Yfirlit yfir línulega ljósfræði og ólínulega ljósfræði
Byggt á víxlverkun ljóss og efnis má skipta ljósfræði í línulega ljósfræði (LO) og ólínulega ljósfræði (NLO). Línuleg ljósfræði (LO) er grunnurinn að klassískri ljósfræði og leggur áherslu á línuleg víxlverkun ljóss. Ólínuleg ljósfræði (NLO) á sér hins vegar stað þegar ljósstyrkur er ekki í beinu hlutfalli við ljósfræðilegt viðbragð efnisins, sérstaklega við aðstæður með mikilli glampa, eins og með leysigeislum.
Línuleg ljósfræði (LO)
Í ljósleiðni (LO) hefur ljós samskipti við efni við lágan styrk, oftast með einni ljóseind á hvert atóm eða sameind. Þessi samskipti leiða til lágmarks röskunar á atóm- eða sameindaástandi og helst í náttúrulegu, ótrufluðu ástandi sínu. Grunnreglan í ljósleiðni er sú að tvípól, sem rafsvið veldur, er í beinu hlutfalli við sviðsstyrkinn. Þess vegna uppfyllir ljósleiðni meginreglurnar um ofursetningu og samlagningu. Ofurlagningarreglan segir að þegar kerfi verður fyrir mörgum rafsegulbylgjum er heildarsvörunin jöfn summu einstakra svörunar við hverri bylgju. Samlagning sýnir á sama hátt að hægt er að ákvarða heildarsvörun flókins ljósfræðilegs kerfis með því að sameina svörun einstakra þátta þess. Línuleiki í ljósleiðni þýðir að hegðun ljóssins er stöðug þegar styrkleikinn breytist - úttakið er í réttu hlutfalli við inntakið. Að auki, í ljósleiðni, er engin tíðniblöndun, þannig að ljósið sem fer í gegnum slíkt kerfi heldur tíðni sinni jafnvel þótt það gangi undir mögnun eða fasabreytingu. Dæmi um ljósleiðni eru samspil ljóss við grunn ljósfræðileg frumefni eins og linsur, spegla, bylgjuplötur og ljósbrotsgrindur.
Ólínuleg ljósfræði (NLO)
Ólínuleg ljósleiðni (NLO) einkennist af ólínulegri svörun við sterku ljósi, sérstaklega við aðstæður með mikla ljósstyrk þar sem úttakið er óhóflegt miðað við inntaksstyrkinn. Í NLO hafa margar ljóseindir samskipti við efnið á sama tíma, sem leiðir til blöndunar ljóss og breytinga á ljósbrotsstuðli. Ólíkt LO, þar sem hegðun ljóss helst stöðug óháð styrkleika, verða ólínuleg áhrif aðeins augljós við mikinn ljósstyrk. Við þennan styrkleika gilda ekki lengur reglurnar sem venjulega stjórna ljósvíxlverkun, svo sem ofursetningarreglan, og jafnvel tómarúmið sjálft getur hagað sér ólínulega. Ólínuleiki í víxlverkuninni milli ljóss og efnis gerir kleift að hafa samskipti milli mismunandi ljóstíðna, sem leiðir til fyrirbæra eins og samhljómsmyndunar og summu- og mismunartíðnimyndunar. Að auki felur ólínuleg ljósfræði í sér breytubundnar ferla þar sem ljósorka er endurdreifð til að framleiða nýjar tíðnir, eins og sést í breytubundinni mögnun og sveiflum. Annar mikilvægur eiginleiki er sjálfsfasamótun, þar sem fasa ljósbylgju er breytt með eigin styrkleika - áhrif sem gegna lykilhlutverki í ljósfræðilegum samskiptum.
