Chiziqli va chiziqli bo'lmagan optikaga umumiy nuqtai

Chiziqli optika va chiziqli bo'lmagan optikaga umumiy nuqtai

Yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'siriga asoslanib, optikani chiziqli optika (LO) va chiziqli bo'lmagan optika (NLO) ga bo'lish mumkin. Chiziqli optika (LO) klassik optikaning asosi bo'lib, yorug'likning chiziqli o'zaro ta'siriga qaratilgan. Bundan farqli o'laroq, chiziqli bo'lmagan optika (NLO) yorug'lik intensivligi materialning optik reaktsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lmaganda, ayniqsa, lazer kabi yuqori porlash sharoitida yuzaga keladi.

Chiziqli optika (LO)
LOda yorug'lik materiya bilan past intensivlikda o'zaro ta'sir qiladi, odatda har bir atom yoki molekula uchun bitta fotonni o'z ichiga oladi. Bu o'zaro ta'sir atom yoki molekulyar holatning minimal buzilishiga olib keladi va tabiiy, buzilmagan holatda qoladi. LO ning asosiy printsipi shundaki, elektr maydon tomonidan induktsiya qilingan dipol maydon kuchiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Shuning uchun LO superpozitsiya va additivlik tamoyillarini qanoatlantiradi. Superpozitsiya printsipi shuni ko'rsatadiki, tizim bir nechta elektromagnit to'lqinlarga duchor bo'lganda, umumiy javob har bir to'lqinga individual javoblar yig'indisiga teng bo'ladi. Qo'shimchalar xuddi shunday ko'rsatadiki, murakkab optik tizimning umumiy javobini uning alohida elementlarining javoblarini birlashtirish orqali aniqlash mumkin. LOdagi chiziqlilik yorug'lik harakati intensivligi o'zgarganda doimiy bo'lishini anglatadi - chiqish kirishga proportsionaldir. Bundan tashqari, LOda chastotani aralashtirish yo'q, shuning uchun bunday tizimdan o'tadigan yorug'lik kuchaytirilishi yoki fazali o'zgarishlarga duchor bo'lsa ham o'z chastotasini saqlab qoladi. LO ga misollar yorug'likning linzalar, nometall, to'lqin plitalari va diffraktsiya panjaralari kabi asosiy optik elementlar bilan o'zaro ta'sirini o'z ichiga oladi.

Chiziqsiz optika (NLO)
NLO kuchli yorug'likka nochiziqli munosabati bilan ajralib turadi, ayniqsa, chiqish kirish kuchiga nomutanosib bo'lgan yuqori intensivlik sharoitida. NLOda bir vaqtning o'zida bir nechta fotonlar material bilan o'zaro ta'sir qiladi, natijada yorug'lik aralashadi va sinishi ko'rsatkichi o'zgaradi. Yorug'lik harakati intensivligidan qat'iy nazar barqaror bo'lib qoladigan LOdan farqli o'laroq, chiziqli bo'lmagan effektlar faqat haddan tashqari yorug'lik intensivligida namoyon bo'ladi. Bunday intensivlikda yorug'lik o'zaro ta'sirini boshqaradigan qoidalar, masalan, superpozitsiya printsipi endi qo'llanilmaydi va hatto vakuumning o'zi ham chiziqli bo'lmagan harakat qilishi mumkin. Yorug'lik va materiya o'rtasidagi o'zaro ta'sirdagi nochiziqlik turli xil yorug'lik chastotalari o'rtasidagi o'zaro ta'sirga imkon beradi, buning natijasida garmonik hosil bo'lish, yig'indi va farq chastotasini hosil qilish kabi hodisalar yuzaga keladi. Bundan tashqari, chiziqli bo'lmagan optika parametrik jarayonlarni o'z ichiga oladi, bunda yorug'lik energiyasi yangi chastotalarni ishlab chiqarish uchun qayta taqsimlanadi, bu parametrik kuchaytirish va tebranishda ko'rinadi. Yana bir muhim xususiyat - bu o'z-o'zidan fazali modulyatsiya bo'lib, yorug'lik to'lqinining fazasi o'z intensivligi bilan o'zgaradi - bu optik aloqada hal qiluvchi rol o'ynaydigan ta'sir.

