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

Термоупругие напряжения; термические искажения резонатора.

Перепишем соотношение (2.13.1) в виде

Эта запись отражает тот факт, что полное изменение показателя преломления в некоторой точке среды складывается из чисто температурного изменения и изменения обусловленного возникновением в неравномерно прогретой среде термоупругих напряжений. Точнее говоря, изменение показателя преломления обусловлено фотоупругим эффектом (называемым также пьезооптическим эффектом), проявляющимся при возникновении в среде термоупругих напряжений. Коэффициент есть температурный коэффициент показателя

преломления, измеренный в условиях равномерного нагревания тела в отсутствие напряжений (легко видеть, что при имеем

Величина выражается через упругооптические постоянные среды и упругие деформации, вызванные неравномерным нагревом. Порядок величин одинаков. Так, например, для кристалла ниобата лития помещенного в лазерный пучок, получены оценки [63]:

Если, в частности то возможны как случаи, когда так и случаи, когда

Существенно, что термоупругие напряжения приводят не просто к появлению дополнительного вклада в величину изменения показателя преломления. Через фотоупругий эффект эти напряжения воздействуют на оптическуюпиндикатрису образца. Если в исходном состоянии образец оптически изотропен (жидкость, стекло, кристалл кубической симметрии), то под воздействием термоупругих напряжений он приобретает свойства одноосного кристалла, обладающего двулучепреломлением; его оптическая индикатриса превращается из сферы в эллипсоид вращения. Кристалл иттрий-алюминиевого граната имеет кубическую симметрию; в результате поглощения излучения накачки в нем возникает термически инициированное двулучепреломление, приводящее, в частности, к деполяризации излучения лазера на иттрий-алюминиевом гранате. В случаях, когда образец в исходном состоянии является одноосным или двуосным кристаллом, изменения оптической индикатрисы могут иметь довольно сложный характер: поворачиваются главные оси оптической индикатрисы, изменяются значения главных показателей преломления, одноосный кристалл приобретает свойства двуосного кристалла.

Фотоупругий эффект — не единственный эффект, связанный с термоупругими напряжениями. Другой эффект — тепловое расширение образца и, как следствие, искривление его торцевых поверхностей, что, естественно, также влияет на расходимость генерируемого излучения. Эффекты, обусловленные термоупругими напряжениями, в сочетании с чисто температурным изменением показателя преломления определяют в своей совокупности так называемые термические искажения резонатора.

Термические искажения резонатора обсуждаются, в частности, в [11, 64, 65]. Рассматривая влияние термических искажений на излучение лазера, необходимо в общем случае учитывать одновременно и ряд других факторов, например рассеяние на неоднородностях показателя преломления. Совместное влияние рассеяния и эффекта тепловой линзы на расходимость светового пучка рассмотрено в [66].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление