Τα μη γραμμικά οπτικά εφέ συμβαίνουν όταν η απόκριση ενός υλικού σε ένα εφαρμοσμένο φωτεινό πεδίο δεν είναι άμεσα ανάλογη της έντασης του φωτός.

Βασικά των μη γραμμικών οπτικών

Στην γραμμική οπτική, η πόλωση ενός υλικού ανταποκρίνεται αναλογικά στο ηλεκτρικό πεδίο του φωτός. Η μη γραμμική οπτική, ωστόσο, περιλαμβάνει ανταποκρίσεις υψηλότερης τάξης όπου η πόλωση εξαρτάται από το τετράγωνο, τον κύβο ή τις ανώτερες δυνάμεις του ηλεκτρικού πεδίου. Αυτό οδηγεί σε φαινόμενα όπως η αρμονική γενιά, η αυτοσυγκέντρωση και τα οπτικά σωληνόνια.

Πρακτικές Επιπτώσεις

Τα μη γραμμικά εφέ επιτρέπουν τη δημιουργία νέων συχνοτήτων φωτός, οι οποίες είναι ζωτικής σημασίας για τη δημιουργία πηγών λέιζερ σε μήκη κύματος που δεν είναι εύκολα προσβάσιμα διαφορετικά. Επιτρέπουν επίσης τη διαμόρφωση των φωτεινών σημάτων στις οπτικές ίνες, βελτιώνοντας τους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Επιπλέον, τα μη γραμμικά φαινόμενα χρησιμοποιούνται σε τεχνικές ιατρικής απεικόνισης όπως η μικροσκοπία πολυφωτονίων.

Υπολογισμός και μοντελοποίηση

Η ευαισθησία δεύτερης τάξης, χ(2), είναι υπεύθυνη για τη δεύτερη αρμονική γενιά, ενώ η ευαισθησία τρίτης τάξης, χ(3), σχετίζεται με φαινόμενα όπως η αυτοσυγκέντρωση και η ανάμειξη τεσσάρων κυμάτων. Αριθμητικές μέθοδοι, όπως οι προσομοιώσεις χρόνου πεπερασμένων διαφορών (FDTD), χρησιμοποιούνται συχνά για να μοντελοποιήσουν με ακρίβεια αυτές τις επιδράσεις.

Συχνές Μη Γραμμικές Επιδράσεις

  • Δεύτερη αρμονική γενιά
  • Αυτο-αποτύπωση
  • Οπτικά σωληνάρια
  • Ανακάτεμα τεσσάρων τροχών
  • Αυτο-φασική διαμόρφωση