Главная > Оптика > Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

2.13. Тепловая линза

Эффект тепловой линзы.

При поглощении излучения накачки активная среда нагревается; в результате изменяется ее показатель преломления. Пусть — показатель

тель преломления среды в некоторой ее точке в отсутствие излучения накачки. Если при наличии излучения температура среды в данной точке повышается на величину то показатель преломления становится равным

где — физическая характеристика среды, называемая температурным коэффициентом ее показателя преломления.

При отводе тепла через боковую поверхность активного образца происходит преимущественное охлаждение его периферийной области; поэтому температура образца достигает максимальной величины в его приосевой области и постепенно понижается в направлении от оси к периферии. Отсюда следует, что при выполнении неравенства

приосевая область активного образца оказывается согласно (2.13.1) оптически более плотной по сравнению с периферийной областью. Если же, напротив, имеет место неравенство

то приосевая область активного образца оказывается оптически менее плотной.

В оптически неоднородных средах световые лучи отклоняются в область с более высоким значением показателя преломления; поэтому при распространяющееся вдоль активного образца генерируемое излучение будет фокусироваться, тогда как при оно будет, напротив, дефокусироваться. В первом случае активный образец уподобляется собирающей, а во втором — рассеивающей линзе. В этом и заключается эффект тепловой линзы.

Кристаллы рубина и иттрий-алюминиевого граната имеют положительные температурные коэффициенты показателя преломления; тепловая линза, образующаяся в этих кристаллах, является собирающей. Для рубина для граната Эффект рассеивающей тепловой линзы наблюдается в некоторых типах стекол.

При рассмотрении тепловой линзы в активном образце твердотельного лазера можно в первом приближении не учитывать поглощения в нем генерируемого излучения, поскольку мощность этого излучения примерно на два

порядка меньше мощности излучения накачки. В данном случае имеет место ситуация, когда тепловая линза, обусловленная поглощением одного излучения (излучения накачки), воздействует на формирование поля другого излучения (излучения, генерируемого в активной среде лазера). Роль генерируемого лазером излучения в образовании тепловой линзы становится существенной тогда, когда это излучение является единственным фактором, обусловливающим нагревание среды. Примером может служить нелинейный кристалл для параметрического преобразования частоты, где в качестве накачки используется излучение от лазера.

В подобных случаях тепловая линза, обусловленная поглощением в среде некоторого излучения (лазерного пучка), воздействует на это же самое излучение. Эффект тепловой линзы выступает здесь как нелинейный эффект; его называют эффектом тепловой нелинейности или, короче, тепловой самофокусировкой. Если, например, лазерный пучок наводит в каком-либо элементе собирающую тепловую линзу, то в результате тепловой фокусировки будет возрастать плотность пучка в приосевой области элемента, а вместе с тем будет увеличиваться и поглощение излучения в этой области. В результате будет наблюдаться усиление фокусирующих свойств наведенной тепловой линзы.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление