Optika linealaren eta ez linealen optika orokorra
Gaiarekin argiaren elkarrekintza oinarritzat hartuta, optika optiko linealean (lo) eta ez linealik gabeko optika (NLO) bana daiteke. Optika lineala (lo) optiko klasikoen oinarria da, argiaren elkarrekintza linealetan oinarrituz. Aitzitik, ez da optika ez lineala (NLO) argiaren intentsitatea materialaren erantzun optikoarekin zuzenean proportzionala ez denean, batez ere distira handiko baldintzetan, hala nola laserrak.
Optika lineala (lo)
Lo, argiak elkarreragin egiten du gaiarekin intentsitate baxuetan, normalean fotoi bat atomo edo molekula bakoitzeko. Elkarrekintza honek egoera atomiko edo molekularraren distortsio minimoa sortzen du, bere egoera naturalean eta ez-ez aldaez geratzen da. LO oinarrizko printzipioa da eremu elektriko batek eragindako dipola zuzenean proportzionala dela eremuaren indarrarekin. Hori dela eta, LOk superposizioaren eta gehigarritasunaren printzipioak asetzen ditu. Superposizioaren printzipioak dio sistema bat uhin elektromagnetiko anitzek jasaten dutenean, erantzun osoa olatu bakoitzari erantzun indibidualen baturaren berdina dela. Erabakiak era berean erakusten du sistema optiko konplexu baten erantzun orokorra bere elementu indibidualen erantzunak konbinatuz zehaztu daitekeela. LINEALITATEAK LORIA ARGIAREN PORTASUNA etengabea dela esan nahi du intentsitatearen aldaketak izan ahala. Irteera sarrera proportzionala da. Gainera, ez da maiztasunik nahasten, beraz, horrelako sistemak igarotzen duen argiak maiztasuna mantentzen du anplifikazio edo fasearen aldaketaren bat izanez gero. Horren adibideen artean, oinarrizko elementu optikoekin argiaren elkarrekintza da, hala nola lenteak, ispiluak, olatu plakak eta difrakzio-sareak.
Ez-lineala optika (NLO)
NLO argi indartsuari bere erantzunik gabeko erantzunak bereizten zaio, batez ere intentsitate handiko baldintzetan, irteera sarrerako indarrarekin desproportzionatua den. NLOn, fotoi anitzek materialarekin elkarreragiten dute aldi berean, argiaren nahasketa eta errefrakzio indizearen aldaketak eraginez. Lo ez bezala, non portaera argiak koherentea izaten jarraitzen du intentsitatea edozein dela ere, ez diren efektuak nabarmenak dira argi eta garbi argi intentsitateetan. Intentsitate horretan, normalean argi-elkarreraginak arautzen dituzten arauak, hala nola, superposizio printzipioa, ez da jada aplikatuko, eta hutsean berak ere ez da joka dezake. Argiaren eta materikoen arteko elkarreraginean ez-linealtasunak argi-maiztasun desberdinen arteko elkarreragina ahalbidetzen du. Horrez gain, Optiko ez-linealak prozesu parametrikoak biltzen ditu, energia-energia banatuetan banatzen diren maiztasun berriak ekoizteko, anplifikazio parametrikoan eta oszilazioan ikusten den moduan. Beste ezaugarri garrantzitsu bat auto-fasearen modulazioa da, eta bertan olatu arin baten fasea bere intentsitatearen arabera aldatzen da. Komunikazio optikoan paper garrantzitsua betetzen duen eragina.
Argi-materiaren interakzioak optik lineal eta ez linealetan
Lo, argiak material batekin elkarreragiten duenean, materialaren erantzuna argiaren intentsitatearekiko proportzionala da. Aitzitik, NLOk argiaren intentsitateari erantzuten dioten materialak dakartza, baita modu konplexuagoetan ere. Intentsitate handiko argiak material ez lineal bat jotzen duenean, kolore berriak sor ditzake edo argia modu ezohikoetan aldatu. Adibidez, argi gorria argi berde bihur daiteke, materialaren erantzunak aldaketa proportzionala baino gehiago dakartza, maiztasun bikoiztea edo beste elkarrekintza konplexuak izan ditzakeelako. Jokabide horrek material lineal arruntetan ikusten ez diren efektu optiko multzo konplexua da.
Teknika optiko lineal eta ez linealen aplikazioak
LO-k oso erabilitako teknologia optiko ugari eskaintzen ditu, lenteak, ispiluak, olatu plakak eta difrakzio-sareak barne. Esparru sinple eta konputagarria eskaintzen du argi optiko gehienetan argiaren portaera ulertzeko. Fase-aldaketak eta habe zatitzaileak bezalako gailuak lotan erabiltzen dira eta landa eboluzionatu egin da LO zirkuituek protagonismoa lortu duten punturaino. Zirkuitu hauek tresna anitzeko tresna gisa ikusten dira orain, aplikazioekin mikrouhinak eta seinale optiko kuantikoa prozesatzeko eta informatika bioheuristikoen arkitektura gisa. NLO nahiko berria da eta hainbat esparru aldatu ditu aplikazio desberdinen bidez. Telekomunikazioen arloan, zuntz optikoko sistemetan funtsezko eginkizuna du, datuen transmisioaren mugak laserren potentzia handitzen doan heinean. Tresna analitikoek NLOk mikroskopia aurreratuaren bidez, esaterako, mikroskopia konfokala, bereizmen handiko irudiak eskaintzen ditu. NLOk laserrak ere hobetzen ditu laserra berriak garatzea eta propietate optikoak aldatzea ahalbidetuz. Irudi optikoko teknikak ere hobetu ditu farmazia-erabilerarako, bigarren belaunaldiko bigarren belaunaldia eta bi fotoi fluoreszentzia erabiliz metodoak erabiliz. Biofotonikoetan, NLOk ehunen irudi sakona errazten du kalte minimoekin eta kontraste biokimiko askea eskaintzen du. Eremuak Terahertz teknologia aurreratuak ditu, aldi bakarreko Terahertz pultsuak sortzea ahalbidetuz. Optika kuantikoetan, efektu ez linealak komunikazio kuantikoa errazten du maiztasun bihurgailuen prestaketaren bidez eta fotoi baliokideak prestatzearen bidez. Horrez gain, NLOren berrikuntzak Brillouin sakabanatzean mikrouhin prozesamenduarekin eta fase arineko konjugazioarekin lagundu zuen. Orokorrean, NLOk teknologiaren mugak bultzatzen jarraitzen du hainbat diziplinatan zehar.
Optika lineala eta ez lineala eta teknologia aurreratuak dituzten ondorioak
Optikoek funtsezko eginkizuna dute eguneroko aplikazioetan eta teknologia aurreratuetan. Lo sistema optiko arrunt askoren oinarria eskaintzen du, eta NLOk berrikuntza telekomunikazioak, mikroskopia, laser teknologia eta biofotonikoak bezalako arloetan gidatzen du. NLOn egindako azken aurrerapenak, batez ere, bi dimentsiotako materialekin erlazionatzen direnez, arreta handia jaso dute aplikazio industrial eta zientifiko potentzialengatik. Zientzialariek ere material modernoak esploratzen ari dira, hala nola kuantiko puntuak, propietate lineal eta ez linealen azterketa sekuentzialaren bidez. Ikerketa aurrerapen gisa, Lo eta NLO ulertzeko konbinatua kritikoa da teknologiaren mugak bultzatzea eta zientzia optikoaren aukerak zabaltzeko.
Posta: 2012ko azaroaren 11-24