Агляд лінейнай оптыкі і нелінейнай оптыкі
У залежнасці ад узаемадзеяння святла з рэчывам оптыку можна падзяліць на лінейную оптыку (ЛО) і нелінейную оптыку (НЛО). Лінейная оптыка (ЛО) з'яўляецца асновай класічнай оптыкі і факусуецца на лінейным узаемадзеянні святла. Наадварот, нелінейная оптыка (НЛО) узнікае, калі інтэнсіўнасць святла не прама прапарцыйная аптычнаму водгуку матэрыялу, асабліва ва ўмовах моцнага бліку, такіх як лазеры.
Лінейная оптыка (LO)
У аптычным ...
Нелінейная оптыка (НЛО)
НЛА вылучаецца сваёй нелінейнай рэакцыяй на моцнае святло, асабліва ва ўмовах высокай інтэнсіўнасці, калі выхадны сігнал непрапарцыйны ўваходнаму сігналу. У НЛА некалькі фатонаў узаемадзейнічаюць з матэрыялам адначасова, што прыводзіць да змешвання святла і змены паказчыка праламлення. У адрозненне ад ЛА, дзе паводзіны святла застаецца нязменным незалежна ад інтэнсіўнасці, нелінейныя эфекты становяцца відавочнымі толькі пры экстрэмальных інтэнсіўнасцях святла. Пры гэтай інтэнсіўнасці правілы, якія звычайна рэгулююць узаемадзеянне святла, такія як прынцып суперпазіцыі, больш не дзейнічаюць, і нават сам вакуум можа паводзіць сябе нелінейна. Нелінейнасць ва ўзаемадзеянні паміж святлом і рэчывам дазваляе ўзаемадзеянне паміж рознымі частотамі святла, што прыводзіць да такіх з'яў, як генерацыя гармонік і генерацыя сумы і рознасці частот. Акрамя таго, нелінейная оптыка ўключае параметрычныя працэсы, у якіх светлавая энергія пераразмяркоўваецца для стварэння новых частот, як гэта назіраецца пры параметрычным узмацненні і ваганнях. Яшчэ адной важнай асаблівасцю з'яўляецца самафазавая мадуляцыя, пры якой фаза светлавой хвалі змяняецца пад уздзеяннем яе ўласнай інтэнсіўнасці — эфект, які адыгрывае вырашальную ролю ў аптычнай сувязі.
Узаемадзеянне святла і рэчыва ў лінейнай і нелінейнай оптыцы
У LO, калі святло ўзаемадзейнічае з матэрыялам, рэакцыя матэрыялу прама прапарцыйная інтэнсіўнасці святла. Наадварот, NLO ўключае матэрыялы, якія рэагуюць не толькі на інтэнсіўнасць святла, але і больш складанымі спосабамі. Калі высокаінтэнсіўнае святло трапляе на нелінейны матэрыял, яно можа ствараць новыя колеры або змяняць святло незвычайным чынам. Напрыклад, чырвонае святло можа пераўтварацца ў зялёнае, таму што рэакцыя матэрыялу ўключае ў сябе не толькі прапарцыйнае змяненне — яна можа ўключаць падваенне частаты або іншыя складаныя ўзаемадзеянні. Такая паводзіны прыводзіць да складанага набору аптычных эфектаў, якія не назіраюцца ў звычайных лінейных матэрыялах.
Прымяненне лінейных і нелінейных аптычных метадаў
ЛА ахоплівае шырокі спектр шырока выкарыстоўваных аптычных тэхналогій, у тым ліку лінзы, люстэркі, хвалевыя пласціны і дыфракцыйныя рашоткі. Яна забяспечвае простую і вылічальную аснову для разумення паводзін святла ў большасці аптычных сістэм. Такія прылады, як фазазрушвальнікі і дзельнікі прамяня, часта выкарыстоўваюцца ў ЛА, і гэтая галіна развілася да такой ступені, што схемы ЛА атрымалі вядомасць. Гэтыя схемы цяпер разглядаюцца як шматфункцыянальныя інструменты, якія прымяняюцца ў такіх галінах, як мікрахвалевая і квантавая аптычная апрацоўка сігналаў, а таксама ў новых біяэўрыстычных вылічальных архітэктурах. ЛА з'яўляецца адносна новым метадам і змяніў розныя галіны дзякуючы сваім разнастайным ужыванням. У галіне тэлекамунікацый ён адыгрывае ключавую ролю ў валаконна-аптычных сістэмах, уплываючы на абмежаванні перадачы дадзеных па меры павелічэння магутнасці лазера. Аналітычныя інструменты атрымліваюць карысць ад ЛА дзякуючы перадавым метадам мікраскапіі, такім як канфакальная мікраскапія, якая забяспечвае лакалізаваную візуалізацыю з высокім разрозненнем. ЛА таксама ўдасканальвае лазеры, дазваляючы распрацоўваць новыя лазеры і мадыфікуючы аптычныя ўласцівасці. Яна таксама палепшыла метады аптычнай візуалізацыі для фармацэўтычнага выкарыстання, выкарыстоўваючы такія метады, як генерацыя другой гармонікі і двухфатонная флуарэсцэнцыя. У біяфатоніцы ЛА спрыяе глыбокай візуалізацыі тканін з мінімальным пашкоджаннем і забяспечвае біяхімічны кантраст без маркіроўкі. Гэтая галіна валодае перадавой тэрагерцавай тэхналогіяй, якая дазваляе генераваць інтэнсіўныя аднаперыядныя тэрагерцавыя імпульсы. У квантавай оптыцы нелінейныя эфекты палягчаюць квантавую сувязь праз стварэнне пераўтваральнікаў частаты і эквівалентаў заблытаных фатонаў. Акрамя таго, інавацыі NLO ў галіне рассейвання Брылюэна дапамаглі ў мікрахвалевай апрацоўцы і фазавым спалучэнні святла. У цэлым, NLO працягвае пашыраць межы тэхналогій і даследаванняў у розных дысцыплінах.
Лінейная і нелінейная оптыка і іх уплыў на перадавыя тэхналогіі
Оптыка адыгрывае ключавую ролю як у паўсядзённых ужываннях, так і ў перадавых тэхналогіях. LO забяспечвае аснову для многіх распаўсюджаных аптычных сістэм, у той час як NLO стымулюе інавацыі ў такіх галінах, як тэлекамунікацыі, мікраскапія, лазерныя тэхналогіі і біяфатоніка. Нядаўнія дасягненні ў NLO, асабліва ў тым, што тычыцца двухмерных матэрыялаў, прыцягнулі вялікую ўвагу з-за іх патэнцыйнага прамысловага і навуковага прымянення. Навукоўцы таксама даследуюць сучасныя матэрыялы, такія як квантавыя кропкі, шляхам паслядоўнага аналізу лінейных і нелінейных уласцівасцей. Па меры развіцця даследаванняў сумеснае разуменне LO і NLO мае вырашальнае значэнне для пашырэння межаў тэхналогій і пашырэння магчымасцей аптычнай навукі.
Час публікацыі: 11 лістапада 2024 г.