Материал подготовлен Вадимом Цветковым
Определение: Двулучепреломление, это явление двойной рефракции или поляризационная зависимость показателя преломления в среде.
В литературе, термин двулучепреломления связан с двумя различными понятиями. Так, в классической оптике, он, как правило, имеет то же значение, что и двойная рефракция, ну а в нелинейной оптике и лазерных технологиях, двулучепреломление обычно является свойством некоторых неизотропных прозрачных материалов, чей показатель преломления зависит от направления поляризации (направление электрического поля). Данное свойство делает этот материал (названный двулучепреломляющим) способным обладать эффектом двойного преломления сразу же, после попадания на него неполяризованного пучка света.
Проявления эффекта двулучепреломления
Зависимость поляризации от показателя преломления может иметь следующие эффекты:
- В момент преломления луча на поверхности двулучепреломляющего кристалла, угол рефракции зависит от направления поляризации. Когда пучок неполяризованного света падает на поверхность материала под каким либо углом (отличным от прямого), он может быть разделен на два линейно поляризованных пучка (двойное преломление). То есть, когда какой то объект, освещаемый неполяризованным светом, рассматривается через двупреломляющий кристалл (например, из кальцита), два его изображения будут несколько смещены.
- Если линейно поляризованный лазерный луч проходит через двулучепреломляющую среду, с поляризацией, направленной под некоторым углом к двулучепреломляющим осям, то здесь получатся два поляризационных компонента с различными волновыми числами. Таким образом, вид поляризации изменяется в процессе распространения, в связи с изменением в относительной фазе двух линейно поляризованных компонентов. Этот эффект может быть применён, например, в двупреломляющих приёмниках, так как он зависит от длины волны, поскольку он зависит от длины волны (даже если разница коэффициентов преломления независима от длины волны). Также, возможна зависимость от мощности (вращение нелинейной поляризации) через само- и кросс-фазовую модуляцию, например, в оптических волокнах. Этот эффект иногда также используется для пассивного mode-locking (самосопряжения мод) в волоконных лазерах.
- Аналогично, степень поляризации лазерного луча в лазерном кристалле с термально-индуцированным двулучепреломлением искажается. Вид искажения зависит от места, так как ось двулучепреломление варьируется (например, всегда радиальная). Данный эффект, также связанный с поляризующим оптическим элементом в резонаторе лазера, является основной причиной потерь при деполяризации.
- Двулучепреломление в нелинейных кристаллах обеспечивает phase-matching (cовпадение фаз) при нелинейных взаимодействиях.
Примеры двулучепреломления
В лазерной технике и нелинейной оптике, явление двулучепреломления обычно используется в контексте неизотропных кристаллов, таких, как некоторые лазерные кристаллы (например, ванадата или кристаллы вольфрамата) и нелинейных кристаллов, которые используются для нелинейного преобразования частоты.
Даже в естественно изотропной среде, двулучепреломление может быть вызвано, например неоднородными механическими напряжениям. Это можно наблюдать, например, путем размещения части акрила между двумя скрещенными поляризаторами: когда напряжение подается на акрил, наблюдается цветная модель в результате волно-зависимых эффектов напряженно-индуцированного двулучепреломления. Аналогичные эффекты происходят в изогнутых оптических волокнах, а также за счет тепловых эффектов в лазерных кристаллах, которые могут привести к деполяризации.Прямые оптические волокна обычно показывают лишь незначительную степень случайного двулучепреломления, однако, они могут исказить степень поляризации направленного пучка света на некоторой линии распространения, например, 1 метр. Существуют волокна, сохраняющие поляризацию (PM – polarization maintaining), в которых сильное искусственное двулучепреломление используется для подавления таких эффектов.
по материалам интернет-энциклопедии www.rp-photonics.com
