• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Optyka nieliniowa



    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Encyklopedia PWN – encyklopedia internetowa, oferowana – bezpłatnie i bez konieczności uprzedniej rejestracji – przez Wydawnictwo Naukowe PWN. Encyklopedia zawiera około 122 tysiące haseł i 5 tysięcy ilustracji.Theodore Harold Maiman (ur. 11 lipca 1927 w Los Angeles, zm. 5 maja 2007 w Vancouver) – amerykański fizyk. W 1960 skonstruował laser rubinowy - pierwszy działający laser (patent nr 3,353,115).
    Struktura kryształu KTP (fosforanu tytanylu potasu), widziana wzdłuż osi b. KTP wykorzystywany jest do generacji drugiej harmonicznej

    Optyka nieliniowa (ang. Nonlinear optics, NLO) – gałąź optyki opisująca zachowanie światła w ośrodkach nieliniowych, czyli takich, w których polaryzacja dielektryczna odpowiada nieliniowo na pole elektryczne światła. Ta nieliniowość jest na ogół obserwowana przy bardzo dużych intensywnościach światła (porównywalnych do kwadratu amplitudy pola elektrycznego w atomie będącego rzędu 10 V/m) uzyskiwanych w laserach. Powyżej limitu Schwingera należy się spodziewać, że sama próżnia staje się ośrodkiem nieliniowym. W nieliniowej optyce przestaje obowiązywać zasada superpozycji.

    Polaryzacja dielektryka (również: polaryzacja dielektryczna) – zjawisko polegające na utworzeniu dipoli elektrycznych lub orientacji już istniejących dipoli w reakcji na przyłożone pole elektryczne. W wyniku polaryzacji w dielektryku powstaje wewnętrzne pole elektryczne, które częściowo równoważy przyłożone zewnętrzne pole.Wektor Poyntinga – wektor określający powierzchniową gęstość strumienia mocy przenoszonej przez pole elektromagnetyczne.

    Optyka nieliniowa pozostawała nieodkryta do roku 1961, kiedy Peter Franken ze współpracownikami z University of Michigan zaobserwował generację drugiej harmonicznej (wkrótce po skonstruowaniu przez Theodore’a Harolda Maimana pierwszego lasera). Jednakże część nieliniowych efektów została odkryta przed wynalezieniem lasera. Podstawy teoretyczne wielu nieliniowych procesów zostały po raz pierwszy opisane w monografii Bloembergena „Nonlinear Optics”.

    Równanie różniczkowe zwyczajne to równanie, w którym występują stałe, funkcje niewiadome oraz pochodne funkcji niewiadomych. W równaniach różniczkowych zwyczajnych funkcje niewiadome zależą od jednej zmiennej niezależnej.Absorpcja – w optyce proces pochłaniania energii fali elektromagnetycznej przez substancję. Natężenie światła wiązki przechodzącej przez substancję ulega zmniejszeniu nie tylko w wyniku absorpcji, lecz również na skutek rozpraszania światła. O ile jednak promieniowanie rozproszone opuszcza ciało, to część zaabsorbowana zanika powodując wzrost energii wewnętrznej tego ciała.

    Nieliniowe procesy optyczne[ | edytuj kod]

    Optyka nieliniowa wyjaśnia nieliniową odpowiedź takich właściwości jak częstotliwość, polaryzacja, faza lub droga optyczna padającego światła. Takie nieliniowe oddziaływania generują szeroką gamę zjawisk optycznych:

    Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.Efektem Pockelsa nazywa się liniowy efekt elektrooptyczny, czyli inaczej mówiąc dwójłomność wymuszoną. Zjawisko polega na zmianie współczynnika załamania światła proporcjonalnie do zewnętrznego pola elektrycznego.

    Mieszanie częstości[ | edytuj kod]

