Шугаман ба шугаман бус оптикийн тойм

Шугаман оптик ба шугаман бус оптикийн тойм

Гэрлийн материтай харилцан үйлчлэлцэх үзлээр оптикийг шугаман оптик (LO) болон шугаман бус оптик (NLO) гэж хувааж болно. Шугаман оптик (LO) нь сонгодог оптикийн үндэс суурь бөгөөд гэрлийн шугаман харилцан үйлчлэлд анхаарлаа хандуулдаг. Үүний эсрэгээр шугаман бус оптик (NLO) нь гэрлийн эрчим нь материалын оптик хариу үйлдэлтэй шууд пропорциональ биш үед, ялангуяа лазер гэх мэт өндөр хурц гэрэлтэй нөхцөлд үүсдэг.

Шугаман оптик (LO)
LO-д гэрэл нь бага эрчимтэйгээр бодистой харилцан үйлчилдэг бөгөөд ихэвчлэн атом эсвэл молекул тутамд нэг фотон оролцдог. Энэ харилцан үйлчлэл нь атом эсвэл молекулын төлөвийг хамгийн бага гажуудуулж, байгалийн, хөндөгдөөгүй төлөвтөө үлддэг. LO-ийн үндсэн зарчим нь цахилгаан орны өдөөгдсөн дипол нь талбайн хүч чадалтай шууд пропорциональ байдаг явдал юм. Тиймээс LO нь суперпозиция ба аддитивийн зарчмуудыг хангадаг. Суперпозицийн зарчим нь систем олон цахилгаан соронзон долгионд өртөхөд нийт хариу үйлдэл нь долгион тус бүрт үзүүлэх хувь хүний ​​хариу үйлдлийн нийлбэртэй тэнцүү гэж заасан байдаг. Аддитив байдал нь үүнтэй адил нарийн төвөгтэй оптик системийн нийт хариу үйлдлийг түүний хувь хүний ​​элементүүдийн хариу үйлдлийг нэгтгэснээр тодорхойлж болохыг харуулж байна. LO-ийн шугаман байдал гэдэг нь эрчим өөрчлөгдөхөд гэрлийн зан төлөв тогтмол байдаг гэсэн үг бөгөөд гаралт нь оролттой пропорциональ байна. Нэмж дурдахад, LO-д давтамжийн холилдолт байдаггүй тул ийм системээр дамжин өнгөрөх гэрэл нь олшруулалт эсвэл фазын өөрчлөлтөд орсон ч гэсэн давтамжаа хадгалдаг. LO-ийн жишээнд гэрлийн линз, толь, долгионы хавтан, дифракцийн тор зэрэг үндсэн оптик элементүүдтэй харилцан үйлчлэл орно.

Шугаман бус оптик (NLO)
NLO нь хүчтэй гэрэлд шугаман бус хариу үйлдэл үзүүлдэгээрээ ялгардаг, ялангуяа гаралт нь оролтын хүчнээс харьцангуй өндөр эрчимтэй нөхцөлд. NLO-д олон фотон материалтай нэгэн зэрэг харилцан үйлчилж, гэрлийг холих болон хугарлын илтгэгчийн өөрчлөлтөд хүргэдэг. Эрчим хүчнээс үл хамааран гэрлийн зан төлөв тогтвортой хэвээр байдаг LO-оос ялгаатай нь шугаман бус нөлөө нь зөвхөн гэрлийн хэт эрчимтэй үед л илэрдэг. Энэ эрчимтэй үед суперпозицийн зарчим гэх мэт гэрлийн харилцан үйлчлэлийг зохицуулдаг дүрмүүд цаашид үйлчлэхээ больж, вакуум өөрөө ч шугаман бус ажиллаж болно. Гэрэл ба материйн харилцан үйлчлэлийн шугаман бус байдал нь өөр өөр гэрлийн давтамжуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийг зөвшөөрдөг бөгөөд энэ нь гармоник үүсэлт, нийлбэр ба зөрүүний давтамж үүсэлт зэрэг үзэгдлийг үүсгэдэг. Үүнээс гадна, шугаман бус оптик нь параметрийн олшруулалт ба хэлбэлзэлд ажиглагддаг шиг гэрлийн энергийг шинэ давтамж үүсгэхийн тулд дахин хуваарилдаг параметрийн процессуудыг агуулдаг. Өөр нэг чухал шинж чанар бол гэрлийн долгионы фазыг өөрийн эрчимээр өөрчилдөг өөрөө фазын модуляци бөгөөд энэ нь оптик холбоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нөлөө юм.

