Oersjoch fan lineêre optyk en net-lineêre optyk
Op grûn fan de ynteraksje fan ljocht mei matearje kin optyk ferdield wurde yn lineêre optyk (LO) en netlineêre optika (NLO). Lineêre optyk (LO) is de stifting fan klassike optika, rjochte op lineêre ynteraksjes fan ljocht. Yn tsjinstelling komt net-lineêre optyk (NLO) foar as de ljochtintensiteit net direkt evenredich is mei de optyske reaksje fan it materiaal, benammen ûnder omstannichheden mei hege glare, lykas lasers.
Lineêre optyk (LO)
Yn LO, ljocht ynteraksje mei matearje by lege yntensiteiten, typysk wêrby't ien foton per atoom of molekule. Dizze ynteraksje resultearret yn minimale ferfoarming fan 'e atomêre of molekulêre steat, bliuwt yn syn natuerlike, ûnfersteurde steat. It basisprinsipe yn LO is dat in dipoal feroarsake troch in elektrysk fjild direkt evenredich is mei de fjildsterkte. Dêrom foldocht LO oan de prinsipes fan superposysje en additiviteit. It superposysjeprinsipe stelt dat as in systeem ûnderwurpen wurdt oan meardere elektromagnetyske weagen, de totale reaksje gelyk is oan de som fan 'e yndividuele antwurden op elke welle. Additiviteit lit lykwols sjen dat de totale reaksje fan in kompleks optysk systeem kin wurde bepaald troch it kombinearjen fan de antwurden fan syn yndividuele eleminten. Lineariteit yn LO betsjut dat it ljochtgedrach konstant is as de yntinsiteit feroaret - de útfier is evenredich mei de ynfier. Derneist is d'r yn LO gjin frekwinsje-minging, sadat it ljocht dat troch sa'n systeem giet, syn frekwinsje behâldt, sels as it fersterking of fazemodifikaasje ûndergiet. Foarbylden fan LO omfetsje de ynteraksje fan ljocht mei basis optyske eleminten lykas linzen, spegels, golfplaten en diffraksjeroosters.
Nonlinear Optics (NLO)
NLO wurdt ûnderskieden troch syn net-lineêre reaksje op sterk ljocht, benammen ûnder hege yntinsiteit omstannichheden dêr't de útfier is net evenredich oan de ynfier sterkte. Yn NLO, meardere fotonen ynteraksje mei it materiaal tagelyk, resultearret yn mingd fan ljocht en feroarings yn brekingsyndeks. Oars as yn LO, wêr't ljochtgedrach konsekwint bliuwt, nettsjinsteande yntensiteit, wurde net-lineêre effekten allinich te sjen by ekstreme ljochtintensiteiten. By dizze yntinsiteit jilde de regels dy't normaal ljocht-ynteraksjes regelje, lykas it superposysjeprinsipe, net mear fan tapassing, en sels it fakuüm sels kin net-lineêr gedrage. De net-lineariteit yn 'e ynteraksje tusken ljocht en matearje lit de ynteraksje tusken ferskate ljochtfrekwinsjes mooglik meitsje, wat resulteart yn ferskynsels lykas harmonische generaasje, en generaasje fan som- en ferskilfrekwinsje. Dêrnjonken omfettet net-lineêre optika parametryske prosessen wêryn ljochtenerzjy wurdt ferdield om nije frekwinsjes te produsearjen, lykas sjoen yn parametryske amplifikaasje en oscillaasje. In oar wichtich skaaimerk is selsfasemodulaasje, wêrby't de faze fan in ljochtwelle feroare wurdt troch syn eigen yntensiteit - in effekt dat in krúsjale rol spilet yn optyske kommunikaasje.
