Doğrusal Olmayan Optik Süreçler
Işık yoğun olduğunda, bir ortamın polarizasyonu alana doğrusal olmayan bir şekilde tepki verir ve sıradan doğrusal optikte bulunmayan bir dizi sürece yol açar.
Tanım
Bir ortamın polarizasyonunun yoğun ışığın elektrik alanına doğrusal olmayan bir şekilde bağlı olduğu durumlarda ortaya çıkan optik fenomenler; daha yüksek dereceli duyarlılıkları yeni frekanslar ve yoğunluğa bağlı etkiler üreten bir kuvvet serisi açılımı ile tanımlanmaktadır.
Kapsam
Bu konu, doğrusal olmayan optik etkilerin kökenini ve sınıflandırmasını kapsamaktadır. İndüklenmiş polarizasyonun alanın kuvvetleri cinsinden açılımını ve ikinci ve üçüncü dereceden doğrusal olmayan duyarlılıkları, çift dereceli etkileri izin veren veya yasaklayan simetri gereksinimlerini ve optik Kerr etkisi, kendi kendine faz modülasyonu, kendi kendine odaklanma ve dört dalga karışımı gibi başlıca üçüncü dereceden fenomenleri içermektedir. Ayrıca uyarılmış Raman ve Brillouin saçılmasını da ele almaktadır. Belirli frekans dönüştürme cihazlarının türetildiği doğrusal olmayan duyarlılıklar çerçevesini oluşturmaktadır.
Temel sorular
- Bir ortamın polarizasyonu alanda nasıl doğrusal olmayan bir hale gelmektedir?
- Simetrik ortamlarda çift dereceli doğrusal olmayan etkiler neden yasaklanmaktadır?
- Başlıca üçüncü dereceden doğrusal olmayan fenomenler nelerdir?
- Yoğunluğa bağlı kırılma, kendi kendine odaklanmaya nasıl yol açmaktadır?
Anahtar kavramlar
- doğrusal olmayan polarizasyon
- ikinci dereceden duyarlılık
- üçüncü dereceden duyarlılık
- optik Kerr etkisi
- kendi kendine faz modülasyonu
- kendi kendine odaklanma
- dört dalga karışımı
- uyarılmış Raman saçılması
Temel kuramlar
- Doğrusal olmayan duyarlılık açılımı
- İndüklenmiş polarizasyon, alanın bir kuvvet serisi olarak açılmaktadır; ikinci dereceden duyarlılık üç dalga karışımından, üçüncü dereceden duyarlılık ise Kerr etkisi ve dört dalga karışımı gibi etkilerden sorumludur; kristal simetrisi hangi terimlerin kalacağını belirlemektedir.
- Optik Kerr etkisi ve kendi kendine etki
- Üçüncü dereceden tepki, kırılma indisini yoğunluğa bağlı hale getirmektedir; bu nedenle yoğun bir ışın kendi fazını değiştirerek kendini odaklayabilmekte, bu da kendi kendine faz modülasyonu, kendi kendine odaklanma ve soliton oluşumunun temelini oluşturmaktadır.
Klinik önem
Üçüncü dereceden doğrusal olmayan süreçler, dokulardaki lipidleri ve diğer molekülleri görselleştirmek için kullanılan koherent anti-Stokes Raman saçılması mikroskopisi ve diğer etiketsiz doğrusal olmayan görüntüleme yöntemlerinin temelini oluştururken, kendi kendine faz modülasyonu optik koherens tomografide kullanılan lazer spektrumlarını genişletmektedir.
Tarihçe
Doğrusal olmayan optik duyarlılıkların sistematik kuramı, 1960'ların başında Bloembergen ve çalışma arkadaşları tarafından geliştirilmiştir; Bloembergen bu çalışmasıyla 1981 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaşmıştır. Sonraki on yıllar, üçüncü dereceden fenomenleri ve bunların fiberler ile kristallerdeki kullanımını Shen ve Boyd'un standart metinlerinde özetlendiği gibi detaylandırmıştır.
Öne çıkan isimler
- Nicolaas Bloembergen
- Yuen-Ron Shen
- Robert W. Boyd
İlgili konular
Temel eserler
- boyd2020
- shen2003
Sıkça sorulan sorular
- Sıradan gün ışığı neden doğrusal olmayan etkiler üretmez?
- Polarizasyondaki doğrusal olmayan terimler, alanın kuvvetleriyle ölçeklenir ve sıradan yoğunluklarda son derece küçüktür; yalnızca odaklanmış lazer darbelerinin yoğun alanları bu etkileri fark edilebilir kılacak kadar güçlüdür.
- Kendi kendine odaklanma nedir?
- Yoğunluğa bağlı kırılma indisi aracılığıyla, yoğun bir ışın en parlak olduğu yerde, yani merkezinde indisi en çok yükseltir; böylece ortam, ışını kendi üzerine odaklayan bir mercek gibi davranır ve bazen filamentasyon veya hasara yol açar.