  • Generacja drugiej harmonicznej (SHG od ang. Second-Harmonic Generation), czyli podwajanie częstości, generacja światła o podwójnej częstotliwości (połowa długości fali), dwa fotony są zamieniane na pojedynczy foton o dwukrotnej częstotliwości.
  • Generacja trzeciej harmonicznej (THG od ang. Third-Harmonic Generation), generacja światła o potrójnej częstotliwości (jedna trzecia długości fali), trzy fotony są zamieniane na pojedynczy foton o trzykrotnej częstotliwości.
  • Generacja wysokiej harmonicznej (HHG od ang. High-Harmonic Generation), generacja światła o częstotliwościach wiele większych od oryginalnej (zwykle od 100 do 1000 razy większej).
  • Generacja częstości sumacyjnej (SFG od ang. Sum-Frequency Generation), generacja światła o częstotliwości będącej sumą częstotliwości fotonów wyjściowych (generacja harmonicznych stanowi przypadek szczególny).
  • Generacja częstości różnicowej (DFG od ang. Difference-Frequency Generation), generacja światła o częstotliwości będącej różnicą częstotliwości fotonów wyjściowych o różnych częstotliwościach.
  • Optyczne parametryczne wzmocnienie (OPA od ang. Optical Parametric Amplification), wzmocnienie sygnału wejściowego w obecności fali pompującej o wyższej częstotliwości z jednoczesnym wygenerowaniem ubocznej fali, tzw. idler, co może być rozpatrywane jako generacja częstości różnicowej.
  • Optyczna parametryczna oscylacja (OPO od ang. Optical Parametric Oscillation), generacja sygnału i idlera z wykorzystaniem parametrycznego wzmacniacza w rezonatorze (bez sygnału wejściowego).
  • Optyczna parametryczna generacja (OPG od ang. Optical Parametric Generation), jak parametryczna oscylacja, ale bez rezonatora – zamiast tego wykorzystuje duże wzmocnienie samego materiału.
  • Spontaniczna parametryczna konwersja w dół (SPDC od ang. Spontaneous Parametric Down-Conversion), wzmocnienie fluktuacji próżni w zakresie małego wzmocnienia.
  • Prostowanie optyczne (OR od ang. Optical Rectification), generacja quasistatycznych pól elektrycznych.
  • Nieliniowe oddziaływanie światła z materią w postaci swobodnych elektronów lub plazmy.
  • Inne procesy nieliniowe[ | edytuj kod]

  • Optyczny efekt Kerra, współczynnik załamania światła zależny od natężenia (efekt opisywany przez ).
  • Samoogniskowanie (ang. self-focusing), efekt wywołany optycznym efektem Kerra (i być może nieliniowościami wyższego rzędu) spowodowanym przestrzenną zmiennością współczynnika załamania światła w wyniku przestrzennej zmienności intensywności światła.
  • Synchronizacja modów soczewką Kerra (ang. Kerr-lens mode-locking, KLM), wykorzystanie samoogniskowania jako mechanizmu synchronizacji modów lasera.
  • Samomodulacja fazy (ang. Self-phase modulation, SPM), efekt wywołany optycznym efektem Kerra (i być może nieliniowościami wyższego rzędu) spowodowanym czasową zmiennością współczynnika załamania światła w wyniku czasowej zmienności intensywności światła.
  • Solitony optyczne, impulsy czasowe (s. czasowe) i/lub mody przestrzenne światła (s. przestrzenne) niezmienne w trakcie propagacji w wyniku równowagi pomiędzy dyspersją a efektem Kerra (np. samomodulacja fazy dla s. czasowych, samoogniskowanie dla s. przestrzennych).
  • Skrośna modulacja fazy (ang. Cross-phase modulation, XPM), modulacja fazy jednej fali przez drugą w wyniku optycznego efektu Kerra.
  • Mieszanie czterofalowe (ang. Four-wave Mixing, FWM), może powstawać w wyniku innych nieliniowości.
  • Generacja polaryzacji prostopadłej (ang. Cross-polarized wave generation, XPW), efekt opisywany przez w którym polaryzacja fali generowanej jest prostopadła do polaryzacji fali wejściowej.
  • Niestabilność modulacyjna.
  • Wzmocnienie Ramana.
  • Optyczna koniugacja fazowa.
  • Wymuszone rozpraszanie Brillouina, oddziaływanie fotonów z fononami akustycznymi.
  • Absorpcja wielofotonowa, jednoczesna absorpcja dwóch lub więcej fotonów przekazujących energię pojedynczemu elektronowi.
  • Wielokrotna fotojonizacja, prawie równoczesne wybijanie przez pojedynczy foton wielu związanych elektronów.
  • Chaos w systemach optycznych.
  • Procesy powiązane[ | edytuj kod]

    W tych procesach ośrodek posiada odpowiedź liniową na pole elektryczne światła, ale właściwości tego ośrodka są zmienione w wyniku innych czynników:

    Fala akustyczna – rozchodzące się w ośrodku zaburzenie gęstości (i ciśnienia) w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą drgania cząsteczek ośrodka. Ośrodki, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zgęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia.Scientific American – najstarszy amerykański miesięcznik popularnonaukowy wydawany od 28 sierpnia 1845 roku. Jego celem jest propagacja najnowszych osiągnięć technicznych i naukowych poza wąskie środowisko naukowców i popularyzacja wśród szerokiej publiczności.
  • Efekt Pockelsa, współczynnik załamania światła jest zmieniony przez statyczne pole elektryczne; efekt wykorzystywany w modulatorach elektrooptycznych.
  • Akustooptyka, współczynnik załamania światła jest zmieniony przez fale akustyczne (ultradźwięki); efekt wykorzystywany m.in. w modulatorach akustooptycznych.
  • Rozpraszanie Ramana, oddziaływanie fotonów z fononami optycznymi.
  • Procesy parametryczne[ | edytuj kod]

