图4所示, 热依赖的机械材料性能。在图(a)中,各向同性弹性,杨氏模量。在图(b)中,合金相变焓。从塔拉姆仪器公司(法国)的实验数据中提取了合金热依赖特性。
其中,i,j=1,2,3。二阶张量B(0,ij)代表无应力折射率椭球张量,∆Bij代表由于诱导应力产生折射率椭球变化,它可以表示为
(2)
其中,k,l=1,2,3,爱因斯坦的求和规则在这里适用。二阶张量σkl代表了诱导矢量主应力,πijkl是描述每个材料的第四阶压电光学常数张量。通过方程式(1)和(2),当某些压力σkl产生时,我们可以计算折射率椭球张量Bij。然后,可以用下面的关系式来计算介电常数张量ϵij
(3)
得到的结果ϵij来进行晶体的后续光学仿真。方程式(1)-(3)在任何坐标系中都成立。然而,需要强调,应用每个方程式的张量时,要用同一坐标系表示。由于晶体材料的对称性,在晶体坐标系中就很容易描述它们的性质,例如,压电光学张量πijkl通常只在这样的系统参考书目中给出[6]。另一方面,在实验室坐标系中,通过实际的晶体几何结构可以便捷描述应力σij,为了后续的光学模拟,需要给出介电常数ϵij。更严格的,我们首先定义两个笛卡尔坐标系统x-y-z和x,-y,-z,分别代表实验室和晶体坐标系统,[aij]作为从实验室到晶体系统的转换矩阵。因为应力通常在实验室系统中用x,y,z来描述,压电张量通常是在晶体坐标系中用x,y,z,给出。为了使用公式(2),这两个量必须在相同的坐标系中表示。为了简易,将二阶应力张量转换到晶体系统,而不是转换四阶压电张量。由于对称性,根据Nye’惯例,应力通常以缩写的方式表达,如σn,n=1,……,6。应用3×3坐标变换矩阵,我们首先将缩写σn明确为σij,然后使用下面的方程
(4)
来计算在晶体系统中关于x,y,z,的应力张量。坐标变换不改变对称性,根据Nye’惯例,应力张量σij也可以缩写为σ^,。同样,由于晶体的对称性,使用Nye,惯例[6],方程式(2)中的张量可以缩写,我们可以在晶体坐标系中用x,y,z,改写方程式(2),如下
(5)
其中,m,n=1,……6。实际上,压电光学张量几乎总是以晶体系统中6×6矩阵的缩写方式给出。在计算方程式(5)之后,∆Bm^,可以改写为一个更明确的形式∆Bij^,。
接下来,使用方程式(1),包含应力影响的折射率椭球可以计算出来。由于以下事实:1)由等式(5)得到的张量∆Bij^,在晶体系统中给出; 2)无应力折射率椭球张量在晶体系统中有一个简单的对角线形式;我们在晶体系统中进行方程式(1)的计算,得到
(6)
其中
(7)
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