Variation des Brechungsindex mit der Temperatur und der Abstimmrate für KDP-Isomorphe – Teil 2

MESSTECHNIK

Die Messtechnik besteht im Wesentlichen aus einer Messung der Variation des Abweichungswinkels mit der Temperatur. Die zu messenden Kristalle waren 60-60-60° Prismen ca. 15 mm auf einer Seite. Sie wurden an einer temperaturgesteuerten Halterung in einer Vakuumkammer befestigt. Die Temperatur kann variiert werden, indem die Temperatur eines flüssigen Bades über der Halterung variiert wird. Die Temperatur wurde durch Thermoelemente gemessen, die über und unter dem Kristall angebracht waren. Die Kristalltemperatur wurde als der Durchschnitt der beiden Temperaturen angenommen. Dies scheint eine gute Annäherung zu sein, da die Variation zwischen den Thermoelementmesswerten über und unter dem Kristall typischerweise in der Größenordnung von 1PC lag. Eine Niederdruck-Hg-Lampe und ein He-Ne-Laser wurden als Spektrallinienquellen verwendet. Polarisierte Strahlung könnte erhalten werden, indem ein Glanprisma zwischen der Spektralquelle und dem Prisma platziert wird. Da die Variation des Winkels der minimalen Abweichung recht gering ist, wurde die Variation als Funktion der Temperatur für jede Linie separat gemessen. Typischerweise würde der Kristall auf den Winkel der minimalen Abweichung für eine gegebene Spektrallinie ausgerichtet sein, während der Kristall Raumtemperatur hatte. Nachdem der Winkel der minimalen Abweichung bei Raumtemperatur gemessen wurde, wurde der Kristall erhitzt und zum thermischen Gleichgewicht gebracht . Die Variation des Abweichungswinkels wurde dann bei dieser Temperatur gemessen.

Die Messung wurde in der Regel dreimal durchgeführt und die Ergebnisse gemittelt, um eine einzige Bestimmung der Abweichung zu erhalten. Da nur die Variation des Abweichungswinkels gemessen wurde, konnte die Korrektur für den Nichteinheitsbrechungsindex der Luft vernachlässigt werden, ohne einen signifikanten Fehler zu verursachen. Der Kristall durfte dann abkühlen. Die Messung wurde bei sukzessive niedrigeren Temperaturen wiederholt, bis Raumtemperatur erreicht war . Bei Raumtemperatur wurde der anfängliche Abweichungswinkel überprüft. Die Messungen wurden am Kühlzyklus und nicht am Heizzyklus durchgeführt, da die Temperatur im Kühlzyklus stabiler zu sein schien. Die Temperaturänderung mit verstrichener Zeit im Kühlzyklus erfolgte recht langsam. Dieser Prozess erforderte ungefähr einen Tag für jede Spektrallinie, an der die Messung durchgeführt wurde . Da die Variation des Abweichungswinkels klein ist und der Abweichungswinkel unabhängig von der ersten Ordnung der Orientierung des Kristalls ist, wenn der Kristall am Winkel der minimalen Abweichung liegt, führt diese Methode nicht zu einem signifikanten Fehler in den Berechnungen und ermöglicht eine nahezu genauere Messung der Variation des Abweichungswinkels, da der Kristall stationär gehalten wird. Die Variation des Brechungsindex mit der Temperatur, ǝn/ǝT, wird dann mit Δδ/ΔT angenähert, wobei Δδ die Variation des Abweichungswinkels und ΔT die Temperaturdifferenz ist.

Die Messungen wurden auf einem Spektrometer mit einem Durchmesser von 20 cm durchgeführt. Dadurch konnten Winkel auf etwa 20 Bogensekunden abgelesen werden. Der minimale auflösbare Winkel für ein Prisma der in diesen Experimenten verwendeten Größe beträgt ungefähr 10 Bogensekunden. Die Unsicherheit bei den Winkelmessungen schränkte letztlich die Genauigkeit der Messungen ein. Da die beiden Winkel grob vergleichbar sind, müssten beide verringert werden, um die Unsicherheit in den Messungen deutlich zu verringern.