    Efekty nieliniowe dzieli się na dwie kategorie efektów: parametryczne i nieparametryczne. Nieliniowość parametryczna jest oddziaływaniem, w którym stan kwantowy materiału nieliniowego nie ulega zmianie w wyniku oddziaływania z polem optycznym. W związku z tym procesy te są „natychmiastowe”. Energia i pęd pola optycznego są zachowane, więc dopasowanie fazowe staje się aspektem ważnym i zależnym od polaryzacji.

    Zjawisko Kerra – odkryte w 1875 przez Johna Kerra, szkockiego fizyka, polegające na pojawianiu się dwójłomności dla substancji, które w normalnych warunkach jej nie wykazują, wymuszonej polem elektrycznym. Zjawisko to bywa nazywane kwadratowym elektrooptycznym zjawiskiem Kerra (dla odróżnienia od efektu magnetooptycznego badanego również przez Kerra).Wzór Taylora – przedstawienie funkcji (n+1)-razy różniczkowalnej za pomocą wielomianu zależnego od kolejnych jej pochodnych oraz dostatecznie małej reszty. Twierdzenia mówiące o możliwości takiego przedstawiania pewnych funkcji (nawet dość abstrakcyjnych przestrzeni) noszą zbiorczą nazwę twierdzeń Taylora od nazwiska angielskiego matematyka Brooka Taylora, który opublikował pracę na temat lokalnego przybliżania funkcji rzeczywistych w podany niżej sposób. Ta własność funkcji różniczkowalnych znana była już przed Taylorem – w 1671 odkrył ją James Gregory. W przypadku funkcji nieskończenie wiele razy różniczkowalnych, przedstawienie oparte na tej własności może przyjąć postać szeregu zwanego szeregiem Taylora. Poniżej podane jest uogólnione twierdzenie Taylora dla funkcji o wartościach w dowolnych przestrzeniach unormowanych – w szczególności jest więc ono prawdziwe dla funkcji o wartościach rzeczywistych czy wektorowych.

    Teoria[ | edytuj kod]

    Parametryczne i „natychmiastowe” (tj. takie, w których materiał jest bezstratny i bezdyspersyjny – zob. relacje Kramersa-Kroniga) nieliniowe zjawiska optyczne, w których pola optyczne nie są zbyt duże, mogą być opisywane za pomocą szeregu Taylora polaryzacji (moment dipolowy na jednostkę objętości) w chwili względem pola elektrycznego

    Częstotliwość (częstość) – wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.Ładunek swobodny – ładunek elektryczny wewnątrz przewodnika, mający możliwość przemieszczania się w nim swobodnie.

    gdzie współczynniki -tego rzędu podatnościami elektrycznymi ośrodka, a ich obecność jest ogólnie określana jako nieliniowość n-tego rzędu. Należy podkreślić, że polaryzacja i pole elektryczne są tu rozpatrywane dla uproszczenia jako wielkości skalarne. W ogólności jest tensorem rzędu opisującym zależną od polaryzacji naturę oddziaływania parametrycznego i symetrie (lub jej brak) w nieliniowym optycznie materiale.

    Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla przeszkód, które mają dowolną wielkość, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali.W matematyce i fizyce soliton to samopodtrzymująca się odosobniona fala wywołana przez efekty nieliniowe występujące w materiale, w którym fala ta się rozchodzi. Solitony towarzyszą wielu zjawiskom fizycznym; pojawiają się też jako rozwiązania nieliniowych cząstkowych równań różniczkowych.

    Równanie falowe materiału nieliniowego optycznie[ | edytuj kod]

    Równanie falowe jest punktem centralnym rozważań nt. fal elektromagnetycznych. Zaczynając od równań Maxwella w jednorodnej przestrzeni niezawierającej swobodnych ładunków, można pokazać, że

    gdzie jest nieliniowym członem wyrażenia na polaryzację dielektryczną a jest współczynnikiem załamania światła, który pochodzi od liniowego członu polaryzacji

    Boran baru, Ba(BO2)2 – nieorganiczny związek chemiczny, sól barowa kwasu metaborowego. Występuje w postaci hydratów lub odwodnionej, jako biały proszek lub bezbarwne kryształy. Jest bezzapachowy i niepalny. Kryształy bezwodne występują w wysokotemperaturowej fazie α i w fazie niskotemperaturowej β; obie fazy są dwójłomne. Jest materiałem nieliniowym optycznie. Pole elektryczne – stan przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne lub zmienne pole magnetyczne. W polu elektrycznym na ładunek elektryczny działa siła elektrostatyczna.

