Сызықтық оптика және сызықты емес оптикаларға шолу
Жарықтың өзара әрекеттесуіне сүйене отырып, оптика сызықты оптика (LO) және сызықты емес оптика (NLO) болып бөлуге болады. Сызықтық оптика (LO) - бұл жарықтың сызықтық өзара әрекеттесуіне бағытталған классикалық оптика негізі. Керісінше, сызықты емес оптика (NLO) жарық қарқындылығы материалдың оптикалық жауаптарына тікелей пропорционал болған кезде пайда болады, әсіресе лазерлер сияқты жоғары жарқыраған жағдайлар.
Сызықтық оптика (LO)
LO, жарық аз қарқындылықтарда, әдетте, бір атомға немесе молекулаға қатысты бір фотонмен байланысты. Бұл өзара іс-қимыл атом немесе молекулалық күйдің минималды бұрмалануы, оның табиғи, бейқымсыз күйінде қалған. Негізгі қағида - электр өрісімен туындаған диполь өріс күшіне тікелей пропорционал болып табылады. Осылайша, LO SuperPosition және қосалқы принциптерді қанағаттандырады. Суперпозициялық принцип жүйе жүйе бірнеше электромагниттік толқындарға ұшыраған кезде, жалпы жауап әр толқынға жеке жауаптардың қосындысына тең екенін көрсетеді. Анықтамалық сияқты, күрделі оптикалық жүйенің жалпы жауабын оның жеке элементтерінің жауаптарын біріктіру арқылы анықтауға болатындығын көрсетеді. LO LINEARITY жеңіл мінез-құлық қарқындылық өзгерген сайын тұрақты болып табылады - шығыс кіріске пропорционалды. Сонымен қатар, жиілік араласпаған, сондықтан мұндай жүйе арқылы өткен жарық күшейту немесе фазалық модификациядан өткен болса да, оның жиілігін сақтайды. LO-нің мысалдары линзалар, айналар, толқын тақталары және дифракциялық реңктер сияқты негізгі оптикалық элементтермен жарықтың өзара әрекеттесуін қамтиды.
Сызықты емес оптика (NLO)
NLO өзінің сызықты емес реакциясымен, әсіресе жоғары қарқындылық жағдайында ерекшеленеді, әсіресе жоғары қарқындылық жағдайында, мұнда шығыс кіріс күшімен сәйкес келмейді. NLO-да бірнеше фотондар материалмен бір уақытта араласады, нәтижесінде жарықтың араласуы мен бұзылу индексінің өзгеруіне әкеледі. Қарқындылығына қарамастан, жарық мінез-құлқы тұрақты болып қалады, сызықты емес әсерлер тек өте ашық қарқындылықтарда ғана көрінбейді. Бұл қарқындылықта, әдетте, суперпозициялық принцип сияқты жеңіл өзара әрекеттесуді басқаратын ережелер бұдан былай қолданылмайды, тіпті вакуумның өзі де сызықты емес болуы мүмкін. Жарық пен зат арасындағы өзара әрекеттесудің сызықты еместігі түрлі жеңіл жиіліктер арасындағы өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді, нәтижесінде гармоникалық буын сияқты құбылыстар, мысалы, үйлесімділік, қосынды және жиіліктің пайда болуы. Сонымен қатар, сызықты емес оптика параметрлерді параметрлік күшейту және тербелімде көрсетілгендей, жаңа жиіліктерді шығаруға арналған параметрлік процестер кіреді. Тағы бір маңызды ерекшелік - бұл өзіндік фазалық модуляция, оның көмегімен жеңіл толқынның фазасы өзінің қарқындылығымен өзгертіледі - оптикалық байланыста шешуші рөл атқаратын әсер.
