Rev. Phys. Appl. (Paris) 17, 111-117 (1982)
DOI: 10.1051/rphysap:01982001703011100

Influence de la température sur le coefficient thermo-optique des fluorures alcalino-terreux

M. Lallemand et J. Martinet

Université de Poitiers, Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechnique, rue Guillaume-V, 86034 Poitiers Cedex, France

Abstract
By an interferometric method, the thermo-optic coefficients dn/dT of single crystals of CaF2, SrF2 and BaF2 have been measured up to 500 °C for two wave lengths, 0.457 9/0.488 0 μm and 0.632 8 μm. The linear thermal expansion coefficient β of these crystals have been also studied up to 350 °C. The three solids show a linear increases of β and a linear decrease of dn/dT, as the temperature raised. An interpretation of the thermal effect on dn/dT is proposed in terms of the static electronic polarizability variation of ions with the inter-ionic separation which agrees well with experimental data. With a dynamic polarizability model (single electronic oscillator), this effect is also reproduced, in the visible light, by taking a thermal gap coefficient with a linear temperature dependence.

Résumé
On a mesuré par une méthode interférométrique les coefficients thermo-optiques dn/dT de monocristaux de CaF 2, SrF2, et BaF2 jusqu'à 500 °C pour deux longueurs d'onde, 0,457 9/0,488 0 μm et 0,632 8 μm, ainsi que leur coefficient de dilatation linéaire β jusqu'à 350 °C. Pour les trois solides on a observé une croissance linéaire de β et une décroissance linéaire du coefficient (négatif) dn/dT lorsque la température croît. Une interprétation en terme de la variation de la polarisabilité électronique statique des ions avec la distance de séparation inter-ionique est proposée, qui rend compte avec succès de l'effet observé. On montre également à l'aide d'un modèle de polarisabilité dynamique classique à un seul oscillateur, que l'effet thermique sur d n/dT peut être retrouvé dans le visible, en prenant un coefficient de largeur de bande interdite optique, dépendant linéairement de la température.

PACS
6570 - Thermal expansion and thermomechanical effects.
7820N - Thermo optical effects condensed matter.

Key words
barium compounds -- calcium compounds -- polarisability -- refractive index -- strontium compounds -- thermal expansion -- thermo optical effects -- visible light -- refractive index temperature dependence -- linear expansion coefficient -- thermooptical coefficient -- interferometric method -- CaF sub 2 -- SrF sub 2 -- BaF sub 2 single crystals -- static electronic polarisability -- interatomic distance -- dynamic polarisability model -- thermal gap coefficient