热透镜效应概念

发布网友发布时间：2024-08-18 18:20

共1个回答

热心网友时间：2024-08-28 21:42

当激光二极管（LD）工作时，其产生的高温会导致晶体表面的热形变，使得晶体各部分密度呈现出差异。这种密度的不均匀性使得光在通过时在不同的分界线处发生不同程度的折射，从而产生了类似于普通透镜折射光线的效果，我们称之为热透镜效应。

然而，实际情况有时并不完全符合理论预期。例如，当激光束在谐振腔外部运行且功率增加时，光腰区域的光斑尺寸会逐渐变小，输出耦合镜（平面镜）似乎在功率作用下变成了一个汇聚透镜。这一现象正是热透镜效应的体现。

在激光束通过具有温度梯度和热应变光弹性的介质，如Nd∶YAG时，其行为类似于通过透镜，同样表现出热透镜效应。这种效应主要源于激光棒内部折射率分布的不均匀性。

工作物质在高温下，中心区域膨胀最为显著，而外表面由于冷却水的冷却几乎不膨胀，这与透镜的冷却原理相似，因此热透镜效应在众多热效应中对光束质量的影响尤为显著。

热透镜效应的特征可以通过焦距f和光焦度D来描述，其中D定义为1/f，近似表达为D≈-1[（n0-1）+dndT+εr]，其中a=1ldldT为线胀系数，这一表达式详细描绘了热透镜效应的物理机制。