    Wykorzystując wzór Lagrange’a w postaci gradientowej:

    i prawo Gaussa (przy założeniu braku swobodnych ładunków, ),

    PMID (ang. PubMed Identifier, PubMed Unique Identifier) – unikatowy identyfikator przypisany do każdego artykułu naukowego bazy PubMed.Skrośna modulacja fazy - z angielskiego Cross Phase Modulation (XPM) jest nieliniowym efektem zachodzącym w transmisji optycznej, w której jedna długość fali zmienia fazę fali o innej długości poprzez optyczny Efekt Kerra.

    można uzyskać bardziej znaną postać równania falowego:

    Dla ośrodka nieliniowego prawo Gaussa nie implikuje, że tożsamość

    Promień nadzwyczajny – w kryształach dwójłomnych jest to jeden z dwu promieni powstałych z rozdzielenia promienia światła padającego na taki kryształ. Charakteryzuje się anizotropią prędkości rozchodzenia się w krysztale (prędkość ta zależy od kierunku). Nie spełnia on prawa Snelliusa (np. może zmieniać kierunek nawet wówczas gdy światło pada prostopadle do powierzchni kryształu). Nie musi on leżeć w jednej płaszczyźnie z promieniem padającym (zob. płaszczyzna padania światła). Polaryzacja tego promienia jest równoległa do płaszczyzny głównej (płaszczyzny przechodzącej przez dany promień światła i przecinającą go oś optyczną). Promień taki oznacza się symbolem e (ang. extraordinary), ponieważ ma inne właściwości w porównaniu z promieniem zwyczajnym, który spełnia prawo Snelliusa.Próżnia – w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce, technice oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni ma zupełnie odmienne konotacje.

    jest prawdziwa w ogólności, nawet w ośrodkach izotropowych. Jednakże nawet gdy wyraz ten nie jest dokładnie równy 0, często jest zaniedbywalnie mały i w praktyce zwykle ignorowany, co pozwala uzyskać standardowe nieliniowe równanie falowe w postaci:

    Sprzężenie zespolone – jednoargumentowe działanie algebraiczne określone na liczbach zespolonych polegające na zmianie znaku części urojonej danej liczby zespolonej.Wektor falowy – wektor oznaczany k → {displaystyle {overrightarrow {k}}} , wskazujący kierunek rozchodzenia się fali i zwrot promienia fali. Wartość wektora falowego k {displaystyle k} , to liczba falowa:

    Nieliniowość jako proces mieszania częstości[ | edytuj kod]

    Nieliniowe równanie falowe jest równaniem różniczkowym niejednorodnym. Ogólne rozwiązanie pochodzi z badania równań różniczkowych zwyczajnych i można je uzyskać za pomocą funkcji Greena. Fizycznie zwykła fala elektromagnetyczna stanowi rozwiązanie jednorodnej części równania falowego:

    Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców. Journal of the American Chemical Society (skrót oficjalny J. Am. Chem. Soc., popularnie używa się także skrótu JACS) - recenzowane czasopismo naukowe zawierające artykuły dotyczące badań z każdej dziedziny chemii. Wydawane jest od 1879 roku przez American Chemical Society. Czasopismo to w swojej historii pochłonęło dwa inne czasopisma naukowe: Journal of Analytical and Applied Chemistry w lipcu 1893 oraz American Chemical Journal w styczniu 1914. Zgodnie z danymi Instytutu Filadelfijskiego, JACS jest najczęściej cytowanym czasopismem ogólnochemicznym drukującym artykuły źródłowe. Jego impact factor wynosił w 2012 10,677.

    a część niejednorodna

    Pole elektromagnetyczne – pole fizyczne, stan przestrzeni, w której na obiekt fizyczny mający ładunek elektryczny działają siły o naturze elektromagnetycznej. Pole elektromagnetyczne jest układem dwóch pól: pola elektrycznego i pola magnetycznego. Pola te są wzajemnie związane, a postrzeganie ich zależy też od obserwatora, wzajemną relację pól opisują równania Maxwella. Własności pola elektromagnetycznego, jego oddziaływanie z materią bada dział fizyki zwany elektrodynamiką. W mechanice kwantowej pole elektromagnetyczne jest postrzegane jako wirtualne fotony.Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku.

    działa jako źródło fal elektromagnetycznych. Jednym ze skutków powyższego jest nieliniowe oddziaływanie skutkujące w mieszaniu energii lub sprzężeniu różnych częstości, które często nazywa się „mieszaniem częstości”.