Chiziqli va chiziqli bo'lmagan optikada yorug'lik-materiya o'zaro ta'siri
LOda yorug'lik material bilan o'zaro ta'sir qilganda, materialning reaktsiyasi yorug'lik intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bundan farqli o'laroq, NLO nafaqat yorug'lik intensivligiga, balki murakkabroq usullarga javob beradigan materiallarni ham o'z ichiga oladi. Yuqori zichlikdagi yorug'lik chiziqli bo'lmagan materialga tegsa, u yangi ranglar ishlab chiqarishi yoki yorug'likni noodatiy usullar bilan o'zgartirishi mumkin. Misol uchun, qizil yorug'lik yashil chiroqqa aylantirilishi mumkin, chunki materialning reaktsiyasi proportsional o'zgarishdan ko'proq narsani o'z ichiga oladi - u chastotani ikki baravar oshirish yoki boshqa murakkab shovqinlarni o'z ichiga olishi mumkin. Ushbu xatti-harakatlar oddiy chiziqli materiallarda ko'rinmaydigan murakkab optik effektlar to'plamiga olib keladi.

Chiziqli va chiziqli bo'lmagan optik texnikani qo'llash
LO keng qo'llaniladigan optik texnologiyalarning keng doirasini qamrab oladi, jumladan linzalar, oynalar, to'lqin plitalari va diffraktsiya panjaralari. Ko'pgina optik tizimlarda yorug'likning harakatini tushunish uchun oddiy va hisoblab chiqiladigan asosni taqdim etadi. Faza o'zgartirgichlar va nur ajratgichlar kabi qurilmalar ko'pincha LOda qo'llaniladi va bu soha LO sxemalari mashhur bo'lgan nuqtaga qadar rivojlandi. Ushbu sxemalar endi mikroto'lqinli va kvantli optik signallarni qayta ishlash va rivojlanayotgan bioevristik hisoblash arxitekturalari kabi sohalarda qo'llaniladigan ko'p funktsiyali vositalar sifatida qaraladi. NLO nisbatan yangi va turli xil ilovalari orqali turli sohalarni o'zgartirdi. Telekommunikatsiya sohasida u optik tolali tizimlarda asosiy rol o'ynaydi, lazer quvvati oshishi bilan ma'lumotlarni uzatish chegaralariga ta'sir qiladi. Analitik vositalar NLO-dan yuqori aniqlikdagi, mahalliylashtirilgan tasvirni ta'minlovchi konfokal mikroskopiya kabi ilg'or mikroskopiya usullaridan foydalanadi. NLO shuningdek, yangi lazerlarni ishlab chiqish va optik xususiyatlarni o'zgartirish orqali lazerlarni yaxshilaydi. Shuningdek, u ikkinchi garmonik avlod va ikki fotonli floresans kabi usullarni qo'llash orqali farmatsevtikada foydalanish uchun optik tasvirlash usullarini takomillashtirdi. Biofotonikada NLO to'qimalarni minimal zarar bilan chuqur tasvirlashni osonlashtiradi va bepul biokimyoviy kontrastni etiketlashni ta'minlaydi. Dala ilg'or terahertz texnologiyasiga ega bo'lib, intensiv bir davrli terahertz impulslarini yaratishga imkon beradi. Kvant optikasida chiziqli bo'lmagan effektlar chastota konvertorlari va chigal foton ekvivalentlarini tayyorlash orqali kvant aloqasini osonlashtiradi. Bundan tashqari, NLOning Brillouin tarqalishidagi yangiliklari mikroto'lqinli ishlov berish va yorug'lik fazalarini konjugatsiya qilishda yordam berdi. Umuman olganda, NLO turli fanlar bo'ylab texnologiya va tadqiqot chegaralarini kengaytirishda davom etmoqda.

Chiziqli va chiziqli bo'lmagan optika va ularning ilg'or texnologiyalarga ta'siri
Optika kundalik ilovalarda ham, ilg'or texnologiyalarda ham asosiy rol o'ynaydi. LO ko'plab umumiy optik tizimlar uchun asos yaratadi, NLO esa telekommunikatsiya, mikroskopiya, lazer texnologiyasi va biofotonika kabi sohalarda innovatsiyalarni boshqaradi. NLOdagi so'nggi yutuqlar, ayniqsa ular ikki o'lchovli materiallar bilan bog'liq bo'lib, ularning potentsial sanoat va ilmiy qo'llanilishi tufayli katta e'tiborni tortdi. Olimlar, shuningdek, chiziqli va chiziqli bo'lmagan xususiyatlarni ketma-ket tahlil qilish orqali kvant nuqtalari kabi zamonaviy materiallarni o'rganishmoqda. Tadqiqotlar rivojlanishi bilan LO va NLOni birgalikda tushunish texnologiya chegaralarini kengaytirish va optika fanining imkoniyatlarini kengaytirish uchun juda muhimdir.