Yb³⁺:KGd(WO4)²晶体无热透镜方向的精确分析

本文主要研究了Yb³⁺：KGd(WO₄)₂晶体在不同偏振状态下的无热透镜效应，探讨了如何利用该晶体的特性找到光泵浦时消除热透镜效应的特殊方向。通过最小二乘法和二阶张量旋转法，精确计算了晶体的热膨胀张量，并确定了在m、p、g三种偏振状态下的无热透镜方向。具体来说，m偏振时，无热透镜方向在p-g平面内与p轴呈±46.3°；p偏振时，在m-g平面内与m轴顺时针24.9°和逆时针81.2°；而g偏振时则没有无热透镜方向。文章还对比了先前的研究，指出其理论模型的不足，并通过计算不同传播方向的单位光程变化值来验证新理论体系的准确性。 本文是关于激光器领域的一项研究，特别是关注于减少或消除热透镜效应的问题。热透镜效应是指激光介质在吸收光能后产生的热量导致折射率的变化，从而形成一个类似于透镜的效应，对激光系统的性能产生负面影响。Yb³⁺：KGd(WO₄)₂是一种常用的激光晶体，由于其独特的热膨胀系数各向异性（即不同的晶体方向热膨胀程度不同）和负的折射率温度梯度，使得在特定方向上可以抵消这种效应。 作者首先介绍了Yb³⁺：KGd(WO₄)₂晶体的这些特性，然后运用数学方法（最小二乘法和二阶张量旋转法）对晶体的热膨胀张量进行了精确计算，这是理解无热透镜方向的关键。他们发现，对于不同偏振状态的激光，无热透镜方向是不同的。例如，当激光偏振为m时，无热透镜方向在p-g平面上，与p轴成46.3°的角度；而对于p偏振，无热透镜方向在m-g平面上，分别与m轴顺时针和逆时针成特定角度。然而，g偏振下没有找到这样的方向，这意味着在g偏振条件下无法消除热透镜效应。 为了进一步验证这些理论计算，作者计算了p偏振时在m-g平面上特定角度的单位光程变化，以及m偏振时沿b方向传播的单位光程变化。这些计算结果与已有的理论和实验数据进行了比较，证明了新的理论框架的准确性。 文章的关键词包括激光器、无热透镜方向、二阶张量计算、Yb³⁺：KGd(WO₄)₂晶体以及热透镜效应。这些关键词表明了研究的核心内容和方法。中国图书馆分类号和文献标识码则为该文在学术领域的定位提供了依据，doi号则用于标识文章的唯一性，方便后续引用。 这篇文章深入探讨了Yb³⁺：KGd(WO₄)₂晶体的无热透镜方向，提供了一种优化激光系统性能的新途径，对于激光器设计和光学材料的研究具有重要意义。