Ljós-efnis víxlverkun í línulegri og ólínulegri ljósfræði
Í ólínulegu ljósi (LO), þegar ljós hefur samskipti við efni, er svörun efnisins í réttu hlutfalli við ljósstyrkleika þess. Í ólínulegu ljósi felst hins vegar í efni sem bregðast ekki aðeins við ljósstyrkleika heldur einnig á flóknari hátt. Þegar ljós með miklum styrk lendir á ólínulegu efni getur það framleitt nýja liti eða breytt ljósinu á óvenjulegan hátt. Til dæmis getur rautt ljós breyst í grænt ljós vegna þess að svörun efnisins felur í sér meira en bara hlutfallslega breytingu - hún getur falið í sér tvöföldun tíðni eða aðrar flóknar víxlverkanir. Þessi hegðun leiðir til flókinna sjónrænna áhrifa sem sjást ekki í venjulegum línulegum efnum.
Notkun línulegra og ólínulegra ljósfræðilegra aðferða
LO nær yfir fjölbreytt úrval af víðtækri ljósfræðilegri tækni, þar á meðal linsum, speglunum, bylgjuplötum og dreifingargrindum. Það veitir einfaldan og útreikningshæfan ramma til að skilja hegðun ljóss í flestum ljósfræðilegum kerfum. Tæki eins og fasaskiptir og geislaskiptir eru oft notuð í LO og sviðið hefur þróast þannig að LO-rásir hafa notið vaxandi vinsælda. Þessar rásir eru nú taldar fjölnota verkfæri, með notkun á sviðum eins og örbylgju- og skammtafræðilegri sjónrænni merkjavinnslu og nýjum líffræðilegum tölvuarkitektúrum. NLO er tiltölulega nýtt og hefur breytt ýmsum sviðum með fjölbreyttum notkunarmöguleikum sínum. Á sviði fjarskipta gegnir það lykilhlutverki í ljósleiðarakerfum og hefur áhrif á gagnaflutningsmörk þegar leysigeislaafl eykst. Greiningartæki njóta góðs af NLO í gegnum háþróaðar smásjártækni eins og confocal smásjártækni, sem veitir staðbundna myndgreiningu með mikilli upplausn. NLO bætir einnig leysigeisla með því að gera kleift að þróa nýja leysigeisla og breyta ljósfræðilegum eiginleikum. Það hefur einnig bætt ljósfræðilegar myndgreiningartækni fyrir lyfjafræðilega notkun með því að nota aðferðir eins og annars harmoníska myndun og tveggja ljóseinda flúrljómun. Í lífljósfræði auðveldar NLO djúpmyndgreiningu vefja með lágmarks skemmdum og veitir lífefnafræðilegt skuggaefni án merkingar. Sviðið býr yfir háþróaðri terahertz tækni sem gerir það mögulegt að mynda öfluga eins-tímabils terahertz púlsa. Í skammtafræði auðvelda ólínuleg áhrif skammtafræðileg samskipti með því að útbúa tíðnibreyta og flækjuljóseindajafngildi. Að auki hjálpuðu nýjungar NLO í Brillouin dreifingu við örbylgjuvinnslu og ljósfasa samtengingu. Í heildina heldur NLO áfram að færa mörk tækni og rannsókna á ýmsum sviðum.
Línuleg og ólínuleg ljósfræði og áhrif þeirra á háþróaða tækni
Ljósfræði gegnir lykilhlutverki bæði í daglegum notkun og háþróaðri tækni. Línuleg ljósleiðni (LO) er grunnurinn að mörgum algengum ljóskerfum, en ólínuleg ljósleiðni (NLO) knýr nýsköpun áfram á sviðum eins og fjarskiptum, smásjárskoðun, leysigeislatækni og lífljóstækni. Nýlegar framfarir í ólínulegri ljósleiðni (NLO), sérstaklega hvað varðar tvívíð efni, hafa vakið mikla athygli vegna hugsanlegra iðnaðar- og vísindalegra nota þeirra. Vísindamenn eru einnig að kanna nútíma efni eins og skammtapunkta með raðgreiningu á línulegum og ólínulegum eiginleikum. Þegar rannsóknir þróast er sameiginlegur skilningur á línulegri ljósleiðni (LO) og ólínulegri ljósleiðni (NLO) mikilvægur til að færa tæknimörkin út og auka möguleika ljósfræðinnar.
Birtingartími: 11. nóvember 2024