Двойное преломление

Определения:
Двойное преломление или диэлектрическая скорость связаны с поляризацией.

В литературе двойное преломление обычно содержит два разных значения. В классической оптике - двойное преломление (double refraction).
В нелинейной оптике и лазерной технологии двойное преломление является свойством некоторых неизотропных прозрачных сред, скорость преломления которых зависит от направления поляризации (т. е. направления электрического поля). Характеристики последнего создают двойное преломление, когда неполяризованный луч попадает на материал.

Степень преломления зависит от результатов поляризации
Зависимость коэффициента преломления от поляризованного состояния вызывает следующие эффекты:

• Когда луч преломляется на поверхности двойного преломляющего кристалла, угол преломления связан с направлением поляризации. Таким образом, неполяризованный луч делится на два линейно поляризованных света (двойное преломление) без вертикального падения в материал. Когда неполяризованный свет излучает на объект, если на него смотрят с помощью двойного преломляющего кристалла, появляются два изображения.
• Когда линейно поляризованный лазерный луч передается в двухпреломленном кристалле, если направление поляризации не совпадает с осью двойного преломления, он содержит поляризованную часть с разными волнами в обоих направлениях. Таким образом, во время передачи поляризованное состояние изменяется из - за относительного фазового изменения между двумя компонентами поляризации.
• Этот эффект может быть применен к двухпреломляющим тюнерам, поскольку он связан с длиной волны (хотя разница в скорости преломления не связана с длиной волны). Этот эффект связан с мощностью с помощью автофазовой модуляции и перекрестной фазовой модуляции (см. нелинейное поляризованное вращение) и иногда используется в пассивных модулях блокировки в волоконно - оптических лазерах.
• Аналогичным образом, поляризованное состояние изменяется при передаче лазерного луча в кристалле лазера с двойным преломляющим эффектом, вызванным тепловым эффектом. Это изменение связано с положением, поскольку направление оси двойного преломления изменяется (например, обычно осевое изменение). Это изменение (в сочетании с поляризованными световыми элементами в лазерном резонаторе) является источником потерь от деполяризации.
• Двойное преломление нелинейного кристаллического материала может обеспечить двойное преломление фазы при нелинейном действии.

Примеры двойного преломления
В лазерной технологии и нелинейной оптике двойное преломление обычно происходит в неизотропных кристаллах:

• Некоторые лазерные кристаллы (например, ванадиевые и вольфрамовые кристаллы) сами по себе имеют двойное преломление. Это очень полезно, когда требуется линейный поляризационный выход без потерь деполяризации.
• Все нелинейные кристаллы, используемые для нелинейных преобразований частот, имеют двойное преломление.
• Двухпреломляющие кристаллы обычно используются для создания поляризаторов.
• Хотя оптическое волокно само по себе не имеет двойного преломления, эффект двойного преломления часто встречается в оптике оптического волокна: иногда двойное преломление происходит от изгиба оптического волокна (вызывающего потери изгиба) и случайных возмущений. Также существует волоконно - оптическое волокно.

Даже изотропная среда создает двойное преломление из - за неравномерного механического напряжения. Это позволяет поместить кусок органического стекла между двумя перекрестными поляризаторами: при наложении напряжения на органическое стекло можно увидеть цветные изображения, вызванные эффектом двойного преломления, вызванным напряжением, связанным с длиной волны.
Аналогичные эффекты наблюдаются в изогнутом оптическом волокне, что приводит к деполяризации потерь из - за теплового эффекта в кристалле лазера.
Прямое оптическое волокно имеет только небольшое случайное двойное преломление, и даже тогда поляризация после передачи света на определенное расстояние может измениться. Наличие волоконно - оптического волокна, удерживающего смещение, использует сильное двойное преломление для подавления этих эффектов.

Количественное описание двойного преломления
Размер двойного преломления можно количественно описать следующим образом:

• Для кристаллов можно учитывать разницу в скорости преломления в направлении поляризации.
• В оптическом волокне и других волноводах лучше описать разницу в эффективном коэффициенте преломления. Это напрямую связано с разницей между виртуальными частями константы распространения.

Он также может быть показан длиной поляризации, которая представляет собой разницу в 2π, деленную на константу распространения. Если в волноводе одновременно присутствуют волны в разных поляризованных состояниях, их фазовые отношения остаются неизменными после целой длины поляризации.