    Mod (łac. modus – rodzaj, sposób) w ruchu falowym oznacza rodzaj drgania, czyli fali stojącej (charakteryzowanej przez długość fali) wzbudzanej w rezonatorze, jeśli rezonator pobudzany jest do drgań przez fale z pewnego zakresu długości. W zależności od kształtu rezonatora jego wzbudzenia mogą byćNicolaas Bloembergen (ur. 11 marca 1920 w Dordrechcie) - amerykański fizyk holenderskiego pochodzenia, laureat Nagrody Nobla.

    W ogólności nieliniowość -tego rzędu będzie prowadziła do mieszania -falowego. Przykładowo, jeżeli rozpatrzymy wyłącznie nieliniowość drugiego rzędu (mieszanie trzyfalowe), polaryzacja przyjmie postać

    Dwójłomność – zdolność ośrodków optycznych do podwójnego załamywania światła (rozdwojenia promienia świetlnego). Substancje, dla których zjawisko zachodzi nazywamy substancjami dwójłomnymi.Interferencja (łac. inter – między + ferre – nieść) – zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali (wzmocnienia i wygaszenia) w wyniku nakładania się (superpozycji fal) dwóch lub więcej fal. Warunkiem trwałej interferencji fal jest ich spójność, czyli korelacja faz i częstotliwości.

    Jeżeli założymy, że składa się z dwóch członów o częstościach i to możemy zapisać jako

    Pulsacja (częstość kołowa, częstość kątowa) - wielkość określająca, jak szybko powtarza się zjawisko okresowe. Pulsacja jest powiązana z częstotliwością (f) i okresem (T) poprzez następującą zależność:Czas rzeczywisty – termin często używany w celu wyróżnienia przypadków zgłoszenia, przedstawienia, raportowania oraz reakcji na zdarzenia w tej samej ilości, a czasami również w tym samym czasie, w jakim mają one miejsce. Dzięki temu podmiot nie musi kompresować opisów tych zdarzeń ani opóźniać wysłania raportu lub reakcji. Termin znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach i jest dosyć nienormowanym określeniem. Jeśli istnieje sieć działająca z prędkością 1 kbit/s, a zaprojektowany system daje nam wydajność o prędkości większej niż 1 kbit/s, to w związku z tą siecią będzie to system czasu rzeczywistego.

    i korzystając ze wzoru Eulera, przekształcić do postaci eksponencjalnej:

    Fala płaska - jest to fala, której powierzchnie falowe (powierzchnie o jednakowej fazie) tworzą równoległe do siebie linie proste, gdy fala rozchodzi się po powierzchni, i płaszczyzny, gdy rozchodzi się w przestrzeni trójwymiarowej.Funkcja Greena, propagator - funkcja stanowiąca jądro operatora całkowego, będącego odwrotnym do operatora różniczkowego w zwyczajnym bądź cząstkowym równaniu różniczkowym wraz z warunkami początkowymi lub brzegowymi.

    gdzie „c.c.” oznacza sprzężenie zespolone. Wstawiając powyższe do wyrażenia na uzyskujemy

    Dyspersja w optyce – zależność współczynnika załamania ośrodka od częstotliwości fali świetlnej. Jednym ze skutków dyspersji jest to, że wiązki światła o różnych barwach, padające na granicę ośrodków pod kątem różnym od zera, załamują się pod różnymi kątami. Efekt ten można zaobserwować, gdy światło białe pada na pryzmat i ulega rozszczepieniu na barwy tęczy.Stan kwantowy — informacja o układzie kwantowym pozwalająca przewidzieć prawdopodobieństwa wyników wszystkich pomiarów, jakie można na tym układzie wykonać. Stan kwantowy jest jednym z podstawowych pojęć mechaniki kwantowej.

    które zawiera częstości składowe przy oraz 0. Te procesy mieszanie trzech fal odpowiadają kolejno efektom znanym jako generacja drugiej harmonicznej, generacja częstości sumacyjnej, generacja częstości różnicowej i prostowanie optyczne.

    Faza fali – faza drgań punktu ośrodka, w którym rozchodzi się fala. Faza określa, w której części okresu fali znajduje się punkt fali.Helowce (gazy szlachetne) – pierwiastki chemiczne ostatniej, 18 (dawn. 0 lub VIII głównej) grupy układu okresowego. Do pierwiastków tych zalicza się: hel, neon, argon, krypton, ksenon, radon. Prawdopodobnie gazem szlachetnym jest również syntetyczny pierwiastek ununoctium.