Шугаман ба шугаман бус оптик дахь гэрлийн материйн харилцан үйлчлэл
LO-д гэрэл материалтай харилцан үйлчлэлцэх үед материалын хариу үйлдэл нь гэрлийн эрчимтэй шууд пропорциональ байдаг. Үүний эсрэгээр, NLO нь зөвхөн гэрлийн эрчимд төдийгүй илүү нарийн төвөгтэй аргаар хариу үйлдэл үзүүлдэг материалыг хамардаг. Өндөр эрчимтэй гэрэл шугаман бус материалд тусах үед шинэ өнгө гаргаж авах эсвэл гэрлийг ер бусын аргаар өөрчлөх боломжтой. Жишээлбэл, улаан гэрэл нь ногоон гэрэл болж хувирдаг, учир нь материалын хариу үйлдэл нь зөвхөн пропорциональ өөрчлөлтөөс илүү ихийг хамардаг - үүнд давтамжийн хоёр дахин нэмэгдэх эсвэл бусад нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэл орж болно. Энэ зан үйл нь ердийн шугаман материалд харагддаггүй нарийн төвөгтэй оптик эффектүүдэд хүргэдэг.

Шугаман ба шугаман бус оптик техникийн хэрэглээ
LO нь линз, толь, долгионы хавтан, дифракцийн тор зэрэг өргөн хэрэглэгддэг оптик технологийг хамардаг. Энэ нь ихэнх оптик систем дэх гэрлийн зан төлөвийг ойлгох энгийн бөгөөд тооцоолох боломжтой хүрээг бий болгодог. Фазын шилжүүлэгч, цацрагийн хуваагч зэрэг төхөөрөмжийг LO-д ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ салбар нь LO хэлхээнүүд алдар нэртэй болсон түвшинд хүртэл хөгжсөн. Эдгээр хэлхээг одоо олон үйлдэлт хэрэгсэл гэж үздэг бөгөөд богино долгионы болон квант оптик дохионы боловсруулалт, шинээр гарч ирж буй биоэврист тооцооллын архитектур зэрэг салбарт хэрэглэдэг. NLO нь харьцангуй шинэ бөгөөд олон янзын хэрэглээний тусламжтайгаар янз бүрийн салбарыг өөрчилсөн. Цахилгаан холбооны салбарт энэ нь шилэн кабелийн системд гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд лазерын хүч нэмэгдэхийн хэрээр өгөгдөл дамжуулах хязгаарт нөлөөлдөг. Аналитик хэрэгслүүд нь өндөр нягтралтай, орон нутгийн дүрслэлийг өгдөг конфокал микроскоп зэрэг дэвшилтэт микроскопийн техникээр дамжуулан NLO-оос ашиг хүртдэг. NLO нь мөн шинэ лазеруудыг хөгжүүлэх, оптик шинж чанарыг өөрчлөх замаар лазеруудыг сайжруулдаг. Мөн хоёрдогч гармоник үүсгэлт болон хоёр фотоны флуоресценц зэрэг аргуудыг ашиглан эмийн хэрэглээнд зориулсан оптик дүрслэлийн техникийг сайжруулсан. Биофотоникийн хувьд NLO нь эд эсийн гүн дүрслэлийг хамгийн бага гэмтэлтэйгээр хөнгөвчилж, шошгололтгүй биохимийн контрастыг бий болгодог. Энэ салбар нь дэвшилтэт терагерц технологитой тул нэг үет терагерц импульс үүсгэх боломжтой болгодог. Квант оптикийн хувьд шугаман бус нөлөө нь давтамж хувиргагч болон орооцолдсон фотон эквивалентуудыг бэлтгэх замаар квант харилцаа холбоог хөнгөвчилдөг. Үүнээс гадна, NLO-ийн Бриллюэн тархалтын инноваци нь богино долгионы боловсруулалт болон гэрлийн фазын коньюгацид тусалсан. Ерөнхийдөө NLO нь янз бүрийн салбарын технологи, судалгааны хил хязгаарыг тэлсээр 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 тавьдаг бол NLO нь харилцаа холбоо, микроскоп, лазер технологи, биофотоник зэрэг салбарт инновацийг бий болгодог. NLO-ийн сүүлийн үеийн дэвшил, ялангуяа хоёр хэмжээст материалтай холбоотой дэвшил нь үйлдвэрлэлийн болон шинжлэх ухааны хэрэглээний боломжит байдлаас шалтгаалан ихээхэн анхаарал татаж байна. Эрдэмтэд мөн шугаман болон шугаман бус шинж чанаруудыг дараалсан шинжилгээгээр квант цэгүүд зэрэг орчин үеийн материалыг судалж байна. Судалгаа ахих тусам LO болон NLO-ийн талаарх хосолсон ойлголт нь технологийн хил хязгаарыг тэлж, оптик шинжлэх ухааны боломжийг өргөжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.