Баррасии оптикаи хатӣ ва ғайрихаттӣ

Баррасии оптикаи хатӣ ва оптикаи ғайрихаттӣ

Дар асоси таъсири мутақобилаи рӯшноӣ бо модда оптикаро ба оптикаи хатӣ (LO) ва оптикаи ғайрихаттӣ (NLO) тақсим кардан мумкин аст. Оптикаи хатӣ (LO) асоси оптикаи классикӣ буда, ба таъсири мутақобилаи хаттии рӯшноӣ нигаронида шудааст. Баръакс, оптикаи ғайрихаттӣ (NLO) вақте рух медиҳад, ки шиддатнокии рӯшноӣ ба аксуламали оптикии мавод, махсусан дар шароити дурахшони баланд, ба монанди лазерҳо мутаносиб нест.

Оптикаи хатӣ (LO)
Дар LO, рӯшноӣ бо материя бо шиддатнокии паст таъсир мерасонад, ки маъмулан як фотон дар як атом ё молекуларо дар бар мегирад. Ин таъсири мутақобила ба таҳрифи ҳадди ақали ҳолати атомӣ ё молекулавӣ оварда мерасонад, ки дар ҳолати табиӣ ва вайроннашаванда боқӣ мемонад. Принсипи асосӣ дар LO ин аст, ки диполе, ки аз майдони электрикӣ ба вуҷуд омадааст, ба қувваи майдон мустақиман мутаносиб аст. Аз ин рӯ, LO принсипҳои суперпозиция ва иловакуниро қонеъ мекунад. Принсипи суперпозиция изҳор мекунад, ки вақте ки система ба мавҷҳои сершумори электромагнитӣ дучор мешавад, вокуниши умумӣ ба маблағи ҷавобҳои инфиродӣ ба ҳар як мавҷ баробар аст. Иловагӣ ба ҳамин монанд нишон медиҳад, ки аксуламали умумии системаи мураккаби оптикиро бо роҳи муттаҳид кардани ҷавобҳои элементҳои алоҳидаи он муайян кардан мумкин аст. Хатӣ дар LO маънои онро дорад, ки рафтори рӯшноӣ ҳангоми тағирёбии шиддат доимӣ аст - баромад ба вуруд мутаносиб аст. Илова бар ин, дар LO, омехтакунии басомад вуҷуд надорад, бинобар ин рӯшноие, ки аз чунин система мегузарад, ҳатто агар он тақвият ё тағирёбии фаза гузарад, басомади худро нигоҳ медорад. Намунаҳои LO таъсири мутақобилаи рӯшноиро бо унсурҳои асосии оптикӣ ба монанди линзаҳо, оинаҳо, плитаҳои мавҷӣ ва торҳои дифраксионӣ дар бар мегиранд.

Оптикаи ғайрихаттӣ (NLO)
NLO бо вокуниши ғайрихаттии худ ба нури қавӣ, махсусан дар шароити шиддатнокии баланд, ки баромад ба қувваи вуруд номутаносиб аст, фарқ мекунад. Дар NLO, фотонҳои сершумор дар як вақт бо мавод мутақобила мекунанд, ки дар натиҷа нурҳо омехта мешаванд ва нишондиҳандаи рефраксия тағир меёбад. Баръакси LO, ки рафтори рӯшноӣ новобаста аз шиддат доимӣ боқӣ мемонад, эффектҳои ғайрихаттӣ танҳо дар шиддатнокии шадиди рӯшноӣ намоён мешаванд. Дар ин шиддат, қоидаҳое, ки маъмулан таъсири мутақобилаи рӯшноиро танзим мекунанд, ба монанди принсипи суперпозиция, дигар татбиқ намешаванд ва ҳатто худи вакуум метавонад ғайрихаттӣ рафтор кунад. Гайрихаттӣ дар таъсири мутақобилаи рӯшноӣ ва материя имкон медиҳад, ки байни басомадҳои гуногуни рӯшноӣ ба амал ояд, ки дар натиҷа падидаҳое ба монанди тавлиди гармонӣ ва тавлиди басомадҳои ҷамъ ва фарқият ба вуҷуд меоянд. Илова бар ин, оптикаи ғайрихаттӣ равандҳои параметриро дар бар мегирад, ки дар он энергияи рӯшноӣ барои тавлиди басомадҳои нав тақсим карда мешавад, тавре ки дар тақвияти параметрӣ ва ларзиш дида мешавад. Хусусияти дигари муҳим ин модуляцияи худфазаӣ мебошад, ки дар он марҳилаи мавҷи рӯшноӣ бо шиддатнокии худ тағир меёбад - таъсире, ки дар алоқаи оптикӣ нақши ҳалкунанда мебозад.

