه به صورت = [sincos ] باشد، جابجاییها را بر اساس معادلات - 2 - محاسبه میکنیم. شکل -2الف جابجایی مکانی GH را برای نور با قطبش - =0o - p بر حسب زاویه تابش برای آینههای فلزی مختلف شامل Au، Ag، Cu و Al در = - 632.8 لیزر - He-Ne نشان میدهد. در شکل -2ب با استفاده از فرمول فاز ایستای آرتمن[14]، رفتار تقریبی جابجایی GH بر حسب ضریب خاموشی و زاویه تابش برای آلومینیوم در حالت سه بعدی رسم شده است.
با توجه به شکل -2 الف دیده میشود که به ازاء یک طول موج ثابت هرچه ضریب خاموشی فلز بزرگتر باشد جابجایی GH در زاویههای بزرگ تابش، مقدار منفی بزرگتری خواهد داشت. شکل -2ب حاکی از آن است که با افزایش طول موج تابشی - افزایش - ، شیب این تغییرات تندتر خواهد شد. در ادامه محاسبه جابجایی GH و IF در هر حالت از قطبش خطی تنها برای فلز طلا انجام خواهد شد و نتایج را میتوان با مقایسه ضریب خاموشی نسبت به طلا به سایر فلزات تعمیم داد.
بر طبق شبیه سازیها جابجایی مکانی GH برای نور با قطبش خطی - =90o - s مقدار مثبت کوچکی دارد و با کاهش زاویه قطبش به سمت مقادیر منفی میرود به طوری که در قطبش - =0o - p به حداکثر مقدار خود میرسد. در مورد جابجایی زاویهای GH قضیه برعکس است و بیشترین انحراف زاویهای برای موج با قطبش s در زوایای خراشان رخ میدهد در حالی که موج قطبیده p جابجایی زاویهای ناچیزی خواهد داشت. شکل 3 جابجایی مکانی و زاویه ای GH را برای بازتاب نور لیزر هلیوم-نئون قطبیده خطی بر حسب زاویه تابش فرودی، در قطبش دلخواه از سطح آینه طلا نشان میدهد.
شکل :3 جابجایی GH حاصل از تابش نور لیزر هلیوم-نئون با قطبش خطی دلخواه o به آینهطلا. الف - جابجایی مکانی. ب- - جابجایی زاویهای. جابجایی خارج از صفحه IF رفتار متفاوتی دارد. این جابجایی در هر دو حالت مکانی و زاویهای، برای موج قطبیده خطی p صفر است اما با افزایش زاویه قطبش در زاویههای مایل تابش به تدریج افزایش یافته و در 45 درجه به حداکثر مقدار خود می رسد. سپس مجددا کاهش یافته و ازاء =90o - قطبش - s صفر خواهد شد. شکل 4 جابجایی مکانی و زاویه ای IF را نشان می دهد.
-3 نتیجه گیری
در این مقاله با تاباندن نور لیزر هلیوم نئون با قطبش خطی دلخواه به آینههای فلزی مختلف در زوایای تابش از عمود تا خراشان به تحلیل تئوری و شبیهسازی جابجاییهای طولی و عرضی - به ترتیب: درصفحه 199 این مقاله به شرط در دسترس بودن در وبگاه www.opsi.ir معتبر است.
