對于在各向同性介質(zhì)中傳播的
激光束,橫向強度分布沿著由介質(zhì)波矢量(=k矢量)定義的
光束軸傳播。在各向異性(因此也是雙折射的)
晶體中,情況不一定如此:強度分布可能偏離波矢量定義的方向,如圖1所示,其中灰色線表示波前,藍色表示具有顯著
光學強度的區(qū)域。這種現(xiàn)象稱為空間離散、雙折射離散或坡印廷矢量離散(不要與時間離散混淆),與坡印廷矢量和波矢量之間的某個有限
角度ρ(稱為離散角)有關(guān)。坡印亭矢量定義了能量傳輸?shù)姆较颍ㄊ噶看怪庇诓嚸妗?span style="display:none"> 2@D`^]]
空間離散僅發(fā)生在具有特殊
偏振態(tài)的光束中,該光束相對于光軸以某個角度θ傳播,因此
折射率 ne 和相速度依賴于該角度。然后可以通過下式計算離散角
2d !'9mA
|@Tga_0p LwH#|8F 其中負號表示離散發(fā)生在折射率降低的方向上。特殊折射率ne及其導數(shù)是特定角度θ的值。具有普通偏振的光束(其中折射率不依賴于傳播角)不會發(fā)生離散。
'x!\pE- 在圖1中夸大了走離角的大小。在典型情況下,它在幾毫弧度和幾十毫弧度之間的范圍內(nèi)。對于接近折射率橢球軸之一的傳播方向,離散甚至可以變得更小。
m|@H`=`d $7S"4rou 一個例子 =?fz-HB 例如,假設一束激光束在鈮酸鋰晶體的x-z平面內(nèi)沿某一方向傳播。這種
材料是負單軸的,這意味著沿z軸(即光軸)偏振時折射率最小。在光束軸和z軸之間存在一定角度θ(<90°)的情況下,折射率隨著θ的增大而減小。因此,離散指向更大的θ,即遠離光軸。圖2顯示了計算結(jié)果。
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V8?}I)#(7 NI >%v 圖2:室溫下LiNbO3晶體中635nm激光光束的折射率和離散角與z軸傳播角的
函數(shù)關(guān)系。
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