    Dopasowanie fazowe[ | edytuj kod]

    Większość przezroczystych materiałów, jak pokazane tutaj szkło borowo-krzemowe BK7, posiada normalną dyspersję: współczynnik załamania zmniejsza się monotonicznie w funkcji długości fali (lub zwiększa w funkcji częstości). To czyni dopasowanie fazowe niemożliwym w większości procesów mieszania częstości. Na przykład w SHG nie ma jednoczesnego rozwiązania równań: oraz w tych materiałach. Materiały dwójłomne unikają tego problemu przez dwa różne współczynniki załamania jednocześnie.

    Powyższe wyprowadzenie pomija zależność pól elektrycznych od położenia. Typowo pola elektryczne propagujących fal są zapisywane jako:

    Prawo Coulomba – jedno z podstawowych praw fizyki, opisujące siłę oddziaływania elektrostatycznego ładunków elektrycznych. Zostało opublikowane w 1785 przez francuskiego fizyka Charlesa Coulomba.Podatność elektryczna, podatność dielektryczna – wielkość fizyczna określająca zdolność polaryzacji dielektryka pod wpływem pola elektrycznego.

    w położeniu z wektorem falowym gdzie jest szybkością światła w próżni, a to współczynnik załamania ośrodka przy częstości Teraz więc polaryzacja drugiego rzędu przy kątowej częstości wynosi

    Prawo Gaussa dla elektryczności w fizyce, zwane również twierdzeniem Gaussa, to prawo wiążące pole elektryczne z jego źródłem, czyli ładunkiem elektrycznym. Natężenie pola elektrycznego jest polem wektorowym i spełnia twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego:Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku (pewnym ośrodku odniesienia). Dokładniej jest on równy stosunkowi prędkości fazowej fali w ośrodku odniesienia do prędkości fazowej fali w danym ośrodku

    W każdym położeniu wewnątrz nieliniowego ośrodka oscylująca polaryzacja drugiego rzędu pulsuje z częstością kątową i odpowiednim wektorem falowym Interferencja z polami elektrycznymi początkowymi jest konstruktywna i intensywna przy częstości tylko wtedy, gdy

    Biblioteka Narodowa Francji (fr. Bibliothèque nationale de France, BnF) – francuska biblioteka narodowa, znajdująca się w Paryżu. Przewidziana jest jako repozytorium dla wszystkich materiałów bibliotecznych, wydawanych we Francji. Obecnym dyrektorem Biblioteki jest Bruno Racine.Światła odblaskowe albo szkła odblaskowe – specyficzny rodzaj wyposażenia pojazdów w postaci zestawu specjalnie ukształtowanych miniaturowych zwierciadeł, niekiedy w połączeniu z zestawem małych soczewek, które po oświetleniu – w nocy – reflektorami (np. samochodowymi) jasno świecą światłem odbitym.

    To równanie jest znane jako warunek dopasowania fazowego. Na ogół mieszanie trzech częstości wykonuje się w krysztale dwójłomnym, gdzie współczynnik załamania zależy od polaryzacji i kierunku przechodzenia światła. Polaryzacja i ustawienie kryształu są tak dobierane, aby warunek dopasowania fazowego został spełniony. Taka technika dopasowania fazowego nazywa się dostrajaniem kątowym (ang. angle tuning). Kryształ dwójłomny posiada trzy osie, jedna lub dwie z których posiadają inny współczynnik załamania niż pozostałe. Na przykład w kryształach jednoosiowych istnieje jedna wyróżniona oś zwana osią nadzwyczajną (ang. extraordinary axis) oznaczana jako i dwie osie zwyczajne (ang. ordinary axis) oznaczane jako Istnieje kilka schematów wybierania polaryzacji dla tego typu kryształu. Jeżeli promień sygnałowy i promień idler posiadają tę samą polaryzację, wtedy mamy do czynienia z dopasowaniem fazowym typu I (pierwszego), a jeżeli polaryzacje są prostopadłe mówi się o dopasowaniu fazowym typu II. Istnieją jednak również inne konwencje nazewnictwa związane z tym, która częstotliwość ma jaką polaryzację względem wyróżnionej osi kryształu. Zostały one wymienione w tabeli, z założeniem, że częstość sygnału jest większa niż częstość idlera.

    Wzór Eulera – wzór analizy zespolonej wiążący funkcje trygonometryczne z zespoloną funkcją wykładniczą określany nazwiskiem Leonharda Eulera.Wymuszone rozpraszanie Brillouina – zjawisko polegające na oddziaływaniu fal świetlnych i dźwiękowych w światłowodzie. Powoduje przemianę częstotliwości i odwrócenie kierunku rozchodzenia się fali świetlnej. Padająca fala świetlna zamieniana jest na falę Stokesa o większej długości, jednocześnie wzbudzany jest foton akustyczny. Mechanizm jest wiec dosyć podobny do wymuszonego rozpraszania Ramana.

