Kev piav qhia txog linear thiab nonlinear optics

Kev piav qhia txog linear optics thiab nonlinear optics

Raws li kev sib cuam tshuam ntawm lub teeb nrog cov khoom, optics tuaj yeem muab faib ua linear optics (LO) thiab nonlinear optics (NLO). Linear optics (LO) yog lub hauv paus ntawm cov optics qub, tsom mus rau kev sib cuam tshuam linear ntawm lub teeb. Qhov sib piv, nonlinear optics (NLO) tshwm sim thaum lub zog ntawm lub teeb tsis ncaj qha rau qhov teb optical ntawm cov khoom, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov xwm txheej siab-glare, xws li lasers.

Kev Pom Kev Ncaj Ncees (LO)
Hauv LO, lub teeb cuam tshuam nrog cov khoom ntawm qhov muaj zog tsawg, feem ntau cuam tshuam nrog ib lub photon rau ib lub atom lossis molecule. Qhov kev sib cuam tshuam no ua rau muaj kev cuam tshuam tsawg kawg nkaus ntawm lub xeev atomic lossis molecular, tseem nyob hauv nws lub xeev ntuj, tsis muaj kev cuam tshuam. Lub hauv paus ntsiab lus hauv LO yog tias lub dipole uas raug tsim los ntawm lub zog hluav taws xob yog ncaj qha rau lub zog teb. Yog li ntawd, LO ua tiav cov ntsiab cai ntawm superposition thiab additivity. Lub hauv paus ntsiab lus superposition hais tias thaum ib lub kaw lus raug ntau lub zog hluav taws xob electromagnetic, tag nrho cov lus teb yog sib npaug rau tag nrho cov lus teb ntawm txhua tus neeg rau txhua lub nthwv dej. Additivity zoo sib xws qhia tau hais tias tag nrho cov lus teb ntawm lub kaw lus optical nyuaj tuaj yeem txiav txim siab los ntawm kev sib xyaw cov lus teb ntawm nws cov ntsiab lus. Linearity hauv LO txhais tau tias tus cwj pwm ntawm lub teeb yog tas li thaum lub zog hloov pauv - qhov tso zis yog proportional rau cov tswv yim. Tsis tas li ntawd, hauv LO, tsis muaj kev sib xyaw zaus, yog li lub teeb hla dhau lub kaw lus zoo li no khaws nws cov zaus txawm tias nws dhau los ntawm kev ua kom loj dua lossis kev hloov kho theem. Piv txwv ntawm LO suav nrog kev sib cuam tshuam ntawm lub teeb nrog cov ntsiab lus kho qhov muag yooj yim xws li lenses, iav, nthwv dej phaj, thiab diffraction gratings.

Nonlinear Optics (NLO)
NLO yog qhov txawv los ntawm nws cov lus teb tsis linear rau lub teeb muaj zog, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov xwm txheej siab uas qhov tso zis tsis sib npaug rau lub zog nkag. Hauv NLO, ntau lub photons cuam tshuam nrog cov khoom siv tib lub sijhawm, ua rau muaj kev sib xyaw ntawm lub teeb thiab kev hloov pauv hauv cov ntsuas refractive. Tsis zoo li hauv LO, qhov twg tus cwj pwm lub teeb tseem nyob ruaj khov tsis hais txog qhov muaj zog, cov teebmeem nonlinear tsuas yog pom tseeb ntawm qhov muaj zog heev. Ntawm qhov muaj zog no, cov cai uas feem ntau tswj hwm kev sib cuam tshuam ntawm lub teeb, xws li lub hauv paus ntsiab lus superposition, tsis siv lawm, thiab txawm tias lub tshuab nqus tsev nws tus kheej kuj tuaj yeem ua nonlinearly. Qhov nonlinearity hauv kev sib cuam tshuam ntawm lub teeb thiab khoom tso cai rau kev sib cuam tshuam ntawm cov zaus sib txawv ntawm lub teeb, ua rau muaj cov xwm txheej xws li kev tsim harmonic, thiab kev sib sau ua ke thiab qhov sib txawv zaus. Tsis tas li ntawd, nonlinear optics suav nrog cov txheej txheem parametric uas lub zog lub teeb tau rov faib dua los tsim cov zaus tshiab, raws li pom hauv parametric amplification thiab oscillation. Lwm qhov tseem ceeb yog tus kheej-theem modulation, uas theem ntawm lub teeb nthwv dej hloov pauv los ntawm nws tus kheej lub zog - ib qho nyhuv uas ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev sib txuas lus optical.

