Шугаман ба шугаман бус оптикийн тойм

Шугаман оптик ба шугаман бус оптикийн тойм

Гэрлийн материалтай харилцан үйлчлэлд үндэслэн оптикийг шугаман оптик (LO) ба шугаман бус оптик (NLO) гэж хувааж болно. Шугаман оптик (LO) нь гэрлийн шугаман харилцан үйлчлэлд анхаарлаа хандуулдаг сонгодог оптикийн үндэс суурь юм. Үүний эсрэгээр шугаман бус оптик (NLO) нь гэрлийн эрч хүч нь материалын оптик хариу үйлдэлтэй шууд пропорциональ биш, ялангуяа лазер гэх мэт хурц гэрэлтэй нөхцөлд үүсдэг.

Шугаман оптик (LO)
LO-д гэрэл нь бага эрчимтэй бодистой харилцан үйлчилдэг бөгөөд ихэвчлэн нэг атом эсвэл молекул тутамд нэг фотон оролцдог. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн үр дүнд атомын болон молекулын төлөвийг хамгийн бага гажуудуулж, байгалийн, хөндөгдөөгүй төлөв байдалд нь үлдээдэг. LO-ийн үндсэн зарчим бол цахилгаан орны өдөөгдсөн диполь нь талбайн хүчтэй шууд пропорциональ байх явдал юм. Тиймээс LO нь суперпозиция ба нэмэлтийн зарчмуудыг хангадаг. Суперпозиция зарчим нь систем олон цахилгаан соронзон долгионд өртөх үед нийт хариу үйлдэл нь долгион тус бүрт үзүүлэх хариу урвалын нийлбэртэй тэнцүү байна. Нэмэлт чанар нь нарийн төвөгтэй оптик системийн ерөнхий хариу урвалыг түүний бие даасан элементүүдийн хариу урвалыг нэгтгэх замаар тодорхойлж болохыг харуулж байна. LO дахь шугаман байдал гэдэг нь эрч хүч өөрчлөгдөхөд гэрлийн үйл ажиллагаа тогтмол байдаг - гаралт нь оролттой пропорциональ байна гэсэн үг юм. Үүнээс гадна, LO-д давтамжийн холилдол байхгүй тул ийм системээр дамжин өнгөрөх гэрэл нь олшруулалт эсвэл фазын өөрчлөлтөд орсон ч давтамжаа хадгалдаг. LO-ийн жишээнд линз, толь, долгионы хавтан, дифракцийн тор зэрэг үндсэн оптик элементүүдтэй гэрлийн харилцан үйлчлэл орно.

Шугаман бус оптик (NLO)
NLO нь хүчтэй гэрэлд, ялангуяа гаралт нь оролтын чадалтай пропорциональ бус өндөр эрчимтэй нөхцөлд шугаман бус хариу үйлдэл хийдгээрээ ялгагдана. NLO-д олон фотон материалтай нэгэн зэрэг харилцан үйлчилж, гэрлийг холих, хугарлын илтгэгчийг өөрчилдөг. LO-ээс ялгаатай нь гэрлийн үйл ажиллагаа нь эрчмээс үл хамааран тогтвортой хэвээр байгаа тул шугаман бус нөлөөлөл нь зөвхөн хэт гэрлийн эрчимтэй үед л илэрдэг. Ийм эрчимтэй үед гэрлийн харилцан үйлчлэлийг зохицуулдаг дүрмүүд, тухайлбал суперпозицийн зарчим үйлчлэхээ больж, вакуум өөрөө ч шугаман бус байж болно. Гэрэл ба материйн харилцан үйлчлэлийн шугаман бус байдал нь гэрлийн янз бүрийн давтамжуудын харилцан үйлчлэлийг бий болгодог бөгөөд үүний үр дүнд гармоник үүсэх, нийлбэр ба ялгаа давтамж үүсэх зэрэг үзэгдлүүд үүсдэг. Нэмж дурдахад шугаман бус оптик нь гэрлийн энергийг дахин хуваарилж, шинэ давтамжийг бий болгох параметрийн процессыг багтаадаг бөгөөд үүнийг параметрийн олшруулалт ба хэлбэлзлээс харж болно. Өөр нэг чухал шинж чанар бол гэрлийн долгионы үе шатыг өөрийн эрчим хүчээр өөрчилдөг өөрөө фазын модуляци бөгөөд энэ нь оптик харилцаа холбоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Шугаман ба шугаман бус оптик дахь гэрлийн бодисын харилцан үйлчлэл
LO-д гэрэл нь материалтай харилцан үйлчлэх үед материалын хариу үйлдэл нь гэрлийн эрчтэй шууд пропорциональ байна. Үүний эсрэгээр, NLO нь зөвхөн гэрлийн эрч хүчийг төдийгүй илүү төвөгтэй арга замаар хариу үйлдэл үзүүлдэг материалыг агуулдаг. Шугаман бус материалд өндөр эрчимтэй гэрэл тусах үед шинэ өнгө үүсгэх эсвэл гэрлийг ер бусын аргаар өөрчлөх боломжтой. Жишээлбэл, улаан гэрлийг ногоон гэрэл болгон хувиргаж болно, учир нь материалын хариу үйлдэл нь зөвхөн пропорциональ өөрчлөлтөөс гадна давтамжийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх эсвэл бусад нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэлийг агуулдаг. Энэ зан үйл нь энгийн шугаман материалд харагдахгүй олон тооны оптик эффектүүдэд хүргэдэг.