    Większość popularnych kryształów nieliniowych jest ujemnych jednoosiowych, czyli posiadają jedną oś o mniejszym współczynniku załamania niż osie W tych kryształach zwykle dopasowania fazowe typu I i II są najodpowiedniejsze. W kryształach dodatnich jednoosiowych dopasowania fazowe typu VII i VIII są bardziej odpowiednie. Typy II i III są w zasadzie równoważne, z tą różnicą, że nazwy „sygnał” i „idler” są zamieniane miejscami, gdy sygnał ma mniejszą częstotliwość niż idler. Z tego powodu czasem określa się takie typy dopasowania fazowego mianem IIA i IIB. Typy od V do VIII są rzadziej spotykane niż typy I, II i ich odmiany.

    Równania Maxwella – cztery podstawowe równania elektrodynamiki klasycznej zebrane i rozwinięte przez Jamesa Clerka Maxwella. Opisują one właściwości pola elektrycznego i magnetycznego oraz zależności między tymi polami.Teoria Borna-Infelda jest nielinowym uogólnieniem elektromagnetyzmu. Relatywistyczna gęstość lagranżjanu w tej teorii ma postać:

    Jednym z niepożądanych efektów dostrojenia kątowego jest to, że wiązki biorące udział w tym procesie nie poruszają się w tej samej linii. Jest to związane z tym, że promień nadzwyczajny posiada wektor Poyntinga nierównoległy do wektora falowego. To prowadzi od rozejścia się wiązek i ogranicza wydajność nieliniowej konwersji. Inne dwie metody dopasowania fazowego pozwalają uniknąć rozejścia wiązek przez wymuszenie propagacji w kierunku prostopadłym do osi kryształu dla wszystkich częstości Te metody określa się mianem dostrajania temperaturowego oraz quasidopasowania fazowego.

    Symetria – rodzaj symetrii, której podlegają przestrzeń, pola kwantowe, równania pola, lagranżjany, hamiltoniany itp. Symetrie są obecnie podstawowym narzędziem fizyki: z ich istnienia można wywnioskować zasady zachowania (twierdzenie Noether) oraz wszystkie własności cząstek elementarnych, takie jak ładunki, masy i oddziaływania, w których uczestniczą. Jeżeli jakiejś własności nie można wyprowadzić z zasad symetrii, tylko trzeba ją postulować arbitralnie, to teorię taką uznajemy za niekompletną.Teoria perturbacji (nazywana też rachunkiem zaburzeń) jest zbiorem metod matematycznych, które są używane do znalezienia przybliżonego rozwiązania problemu, który nie może być rozwiązany w sposób ścisły, dostarczając bezpośrednie rozwiązanie problemu. Teoria perturbacji może być zastosowana do rozwiązania problemu, gdy można go przedstawić jako część dającą bezpośrednie rozwiązanie i stosunkowo mały człon zaburzający.

    Dostrajanie temperaturowe stosuje się, gdy częstotliwość pompująca (laser) ma polaryzację prostopadłą do polaryzacji sygnału i idlera. W niektórych kryształach dwójłomnych, w szczególności w przypadku niobanu litu, zależność temperaturowa dwójłomności jest bardzo duża. Kontrolując temperaturę kryształu, można uzyskać warunki dopasowania fazowego.

    Efekt Ramana (zjawisko Ramana, rozpraszanie kombinacyjne, rozpraszanie ramanowskie) - nieelastyczne rozpraszanie fotonów przez substancje. Polega ono na tym, że przy rozproszeniu wiązki światła w widmie rozproszonym występują, obok fotonów o takiej samej energii (rozpraszanie Rayleigha) fotony (około 1 na 10) o zmienionej energii. Powoduje to powstanie w widmie, obok pasma Rayleigha o takiej samej częstotliwości jak światło padające, tak zwanych pasm stokesowskich i antystokesowskich o odpowiednio zmniejszonej i zwiększonej częstotliwości, symetrycznie położonych po obu stronach pasma Rayleigha. Są one na ogół około 1000 razy słabsze od pasma Rayleigha, a ich liczba i położenie zależy od budowy cząsteczek rozpraszających.Optoelektronika to dziedzina techniki, która wykorzystuje specyficzne właściwości światła w celu pozyskiwania, gromadzenia, przesyłania, obróbki i prezentacji informacji. Optoelektronika zajmuje sie także konstrukcją i zastosowaniem urządzeń i aparatów do emisji i detekcji światła. Zastosowania obejmują różne dziedziny techniki, a także medycyny. Światło cechuje bardzo wysoka częstotliwość (kilkaset THz), zaś długości fal z obszaru widzialnego (VIS) znajdują się w zakresie od 380 nm do 780 nm. Ta akurat cecha przyczynia się do szybkości transferu (szerokość pasma).

