雙軸晶體是一種具有兩個(gè)光軸的晶體，其折射率橢球呈三軸橢球體形狀。此類晶體主要存在于三斜晶系、單斜晶系和正交晶系。
形態(tài)特征
雙軸晶體的波面呈現(xiàn)出復(fù)雜的形態(tài)，其在三個(gè)坐標(biāo)面上的剖面均由一個(gè)圓和一個(gè)橢圓組成。在這些圖中，x、y、z軸按照ε、ε、ε遞增的順序選擇。在zx平面的每個(gè)象限內(nèi)，兩層波面相交于一點(diǎn)R，形成了一個(gè)“酒窩”狀的結(jié)構(gòu)。當(dāng)光線沿著OR方向傳播時(shí)，所有光束的速度均相同，因此OR方向被稱為晶體的射線軸。為了在射線面的圖中查找光軸的方向，可以在zx剖面圖中繪制圓和橢圓的公切線，使其與圓的切點(diǎn)為N，ON方向則被稱為晶體的光軸，因?yàn)樵谠摲较蛏蟼鞑r(shí)，各個(gè)光束的相速度相同。值得注意的是，在z軸兩側(cè)分別有一個(gè)光軸和射線軸，因此晶體具有兩條光軸和兩條射線軸。
光學(xué)特性
雙軸晶體的三個(gè)主介電系數(shù)并不相等，即ε≠ε≠ε，這意味著n≠n≠n。通常情況下，主介電系數(shù)按ε< ε<ε的順序取值。這一類晶體之所以被稱為雙軸晶體，是因?yàn)樵谄鋬蓚€(gè)光軸方向上，對應(yīng)的兩種特許線偏振光波的傳播速度（或折射率）相等。通過波法線奧古斯丁·菲涅耳方程式的計(jì)算，可以得出雙軸晶體的兩個(gè)光軸位于xOx平面內(nèi)，并且與x軸的夾角分別為β和-β。其中，β小于45°的晶體被稱為正雙軸晶體，而β大于45°的晶體則被稱為負(fù)雙軸晶體。這兩個(gè)光軸組成的平面被稱為光軸面。
應(yīng)用前景
雙軸晶體的錐折射現(xiàn)象最初是由英國科學(xué)家哈密頓在1832年預(yù)測的。他提出，當(dāng)波矢K與雙軸晶體的一個(gè)光軸重合時(shí)，傳播的光將在空心錐面上分布，形成的出射光束被稱為錐面光束。在橫截平面上觀測時(shí)，可以看到一個(gè)光環(huán)。盡管這個(gè)現(xiàn)象在過去170多年里僅被視為光波動(dòng)說的一個(gè)例子，但在實(shí)踐中并未得到有效應(yīng)用。然而，近年來中國的一些科研人員對該現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究，成功地產(chǎn)生了大張角的激光錐面光束，并實(shí)現(xiàn)了錐光控制，使得激光圓錐掃描成為可能，為錐折射現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用打下了技術(shù)基礎(chǔ)。
參考資料 >
雙軸晶體二次諧波產(chǎn)生中的光束離散.豆丁網(wǎng).2024-10-24
雙軸晶體的雙折射現(xiàn)象.豆丁網(wǎng).2024-10-24
雙軸晶體的雙折射現(xiàn)象.豆丁網(wǎng).2024-10-24