Таъсири мутақобилаи нур-материя дар оптикаи хатӣ ва ғайрихаттӣ
Дар LO, вақте ки рӯшноӣ бо мавод мутақобила мекунад, аксуламали мавод ба шиддати рӯшноӣ мустақиман мутаносиб аст. Баръакс, NLO маводҳоеро дар бар мегирад, ки на танҳо ба шиддати рӯшноӣ, балки бо роҳҳои мураккабтар низ ҷавоб медиҳанд. Вақте ки нури шиддатнок ба маводи ғайрихаттӣ мерасад, он метавонад рангҳои нав тавлид кунад ё нурро бо роҳҳои ғайриоддӣ тағир диҳад. Масалан, нури сурх метавонад ба нури сабз табдил дода шавад, зеро вокуниши мавод на танҳо тағироти мутаносибро дар бар мегирад - он метавонад дучандоншавии басомад ё дигар таъсироти мураккабро дар бар гирад. Ин рафтор ба маҷмӯи мураккаби эффектҳои оптикӣ оварда мерасонад, ки дар маводи оддии хатӣ дида намешаванд.

Истифодаи усулҳои оптикии хатӣ ва ғайрихаттӣ
LO доираи васеи технологияҳои оптикии васеъ истифодашавандаро дар бар мегирад, аз ҷумла линзаҳо, оинаҳо, плитаҳои мавҷӣ ва торҳои дифраксионӣ. Он чаҳорчӯбаи содда ва ҳисобшавандаро барои фаҳмидани рафтори рӯшноӣ дар аксари системаҳои оптикӣ таъмин мекунад. Дастгоҳҳо ба монанди ивазкунандаи фазаҳо ва тақсимкунакҳои чӯб аксар вақт дар LO истифода мешаванд ва майдон то дараҷае рушд кардааст, ки схемаҳои LO шӯҳрат пайдо кардаанд. Ҳоло ин схемаҳо ҳамчун абзорҳои бисёрфунксионалӣ дида мешаванд, ки дар он соҳаҳо ба монанди коркарди сигналҳои микроволновка ва квантӣ ва меъмории ҳисоббарории биоэвристикӣ пайдо мешаванд. NLO нисбатан нав аст ва тавассути барномаҳои гуногуни худ соҳаҳои гуногунро тағир додааст. Дар соҳаи телекоммуникатсия, он дар системаҳои нахи оптикӣ нақши калидӣ дорад ва ба маҳдудиятҳои интиқоли маълумот бо афзоиши қувваи лазер таъсир мерасонад. Асбобҳои таҳлилӣ аз NLO тавассути усулҳои пешрафтаи микроскопӣ ба монанди микроскопияи конфокалӣ, ки тасвири баландсифати маҳаллиро таъмин мекунанд, баҳра мебаранд. NLO инчунин лазерҳоро тавассути имкон додани рушди лазерҳои нав ва тағир додани хосиятҳои оптикӣ такмил медиҳад. Он инчунин усулҳои тасвири оптикиро барои истифодаи фармасевтӣ бо истифода аз усулҳо ба монанди тавлиди гармонияи дуввум ва флуорессенси дуфотонӣ такмил додааст. Дар биофотоника, NLO ба тасвири амиқи бофтаҳо бо осеби ҳадди ақал мусоидат мекунад ва нишон додани контрасти биохимиявии ройгонро таъмин мекунад. Майдон дорои технологияи пешрафтаи терагерс мебошад, ки имкон медиҳад импулсҳои пуршиддати терагерцро ба вуҷуд оранд. Дар оптикаи квантӣ, эффектҳои ғайрихаттӣ иртиботи квантиро тавассути тайёр кардани табдилдиҳандаҳои басомад ва эквивалентҳои фотонҳои печида осон мекунанд. Илова бар ин, навовариҳои NLO дар парокандакунии Brillouin дар коркарди микроволновка ва конъюгасияи фазаи рӯшноӣ кӯмак карданд. Дар маҷмӯъ, NLO то сарҳадҳои технология ва тадқиқотро дар соҳаҳои гуногун идома медиҳад.

Оптикаи хатӣ ва ғайрихаттӣ ва таъсири онҳо барои технологияҳои пешрафта
Оптика ҳам дар барномаҳои ҳамарӯза ва ҳам дар технологияҳои пешрафта нақши калидӣ мебозад. LO барои бисёре аз системаҳои оптикии маъмул замина фароҳам меорад, дар ҳоле ки NLO инноватсияро дар соҳаҳо ба монанди телекоммуникатсия, микроскопия, технологияи лазерӣ ва биофотоника пеш мебарад. Пешрафтҳои охирин дар NLO, бахусус азбаски онҳо ба маводи дученака марбутанд, аз сабаби татбиқи эҳтимолии саноатӣ ва илмии онҳо таваҷҷӯҳи зиёд пайдо карданд. Олимон инчунин маводҳои муосирро ба монанди нуқтаҳои квантӣ тавассути таҳлили пайдарпайи хосиятҳои хатӣ ва ғайрихаттӣ меомӯзанд. Ҳангоми пешрафти тадқиқот, фаҳмиши якҷояи LO ва NLO барои пешбурди сарҳадҳои технология ва васеъ кардани имкониятҳои илми оптикӣ муҳим аст.