Ljocht-stof ynteraksjes yn lineêre en net-lineêre optika
Yn LO, as ljocht ynteraksje mei in materiaal, is de reaksje fan it materiaal direkt evenredich mei de yntinsiteit fan it ljocht. Yn tsjinstelling ta NLO giet it om materialen dy't net allinich reagearje op 'e yntensiteit fan ljocht, mar ek op mear komplekse wizen. As ljocht mei hege yntinsiteit in net-lineêr materiaal treft, kin it nije kleuren produsearje of it ljocht op ûngewoane manieren feroarje. Bygelyks kin read ljocht wurde omboud ta grien ljocht, om't de reaksje fan it materiaal mear omfettet dan allinich in evenredige feroaring - it kin frekwinsjedûbeling of oare komplekse ynteraksjes omfetsje. Dit gedrach liedt ta in komplekse set fan optyske effekten dy't net sjoen wurde yn gewoane lineêre materialen.
Applikaasjes fan lineêre en net-lineêre optyske techniken
LO beslacht in breed skala oan in soad brûkte optyske technologyen, ynklusyf linzen, spegels, wave platen, en diffraksjonsroosters. It biedt in ienfâldich en berekkenber ramt foar it begripen fan it gedrach fan ljocht yn de measte optyske systemen. Apparaten lykas faze shifters en beam splitters wurde faak brûkt yn LO, en it fjild hat evoluearre nei it punt dêr't LO circuits hawwe opdien promininsje. Dizze circuits wurde no sjoen as multyfunksjonele ark, mei tapassingen yn gebieten lykas mikrogolf en kwantum optyske sinjaalferwurking en opkommende bioheuristyske komputerarsjitektuer. NLO is relatyf nij en hat ferskate fjilden feroare troch har ferskate applikaasjes. Op it mêd fan telekommunikaasje spilet it in wichtige rol yn glêstriedsystemen, en beynfloedet grinzen foar gegevensferfier as laserkrêft ferheget. Analytyske ark profitearje fan NLO troch avansearre mikroskopytechniken lykas konfokale mikroskopy, dy't lokale ôfbyldings mei hege resolúsje leveret. NLO ferbettert ek lasers troch de ûntwikkeling fan nije lasers mooglik te meitsjen en optyske eigenskippen te feroarjen. It hat ek optyske ôfbyldingstechniken foar farmaseutysk gebrûk ferbettere troch metoaden te brûken lykas twadde-harmonyske generaasje en twa-fotonfluoreszinsje. Yn biophotonics fasilitearret NLO djippe ôfbylding fan weefsels mei minimale skea en soarget foar labeling fergees biogemysk kontrast. It fjild hat avansearre terahertz-technology, wêrtroch it mooglik is om yntinse terahertz-pulsen fan ien perioade te generearjen. Yn kwantumoptika fasilitearje net-lineêre effekten kwantumkommunikaasje troch de tarieding fan frekwinsje-omrekkeners en ferwûne fotonekwivalinten. Derneist holpen de ynnovaasjes fan NLO yn Brillouin-ferstrooiing mei mikrogolfferwurking en ljochtfase-konjugaasje. Oer it algemien bliuwt NLO de grinzen fan technology en ûndersyk troch ferskate dissiplines te ferleegjen.
Lineêre en net-lineêre optika en har gefolgen foar avansearre technologyen
Optyk spilet in wichtige rol yn sawol deistige applikaasjes as avansearre technologyen. LO leveret de basis foar in protte mienskiplike optyske systemen, wylst NLO ynnovaasje driuwt op gebieten lykas telekommunikaasje, mikroskoop, lasertechnology en biofotonika. Resinte foarútgong yn NLO, benammen as se relatearje oan twadiminsjonale materialen, hawwe in protte oandacht krigen fanwegen har potensjele yndustriële en wittenskiplike tapassingen. Wittenskippers ûndersiikje ek moderne materialen lykas kwantumpunten troch sekwinsjele analyze fan lineêre en net-lineêre eigenskippen. As ûndersyk foarútgong, is in kombinearre begryp fan LO en NLO kritysk om de grinzen fan technology te ferleegjen en de mooglikheden fan optyske wittenskip út te wreidzjen.
Post tiid: Nov-11-2024