Шугаман ба шугаман бус оптик техникийн хэрэглээ
LO нь линз, толь, долгионы хавтан, дифракцийн тор зэрэг өргөн хэрэглэгддэг оптик технологийн өргөн хүрээг хамардаг. Энэ нь ихэнх оптик систем дэх гэрлийн үйл ажиллагааг ойлгох энгийн бөгөөд тооцоолох боломжтой тогтолцоог бий болгодог. LO-д фазын шилжүүлэгч, цацраг задлагч гэх мэт төхөөрөмжүүдийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ талбар нь LO хэлхээнүүд нэр хүндтэй болох хэмжээнд хүртэл хөгжсөн. Эдгээр хэлхээг одоо бичил долгионы болон квант оптик дохио боловсруулах, шинээр гарч ирж буй биоэвристик тооцооллын архитектур зэрэг салбарт хэрэглэгдэх олон үйлдэлт хэрэгсэл гэж үздэг. NLO нь харьцангуй шинэ бөгөөд төрөл бүрийн хэрэглээнийхээ ачаар төрөл бүрийн салбарыг өөрчилсөн. Харилцаа холбооны салбарт энэ нь шилэн кабелийн системд гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд лазерын хүч нэмэгдэхийн хэрээр өгөгдөл дамжуулах хязгаарт нөлөөлдөг. Аналитик хэрэгслүүд нь өндөр нарийвчлалтай, орон нутгийн дүрслэлийг өгдөг конфокаль микроскоп зэрэг дэвшилтэт микроскопийн техникээр дамжуулан NLO-ээс ашиг тус хүртдэг. NLO нь шинэ лазеруудыг хөгжүүлэх, оптик шинж чанарыг өөрчлөх замаар лазерыг сайжруулдаг. Мөн хоёр дахь гармоник үүсгэх, хоёр фотон флюресцент гэх мэт аргуудыг ашиглан эмийн хэрэглээнд зориулсан оптик дүрслэлийн техникийг сайжруулсан. Биофотоникийн хувьд NLO нь эд эсийн гүн дүрслэлийг хамгийн бага гэмтэлтэйгээр хөнгөвчлөх ба биохимийн тодосгогчийг тэмдэглэж өгдөг. Энэ талбай нь терагерцийн дэвшилтэт технологитой тул нэг хугацааны эрчимтэй терагерц импульс үүсгэх боломжтой болсон. Квантын оптикийн хувьд шугаман бус эффектүүд нь давтамж хувиргагч болон орооцолдсон фотоны эквивалент бэлтгэх замаар квант харилцааг хөнгөвчилдөг. Нэмж дурдахад, NLO-ийн Brillouin тархалт дахь шинэлэг зүйл нь богино долгионы боловсруулалт болон гэрлийн фазын коньюгацид тусалсан. Ерөнхийдөө NLO нь янз бүрийн салбар дахь технологи, судалгааны хил хязгаарыг давж байна.

Шугаман ба шугаман бус оптик ба тэдгээрийн дэвшилтэт технологид үзүүлэх нөлөө
Оптик нь өдөр тутмын хэрэглээ болон дэвшилтэт технологийн аль алинд нь гол үүрэг гүйцэтгэдэг. LO нь олон нийтлэг оптик системийн үндэс суурийг бүрдүүлдэг бол NLO нь харилцаа холбоо, микроскоп, лазер технологи, биофотоник зэрэг салбарт инновацийг бий болгодог. NLO-ийн сүүлийн үеийн дэвшил, ялангуяа хоёр хэмжээст материалтай холбоотой, үйлдвэрлэлийн болон шинжлэх ухааны боломжит хэрэглээнээсээ болоод ихээхэн анхаарал татаж байна. Эрдэмтэд мөн шугаман болон шугаман бус шинж чанарыг дараалан шинжлэх замаар квант цэг зэрэг орчин үеийн материалыг судалж байна. Судалгааны ажил урагшлахын хэрээр LO ба NLO-ийн хосолсон ойлголт нь технологийн хил хязгаарыг түлхэж, оптикийн шинжлэх ухааны боломжийг өргөжүүлэхэд маш чухал юм.