    W quasidopasowaniu fazowym częstości nie pozostają na stałe w fazie względem siebie. Zamiast tego oś kryształu dwójłomnego jest odwracana w regularnych odstępach Λ, zwykle 15 mikrometrów, tworząc kryształ fotoniczny. Skutkuje to odwróceniem nieliniowej podatności elektrycznej i w konsekwencji wstecznym przesunięciem fazy odpowiedzi polaryzacyjnej kryształu względem wiązki pompującej. Pozwala to na dodatni wypadkowy przepływ energii wiązki pompującej do sygnału oraz idlera. W przypadku tej metody sam kryształ zapewnia dodatkowy wektor falowy (i tym samym pęd) do spełnienia warunku dopasowania fazowego. Quasidopasowanie fazowe uzyskiwane w siatkach dyfrakcyjnych o liniowo zmiennym periodzie (ang. chirped grating) generuje szersze pasmo i umożliwia kształtowanie impulsu SHG tak jak dzieje się to w modulatorze akustooptycznym AOPDF. Generację drugiej harmonicznej wiązki pompującej, samomodulację fazy (umożliwiona przez procesy nieliniowe drugiego rzędu) wiązki sygnałowej oraz optyczne parametryczne wzmocnienie (OPA) można połączyć w jednym układzie scalonym.

    Holografia (z gr. holos = całość, grapho = piszę) – dział optyki zajmujący się technikami uzyskiwania obrazów przestrzennych (trójwymiarowych) metodą rekonstrukcji fali (głównie światła, ale też np. fal akustycznych). Przez rekonstrukcję fali rozumie się odtworzenie w pewnym obszarze przestrzeni zarówno jej kierunku ruchu, amplitudy, częstotliwości jak i fazy.Koherencja fal (łac. - spójność, spoistość, łączność), czyli spójność fal – właściwość kilku fal wiązana pierwotnie ze zjawiskiem interferencji fal. Uznawano, że fale są spójne, jeśli w wyniku superpozycji fal składowych powstawał stały w czasie obraz interferencyjny. Gdy opracowano metody generowania i detekcji fal o bardzo krótkim czasie trwania problem spójności zaczęto rozpatrywać jako problem statystyczny.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]




    Warto wiedzieć że... beta

    Nature – jedno z najstarszych i najbardziej prestiżowych czasopism naukowych. Ukazuje się jako ilustrowany tygodnik. Zostało założone przez Normana Lockyera. Pierwszy numer ukazał się 4 listopada 1869 roku – poruszone w nim tematy obejmowały m.in. zapylanie kwiatów kwitnących w zimie, spotkanie niemieckich przyrodników i lekarzy w Innsbrucku, stan podróżnika Davida Livingstone’a czy otwarcie Kanału Sueskiego. Aktualnie wydawcą „Nature” jest firma Nature Publishing Group, należąca do brytyjskiego wydawnictwa Macmillan Publishers. Oprócz „Nature” wydaje ona także miesięczniki naukowe, prowadzi serwis internetowy [email protected] oraz serwis rekrutacyjny Nature Jobs.
    DOI (ang. digital object identifier – cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego) – identyfikator dokumentu elektronicznego, który w odróżnieniu od identyfikatorów URL nie zależy od fizycznej lokalizacji dokumentu, lecz jest do niego na stałe przypisany.
    Laser – urządzenie emitujące promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła widzialnego, ultrafioletu lub podczerwieni, wykorzystujące zjawisko emisji wymuszonej. Nazwa jest akronimem od (ang.) Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (zob. laser femtosekundowy).
    Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce. Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje bądź traci elektron, który przemieścił się w polu elektrycznym o różnicy potencjałów równej 1 woltowi:
    Droga optyczna światła to odległość, jaką w próżni przebyłoby światło, złożona z takiej samej ilości długości fal, z jakiej składa się rzeczywista droga światła w ośrodku materialnym. Drogę optyczną wyraża wzór:
    Uniwersytet Michigan (en. University of Michigan) – publiczna, państwowa szkoła wyższa w stanie Michigan, USA. Założony w roku 1817 w Detroit, został przeniesiony do Ann Arbor w 1837.
    Funkcja monotoniczna – funkcja, która zachowuje określony rodzaj porządku zbiorów. Pojęcie powstałe pierwotnie na gruncie analizy zostało uogólnione na gruncie teorii porządku.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.167 sek.