Kev sib cuam tshuam ntawm lub teeb thiab cov khoom hauv linear thiab nonlinear optics
Hauv LO, thaum lub teeb cuam tshuam nrog cov khoom siv, cov lus teb ntawm cov khoom siv yog ncaj qha rau qhov muaj zog ntawm lub teeb. Qhov sib piv, NLO cuam tshuam nrog cov khoom siv uas tsis tsuas yog teb rau qhov muaj zog ntawm lub teeb, tab sis kuj tseem muaj ntau txoj hauv kev nyuaj dua. Thaum lub teeb muaj zog siab ntaus cov khoom siv tsis yog linear, nws tuaj yeem tsim cov xim tshiab lossis hloov lub teeb hauv txoj kev tsis tshua muaj. Piv txwv li, lub teeb liab yuav raug hloov mus rau lub teeb ntsuab vim tias cov khoom siv teb cuam tshuam ntau dua li qhov kev hloov pauv sib piv - nws yuav suav nrog zaus ob npaug lossis lwm yam kev sib cuam tshuam nyuaj. Tus cwj pwm no ua rau muaj cov teebmeem pom kev nyuaj uas tsis pom hauv cov khoom siv linear ib txwm muaj.

Cov kev siv ntawm cov txheej txheem kho qhov muag linear thiab nonlinear
LO npog ntau yam thev naus laus zis siv dav dav, suav nrog cov iav, daim iav, cov phaj nthwv dej, thiab cov diffraction gratings. Nws muab ib lub moj khaum yooj yim thiab suav tau rau kev nkag siab txog tus cwj pwm ntawm lub teeb hauv feem ntau cov kab ke kho qhov muag. Cov khoom siv xws li cov hloov pauv theem thiab cov beam splitters feem ntau siv hauv LO, thiab thaj chaw tau hloov zuj zus mus rau qhov chaw uas LO circuits tau txais kev pom zoo. Cov circuits no tam sim no pom tias yog cov cuab yeej ua haujlwm ntau yam, nrog rau kev siv hauv thaj chaw xws li microwave thiab quantum optical signal processing thiab cov qauv bioheuristic computing architectures tshiab. NLO yog qhov tshiab thiab tau hloov ntau yam teb los ntawm nws cov ntawv thov sib txawv. Hauv thaj chaw ntawm kev sib txuas lus, nws ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv cov kab ke fiber optic, cuam tshuam rau cov kev txwv kev xa cov ntaub ntawv thaum lub zog laser nce ntxiv. Cov cuab yeej analytical tau txais txiaj ntsig los ntawm NLO los ntawm cov txheej txheem microscopy siab heev xws li confocal microscopy, uas muab cov duab siab daws teeb meem, thaj chaw. NLO kuj txhim kho lasers los ntawm kev ua kom muaj kev txhim kho ntawm cov lasers tshiab thiab hloov kho cov khoom kho qhov muag. Nws kuj tau txhim kho cov txheej txheem kho qhov muag rau kev siv tshuaj los ntawm kev siv cov txheej txheem xws li tiam thib ob-harmonic thiab ob-photon fluorescence. Hauv biophotonics, NLO pab txhawb kev thaij duab tob ntawm cov ntaub so ntswg nrog kev puas tsuaj tsawg kawg nkaus thiab muab cov cim qhia dawb biochemical sib piv. Lub teb no muaj cov thev naus laus zis terahertz siab heev, ua rau nws muaj peev xwm tsim cov pulses terahertz ib zaug xwb. Hauv quantum optics, cov teebmeem nonlinear pab txhawb kev sib txuas lus quantum los ntawm kev npaj cov hloov pauv zaus thiab cov photon sib npaug. Tsis tas li ntawd, NLO cov kev tsim kho tshiab hauv Brillouin scattering tau pab nrog kev ua microwave thiab kev sib txuas ntawm lub teeb. Zuag qhia tag nrho, NLO txuas ntxiv thawb cov ciam teb ntawm thev naus laus zis thiab kev tshawb fawb thoob plaws ntau yam kev qhuab qhia.

Cov optics linear thiab nonlinear thiab lawv cov kev cuam tshuam rau cov thev naus laus zis siab heev
Kev siv qhov muag pom kev ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev siv txhua hnub thiab cov thev naus laus zis siab heev. LO muab lub hauv paus rau ntau lub tshuab kho qhov muag, thaum NLO tsav kev tsim kho tshiab hauv cov chaw xws li kev sib txuas lus, microscopy, laser technology, thiab biophotonics. Kev nce qib tsis ntev los no hauv NLO, tshwj xeeb tshaj yog thaum lawv cuam tshuam nrog cov ntaub ntawv ob-seem, tau txais kev saib xyuas ntau vim lawv cov peev xwm kev lag luam thiab kev siv tshuab. Cov kws tshawb fawb kuj tseem tab tom tshawb nrhiav cov ntaub ntawv niaj hnub xws li quantum dots los ntawm kev tshuaj xyuas cov khoom linear thiab nonlinear. Raws li kev tshawb fawb nce qib, kev nkag siab ua ke ntawm LO thiab NLO yog qhov tseem ceeb rau kev thawb cov ciam teb ntawm thev naus laus zis thiab nthuav dav cov peev xwm ntawm kev tshawb fawb kho qhov muag.