Сызықтық және сызықты емес оптикадағы жеңілдіктер
Жеңіл болған кезде, материалмен байланыс болған кезде, материалдың жауабы жарықтың қарқындылығына тікелей пропорционалды. Керісінше, NLO жарықтың қарқындылығына ғана емес, сонымен қатар күрделі тәсілдерге де жауап беретін материалдарды қамтиды. Жоғары қарқынды жарық сызықты емес материалға түскенде, ол жаңа түстерді шығара алады немесе жарықты ерекше тәсілдермен өзгертеді. Мысалы, қызыл шамды жасыл шамға айналдыруға болады, өйткені материалдың жауабы пропорционалды өзгеріске қарағанда, ол жиіліктен екі есе немесе басқа күрделі өзара әрекеттесуді қамтуы мүмкін. Бұл мінез-құлық қарапайым сызықтық материалдарда көрінбейтін оптикалық әсерлердің күрделі жиынтығына әкеледі.
Сызықтық және сызықты емес оптикалық әдістерді қолдану
LO кең таралған оптикалық технологиялардың кең спектрін, соның ішінде линзалар, айналар, толқын тақталары және дифракциялық торлар. Ол көптеген оптикалық жүйелердегі жарықтың мінез-құлқын түсіну үшін қарапайым және есептік негіз ұсынады. Фазалық ауыстыру және сәуле бөлгіштері сияқты құрылғылар көбінесе LO-де қолданылады, ал өріс LO тізбектері атақты болған жеріне қарай дамыды. Бұл тізбектер қазір маңай-функционалды құралдар ретінде, микротолқынды пеште және кванттық оптикалық сигналды өңдеу және пайда болған биоэвристикалық есептеуіш сәулелену сияқты аймақтардағы қосымшалармен байқалды. NLO салыстырмалы түрде жаңа және әр түрлі өрістерді өздігінен өзгертті. Телекоммуникациялар саласында ол парниктік-оптикалық жүйелерде негізгі рөл атқарады, олар лазерлік қуат артады. Аналитикалық құралдар NLO-дан жоғары ажыратымдылықтағы, локализацияланған бейнелеуді қамтамасыз ететін конфокальды микроскопия сияқты жетілдірілген микроскопиялық әдістер арқылы пайда болады. NLO сонымен қатар лазерлерді жаңа лазерлердің дамуын және оптикалық қасиеттерін өзгерту арқылы жақсартады. Ол сонымен қатар екінші гармоникалық буын және екі фотон флуоресценциясы сияқты әдістерді қолдана отырып, фармацевтикалық қолдануға арналған оптикалық бейнелеу әдістері жақсарды. Биофотоникада NLO тіндерді минималды зақымданумен терең елестетуге және таңбаланған бохимиялық контрастты қамтамасыз етеді. Өрісте Advanced Terahertz технологиясы бар, бұл біртұтас кезеңдегі тераерц импульстарын жасауға мүмкіндік береді. Кванттық оптикада сызықты емес әсерлер жиіліктік түрлендіргіштер мен фотонның эквайзенттерін дайындау арқылы кванттық байланысты жеңілдетеді. Сонымен қатар, NLO-ның Бриллой шашырауындағы жаңашылдықтары микротолқынды өңдеуге және жеңіл фазалық конъюгацияларға көмектесті. Жалпы, NLO технологиялар мен зерттеулердің шекараларын әртүрлі пәндер бойынша итеруді жалғастыруда.
Сызықтық және сызықты емес оптика және олардың алдыңғы қатарлы технологиялар үшін салдары
Оптика күнделікті қосымшаларда да, озық технологияларда да, негізгі рөл атқарады. LO көптеген жалпы оптикалық жүйелер үшін негіз береді, ал NLO телекоммуникация, микроскопия, лазерлік технология және биофотоника сияқты жерлерде инновацияларды басқарады. NLO-дағы соңғы жетістіктер, әсіресе олар екі өлшемді материалдармен байланысты болғандықтан, олардың әлеуетті өндірістік және ғылыми қосымшаларына байланысты көп көңіл бөлді. Ғалымдар сонымен қатар сызықтық және сызықты емес қасиеттерді дәйекті талдаумен кванттық нүктелер сияқты заманауи материалдарды зерттеуде. Зерттеулердің жетістіктері ретінде LO және NLO-ны біріктірілген түсінік технологияның шекараларын итеріп, оптикалық ғылымның мүмкіндіктерін кеңейту үшін өте маңызды.
POST TIME: NOV-11-2024