توليد التوافقيات وتحويل التردد
تتيح اللاخطية من الدرجة الثانية للبلورات مضاعفة أو خلط الترددات البصرية، مما يحول ضوء الليزر إلى أطوال موجية جديدة من خلال عمليات مطابقة الطور.
Definition
عمليات بصرية لاخطية تتوسطها القابلية من الدرجة الثانية حيث تتحد موجتان بصريتان لإنتاج موجة عند التردد المجموعي أو الفارق أو المضاعف، مما يتطلب مطابقة الطور لتحويل متماسك فعال.
Scope
يغطي هذا الموضوع العمليات اللاخطية من الدرجة الثانية التي تولد الضوء بترددات جديدة. ويشمل توليد التوافقيات الثانية، وتوليد الترددات المجموعية والفرق، والتضخيم البارامتري البصري والتذبذب، وشرط مطابقة الطور بالغ الأهمية، والذي يتحقق من خلال الانكسار المزدوج أو مطابقة الطور شبه الدورية في البلورات المستقطبة دوريًا، مما يسمح للموجة المحولة بالنمو بشكل متماسك. كما يتطرق إلى التوافقيات الأعلى. ويوضح كيف يتم تحويل أطوال موجات الليزر وكيف يتم بناء مصادر قابلة للضبط ومصادر الفوتونات المتشابكة.
Core questions
- كيف تضاعف البلورة تردد ضوء الليزر؟
- ما هي مطابقة الطور ولماذا هي ضرورية؟
- ما هي العلاقة بين توليد الترددات المجموعية والفرق والتضخيم البارامتري؟
- كيف يحقق الاستقطاب الدوري مطابقة الطور شبه الدورية؟
Key concepts
- توليد التوافقيات الثانية
- توليد التردد المجموعي
- توليد التردد الفارق
- التذبذب البارامتري البصري
- مطابقة الطور
- مطابقة الطور شبه الدورية
- البلورات المستقطبة دوريًا
- مضاعفة التردد
Key theories
- التوافقيات الثانية وخلط الموجات الثلاث
- من خلال القابلية من الدرجة الثانية، يتحد فوتونان في فوتون واحد عند التردد المجموعي، أو ينقسم فوتون واحد إلى اثنين؛ توليد التوافقيات الثانية هو الحالة الخاصة لمضاعفة التردد، وتولد عمليات التردد الفارق والبارامترية مخرجًا قابلاً للضبط.
- مطابقة الطور
- يتطلب التحويل الفعال أن تظل الموجات المتفاعلة في طور واحد أثناء انتشارها؛ ويتم ترتيب ذلك من خلال استغلال الانكسار المزدوج لمساواة سرعات الطور أو عن طريق عكس اللاخطية بشكل دوري لتحقيق مطابقة الطور شبه الدورية.
Clinical relevance
ينتج عن مضاعفة التردد الضوء الأخضر لليزر الجراحي والعيون القائم على النيوديميوم من الإخراج بالأشعة تحت الحمراء، ويوفر توليد التوافقيات الثانية في الأنسجة تباينًا خاليًا من العلامات في المجهر اللاخطي للكولاجين والهياكل المنظمة الأخرى.
History
لاحظ فرانكن وزملاؤه أول توافق بصري ثانٍ في عام 1961 عن طريق تركيز ليزر الياقوت في الكوارتز. وسرعان ما طور أرمسترونج وبلومبرجن وزملاؤهما نظرية مطابقة الطور والتفاعلات اللاخطية، وفي وقت لاحق جعلت مطابقة الطور شبه الدورية في البلورات المستقطبة دوريًا التحويل الفعال عمليًا على نطاق واسع.
Key figures
- Peter Franken
- Nicolaas Bloembergen
- John Armstrong
Related topics
Seminal works
- boyd2020
- franken1961
Frequently asked questions
- كيف يمكن أن يأتي مؤشر الليزر الأخضر من ليزر الأشعة تحت الحمراء؟
- تستخدم العديد من الليزرات الخضراء بلورة لاخطية لمضاعفة تردد الإخراج غير المرئي للأشعة تحت الحمراء لليزر النيوديميوم، مما يقلل الطول الموجي إلى النصف لإنتاج ضوء أخضر مرئي.
- لماذا هناك حاجة لمطابقة الطور؟
- لأن الموجات الأساسية والمحولة عادة ما تنتقل بسرعات مختلفة في وسط مشتت، فإنها تخرج عن التزامن ويلغي التحويل نفسه؛ تحافظ مطابقة الطور على تزامنها بحيث تنمو الموجة المحولة على طول البلورة.