Лекция_1 моисеева прик оптика

Формула Селмейера:

Коэффициенты ai , bi зависят от содержания SiO2 и легирующих добавок.

Классическая теория дисперсии (модель Лоренца):

0j – круговая частота собственных колебаний свободных электронов атомов вещества, зависящая от их природы; e, m – заряд и

масса электронов; Nj – число атомов в единице объема, испытывающих поляризацию среды ; γj – константа затухания

Средней дисперсией называют разность показателей преломления волн длиной 1 и 2.

Основной средней дисперсией называют разность показателей преломления для длин волн F` и C` (спектральные линии Фраунгофера 479,99 и 643,85 нм соответственно)

(10)

nF nC

Коэффициентом дисперсии 3 называют отношение вида:

длинам волн 1, 2, 3

Основным коэффициентом дисперсии осн называют отношение:

Термооптической постоянной осн [ К-1], называют изменение основного показателя преломления при повышении температуры вещества на 1 К; осн определяется выражением

Показатель преломления обыкновенного луча nо – отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к фазовой скорости обыкновенного луча с длиной волны в анизотропной среде.

Показатель преломления необыкновенного луча nе – отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к фазовой скорости необыкновенного луча с длиной волны в анизотропной среде.

Показатель двулучепреломления b определяется как:

(14)

b ne no

Линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса) в кристаллах оценивают с помощью электрооптических коэффициентов rik , связывающих поляризационные характеристики веществ с напряженностью Е внешнего электрического поля. Максимальное искусственное двулучепреломление определяется выражением:

Коротковолновой границей пропускания min называют длину волны со стороны более коротких волн, при которой спектральный коэффициент внутреннего пропускания для толщины вещества 10 мм не ниже 0,5. Аналогично определяется длинноволновая граница пропускания max, но для длинноволновой части спектра.

Коэффициент пропускания представляет собой отношение потока излучения, прошедшего сквозь тело, к потоку излучения, упавшего на него.

Коэффициентом внутреннего пропускания * называют отношение потока излучения, прошедшего к выходной поверхности среды, к потоку излучения, вошедшего в среду.

Коэффициентом отражения называют отношение потока излучения, отраженного данным телом, к потоку излучения, упавшего на него.

Коэффициентом поглощения называют отношение потока излучения, поглощенного данным телом, к потоку излучения, упавшему на него.

Связь между безразмерными величинами

, и устанавливается соотношением:

(13)

1

Зависимость от угла падения 1 и показателей преломления n’ и n” граничащих диэлектрических сред (излучение распространяется из среды с показателем преломления n’ в среду с показателем преломления n” ) определяется выражением:

где 2 – угол преломления. Углы 1 и 2 связаны законом преломления Снеллиуса:

4.Требования для элементов проходной

иотражательной оптики лазерной техники

Элементами проходной оптики являются различного вида призмы, дифракционные решетки, зеркала, выходные плоские окна и линзы, служащие для пропускания, транспортирования и формирования пучков. Выбор материалов для элементов проходной оптики в конкретных случаях определяется

назначением разрабатываемого элемента.

Это может быть

Для широкого круга элементов проходной и отражательной оптики, рассчитанной для работы в видимом и ближнем ИК диапазоне (подложки диэлектрических зеркал, дисперсионные и поворотные призмы, дифракционные решетки), используют бесцветные оптические стекла, в частности, марки К8. В случае дисперсионных элементов - выбирают стекла с подходящим коэффициентом дисперсии.

Общим основным требованием для элементов проходной оптики лазерной техники является малость коэффициента поглощения материала на рабочей длине волны излучения.

Дополнительные требования к материалам в лазерной технике:

•высокая оптическая прочность, позволяющая достичь требуемых значений поверхностного и объемного порога разрушения и ресурса работы;

•высокая механическая твердость, обеспечивающая возможность и технологичность высококачественного полирования рабочих поверхностей;

•хорошая оптическая однородность, стабильная во времени и процессе эксплуатации;

•высокая термостойкость в рабочем диапазоне температур;

•высокая теплопроводность, обеспечивающая рассеяние поглощенной материалом энергии излучения;

•возможность получения заготовок достаточно больших размеров;

•высокая химическая стойкость;

•отсутствие токсичности материала, сырья для его изготовления и продуктов его обработки;

•невысокая стоимость материала и сырья для его изготовления;

•удобства монтажа и юстировки системы оптических элементов.

5. Оптические стекла

По объему выпускаемой продукции оптическое бесцветное стекло во много раз превосходит все прочие виды оптических сред. Оптические и механические характеристики стекол определяются их составом и технологией изготовления. Отличительные признаки оптических стекол (от любого технического стекла):

•Высокая однородность. Достигается специальными приемами перемешивания стекломассы во время варки и термической обработки готового стекла – тонким оптическим отжигом.

•Высокая прозрачность. Оптическое стекло высокого качества обладает интегральным коэффициентом поглощения < 0,4% на 1 см. Но для ряда оптических систем (например, в волоконно-оптических линиях дальней связи) применяют сверхпрозрачные стекла с коэффициентом поглощения до

0,002% на 1 см.

•Большой интервал значений показателей преломления (от 1,44 до 2,35) и строгая воспроизводимость оптических параметров.