Tinjauan optik linier sareng nonlinier

Tinjauan optik linier sareng optik nonlinier

Dumasar interaksi cahaya jeung materi, optik bisa dibagi jadi optik linier (LO) jeung nonlinier optik (NLO). Optik linier (LO) nyaéta pondasi élmu optik klasik, museurkeun kana interaksi liniér cahaya. Sabalikna, optik nonlinier (NLO) lumangsung nalika inténsitas cahaya henteu sabanding langsung jeung réspon optik bahan, utamana dina kaayaan sorotan luhur, kayaning laser.

Optik Linier (LO)
Dina LO, cahaya berinteraksi sareng materi dina inténsitas handap, ilaharna ngalibetkeun hiji foton per atom atawa molekul. Interaksi ieu nyababkeun distorsi minimal tina kaayaan atom atawa molekular, tetep dina kaayaan alam, teu kaganggu. Prinsip dasar dina LO nyaéta yén hiji dipol ngainduksi ku médan listrik sabanding langsung jeung kakuatan médan. Ku alatan éta, LO satisfies prinsip superposisi jeung aditivitas. Prinsip superposisi nyatakeun yén nalika hiji sistem ngalaman sababaraha gelombang éléktromagnétik, réspon totalna sami sareng jumlah réspon individu pikeun unggal gelombang. Additivity ogé nunjukkeun yén réspon sakabéh sistem optik kompléks bisa ditangtukeun ku ngagabungkeun réspon unsur individu na. Linearitas dina LO hartina paripolah cahaya konstan sakumaha inténsitas robah - kaluaran sabanding jeung input. Sajaba ti éta, dina LO, euweuh pergaulan frékuénsi, jadi lampu ngaliwatan sistem sapertos nahan frékuénsi na sanajan eta ngalaman amplifikasi atawa modifikasi fase. Conto LO kaasup interaksi cahaya jeung elemen optik dasar kayaning lénsa, kaca spion, pelat gelombang, sarta gratings difraksi.

Optik Nonlinier (NLO)
NLO dibédakeun ku réspon nonlinierna kana cahaya anu kuat, khususna dina kaayaan inténsitas tinggi dimana kaluaranna henteu saimbang sareng kakuatan input. Dina NLO, sababaraha foton berinteraksi sareng bahan dina waktos anu sami, nyababkeun percampuran cahaya sareng parobahan indéks réfraktif. Beda sareng di LO, dimana paripolah cahaya tetep konsisten henteu paduli inténsitasna, éfék nonlinier ngan ukur katingali dina inténsitas cahaya anu ekstrim. Dina inténsitas ieu, aturan anu biasana ngatur interaksi cahaya, sapertos prinsip superposisi, henteu dianggo deui, bahkan vakum sorangan tiasa kalakuanana nonlinier. Nonlinieritas dina interaksi antara cahaya jeung zat ngamungkinkeun interaksi antara frékuénsi cahaya béda, hasilna fenomena kayaning generasi harmonik, sarta jumlah jeung bédana generasi frékuénsi. Sajaba ti éta, optik nonlinier ngawengku prosés paramétrik nu énergi cahaya redistributed ngahasilkeun frékuénsi anyar, sakumaha katingal dina amplifikasi parametrik jeung osilasi. Fitur penting séjén nyaéta modulasi fase diri, dimana fase gelombang cahaya dirobah ku inténsitas sorangan - pangaruh anu maénkeun peran anu penting dina komunikasi optik.

Interaksi cahaya-matéri dina élmu optik linier sareng nonlinier
Dina LO, nalika cahaya berinteraksi sareng bahan, réspon bahan sabanding langsung sareng inténsitas cahaya. Sabalikna, NLO ngalibatkeun bahan anu ngabales henteu ngan ukur inténsitas cahaya, tapi ogé ku cara anu langkung kompleks. Nalika lampu inténsitas tinggi nabrak bahan nonlinier, éta tiasa ngahasilkeun warna énggal atanapi ngarobih lampu ku cara anu teu biasa. Contona, lampu beureum bisa dirobah jadi lampu héjo sabab réspon bahan ngalibatkeun leuwih ti ngan parobahan proporsional - bisa ngawengku frékuénsi duka kali atawa interaksi kompléks lianna. Paripolah ieu ngakibatkeun set kompléks épék optik teu katempo dina bahan linier biasa.

Aplikasi téhnik optik linier jeung nonlinier
LO nyertakeun rupa-rupa téknologi optik anu loba dipaké, kaasup lénsa, kaca spion, pelat gelombang, sarta gratings difraksi. Eta nyadiakeun kerangka basajan tur computable pikeun pamahaman paripolah cahaya dina paling sistem optik. Alat-alat sapertos shifters fase sareng beam splitter sering dianggo dina LO, sareng lapangan parantos mekar dugi ka sirkuit LO parantos kasohor. Sirkuit-sirkuit ieu ayeuna katingali salaku alat multi-fungsi, sareng aplikasi di daérah sapertos gelombang mikro sareng pamrosésan sinyal optik kuantum sareng arsitéktur komputasi bioheuristik anu muncul. NLO kawilang anyar jeung geus robah rupa widang ngaliwatan aplikasi na rupa-rupa. Dina widang telekomunikasi, éta maénkeun peran konci dina sistem serat optik, mangaruhan wates pangiriman data nalika kakuatan laser nambahan. Alat analitik kauntungan tina NLO ngaliwatan téknik mikroskop canggih sapertos mikroskop confocal, anu nyayogikeun résolusi luhur, pencitraan lokal. NLO ogé ngaronjatkeun lasers ku sangkan ngembangkeun lasers anyar jeung ngaropéa sipat optik. Éta ogé parantos ningkatkeun téknik pencitraan optik pikeun panggunaan farmasi ku ngagunakeun metode sapertos generasi harmonik kadua sareng fluoresensi dua foton. Dina biophotonics, NLO ngagampangkeun pencitraan jero jaringan kalayan karusakan minimal sareng nyayogikeun kontras biokimia gratis. Sawahna gaduh téknologi terahertz canggih, sahingga tiasa ngahasilkeun pulsa terahertz période tunggal anu sengit. Dina élmu optik kuantum, éfék nonlinier ngagampangkeun komunikasi kuantum ngaliwatan persiapan konvérsi frékuénsi sareng sarimbag foton kabeungkeut. Salaku tambahan, inovasi NLO dina paburencay Brillouin ngabantosan pamrosésan gelombang mikro sareng konjugasi fase cahaya. Gemblengna, NLO terus nyorong wates téknologi sareng panalungtikan dina sagala rupa disiplin.

Optik linier sareng nonlinier sareng implikasina pikeun téknologi canggih
Optik maénkeun peran konci dina aplikasi sapopoé sareng téknologi canggih. LO nyadiakeun dasar pikeun loba sistem optik umum, bari NLO drive inovasi di wewengkon kayaning telekomunikasi, mikroskop, téhnologi laser, sarta biophotonics. Kamajuan panganyarna dina NLO, khususna anu aya hubunganana sareng bahan dua diménsi, parantos nampi seueur perhatian kusabab poténsi aplikasi industri sareng ilmiahna. Élmuwan ogé ngajalajah bahan-bahan modéren sapertos titik-titik kuantum ku analisa sekuensial sipat linier sareng nonlinier. Salaku kamajuan panalungtikan, hiji pamahaman digabungkeun LO na NLO kritis pikeun ngadorong wates téhnologi sarta ngembangna kamungkinan élmu optik.