Особенности образования конической рефракции в оптических кристаллах

• Автор: Мешалкина, Светлана Валерьевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 102 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ В КРИСТАЛЛАХ
1Л. Распространение электромагнитных волн в анизотропной среде
1.2. Двойное лучепреломление. Снос необыкновенного луча в анизотропных кристаллах
1.2.1. Преломление в двуосных кристаллах
1.3. Особенности двулучепреломления в кристаллах при фазовом переходе и в неоднородных кристаллах
1.4. Коническая рефракция в двуосных кристаллах
1.4.1. Внешняя коническая рефракция
1.4.2. Внутренняя коническая рефракция
1.4.3. Коническая рефракция пучков света и оптическая активность кристаллов
1.4.4. Распространение ограниченных гауссовых пучков
вдоль оптических осей двуосных кристаллов
1.4.5. Коническая рефракция при генерации оптических гармоник
ВЫВОДЫ
ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЯ КОНИЧЕСКОЙ РЕФРАКЦИИ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СВЕТОВЫХ ПУЧКАХ
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Экспериментальное исследование внутренней конической рефракции в кристалле формиата лития
2.3. Расчет двулучепреломления кристалла и кольца внутренней конической рефракции
ВЫВОДЫ
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЯ КОНИЧЕСКОЙ РЕФРАКЦИИ В СИЛЬНО РАСХОДЯЩИХСЯ И СХОДЯЩИХСЯ ПУЧКАХ ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Экспериментальные исследования конической рефракции
в расходящихся и сходящихся пучках излучения
3.3. Коническая рефракция световых пучков на пластинке,
вырезанной под углом к оптической оси
ВЫВОДЫ
ГЛАВА IV. ТЕНЕВАЯ КОНИЧЕСКАЯ РЕФРАКЦИЯ
4.1. Образование «теневого» изображения обыкновенного и необыкновенного лучей
4.2. Экспериментальные наблюдения теневой конической рефракции в оптических кристаллах
4.3. Нелинейная теневая коническая рефракция
4.4. Преобразование кольцевых фигур при наблюдении
конической рефракции
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ

Явления внутренней и внешней конической рефракции, предсказанные Гамильтоном в 1832 г. и впервые экспериментально обнаруженные Ллойдом, вызывают до сих пор значительный интерес физиков. Явление конической рефракции - своеобразного преломления световых лучей в кристалле не в виде отдельных лучей, а в виде совокупности лучей, распространяющихся вдоль образующих конической поверхности, с точки зрения физики несколько необычно и уникально. Значителен интерес физиков к экспериментам по применению явления конической рефракции в технических устройствах. Одно из первых предложений по модуляции оптического излучения с помощью конической рефракции оказалось несостоятельным, так как падающий на кристалл луч «рассыпается» в полуконус или даже в конус лучей.
Это явление долгое время считалось полностью исследованным и не содержащим белых пятен. Оказалось, что это не соответствует действительности и это явление может быть использовано и в практических целях.
В последние годы интерес к явлению конической рефракции оживился [1-14]. В основном явление исследовалось чисто теоретически, с использованием специальных функций и Фурье-преобра-зований.
На основе решения уравнений Максвелла для плоских волн выявлена аналогия между поведением однородных волн, как в случае внутренней конической рефракции, так и при вынужденной гиро-тропии, обусловленной внешним магнитным полем [1]. В обоих слу-

исходит при значительной расстройке условий фазового синхронизма; а также быть достаточно длинным, чтобы получить «кольцо» (с темным пятном в центре). Для наблюдения явления в чистом виде (только конуса свободной или вынужденной гармоники) необходимо, чтобы расходимость основного излучения со [66-68, 69, 70], возбуждающего гармонику 2со, была меньше дисперсии оптических осей на частотах со и 2со [18].
Вышеуказанные условия выполнены в первой экспериментальной работе [19] по наблюдению явления конической рефракции при генерации гармоник в двуосном кристалле а-Ш03 [17-19]. Авторы работы [19] использовали кристалл а-ШО? толщиной 25 мм (класс симметрии 222). Основное излучение со фокусировалось в кристалл линзой с фокусным расстоянием 20 см (диаметр пятна на передней грани кристалла 0,1 мм). Экспонирование одного кадра при фотографировании производилось в течение 3000 импульсов лазера (использовался лазер на основе органического красителя).
Во всех проведенных выше экспериментах использовались двуосные кристаллы [63-65, 71].
В работах [20-22], использована иная методика. В качестве источника основного излучения применяли лазер ЛТИПЧ-4 (длина волны 1,064 мкм), работающий в режиме с частотой повторения (от
12,5 до 100 Гц), что позволяло осуществлять настройку и исследование конической рефракции визуально (X = 0,532 мкм). Фотографирование обычно осуществлялось с частотой повторения 12,5 Гц в течение 1-1-5 с. Расходимость излучения со равна ~2-ьЗ', что меньше дисперсии оптических осей на частотах со и 2со для используемого кристалла формиата лития (дисперсия ~5').Фокусирование основного излучения со на поверхность кристалла, как в работе [19], не проводилось. Диаметр луча со на входной грани кристалла был равен 1 мм.