Óptica non llinial

La óptica non llinial (ONL) ye una caña de la óptica. La ONL describe'l comportamientu de les interacciones material-lluz onde'l principiu de superposición nun puede aplicase. Polo xeneral, describir por aciu una respuesta de polarización P ante un campu electromagnéticu Y. Pa poder reparar l'efeutu non llinial (NL) riquir de campos bien intensos (comparables a los campos llétricos intera-atómicos, alredor 10⁸ V/m) como los que se llogren por fontes láser.

Por ello, les primeres observaciones de fenómenos de ONL coinciden cola construcción del primer láser. Por casu, Peter Franken y collaboradores de la Universidá de Michigan reportaron per primer vegada'l fenómenu NL de xeneración de segundu harmónicu ópticu en 1961. Repararon el llogru d'un fexe verde procedente d'una muestra de cuarzu que yera irradiada con lluz infrarroxo, emanada por un láser de rubi.

Carauterístiques

La respuesta óptica non llinial ye bien conocida en dispositivos electrónicos fabricaos con semiconductores. Basta imaxinase un resorte. En ciertu intervalu del so elongación, ésti respuende linealmente al efeuto d'una fuercia, siguiendo la conocida llei de Hooke. El muelle exerz otra fuercia de sentíu contrariu a la que provoca esa elongación. Si esa fuercia sume, el muelle vuelve al so tamañu orixinal. Sicasí, llega'l momentu nel que la fuercia ye tan grande, que'l muelle se deforma permanentemente o inclusive se ruempe. Nesi momentu, el muelle dexa de portase linealmente.

Cuando una señal sinusoidal ye tresferida d'una entrada a una salida d'un elementu non llinial, esta señal dexa de ser sinusoidal y conviértese nuna función compuesta.

Los elementos ópticos tresparentes de normal pórtense como tresmisores lliniales. Asina, cuando una lluz monocromática de baxa intensidá travesar, tresmitir proporcionalmente a la so intensidá. Sicasí, cuando la intensidá de la lluz ye bien grande (e.g. cuando s'emplega un láser), el material empieza a exhibir efeutos ópticos non lliniales.

La xeneración d'harmónicos ópticos ye deseable munches vegaes. Dellos materiales como'l KDP, el ADP, el LiNbO3, el KTP, exhiben l'efeutu non llinial con relativu baxu nivel de irradiación. Los cristales de KDP más grandes del mundu empléguense anguaño nel LLNL nel proyeutu de fusión per confinamientu inercial, por aciu láser. Nesti proyeutu, emplégase un sistema MOPA (Master oscillator power amplifier) de láser Nd-YAG y ND:vidriu trabayando na so llinia fundamental de 1,06 micres. Nel final d'esa cadena hai dellos cristales de KDP d'unos 45 cm de diámetru que tresformen esi fexe infrarroxu nun fexe verde de 532 nm.

Por supuestos la xeneración d'harmónicos nun ye esclusiva de los materiales inorgánicos. Compuestos orgánicos con estructura de azobenceno tamién pueden presentar la xeneración d'harmónicos . Sicasí, estos materiales suelen presentar problemes d'estabilidá térmica, polo que los efeutos ópticos non lliniales perder col tiempu.

Procesos ópticos non lliniales

Ente la gran variedá de fenómenos ópticos non lliniales, pola so relevancia, podemos mentar los siguientes:

Procesos d'entemecíu de frecuencies

• Generación de segundu harmónicu, o doblamiento de frecuencia. Consiste de producir faes láser col doble de frecuencia (la metá del llonxitú d'onda) d'un fai láser orixinal. Asina, dos fotones conformen a nuevu fotón col doble de la frecuencia orixinal.
• Xeneración del tercer harmónicu. Consiste de la xeneración de lluz láser col triple de frecuencia (un terciu del llonxitú d'onda) del fexe orixinal d'escitación: Entós, tres fotones convertir nun únicu foton col triple de frecuencia orixinal.
• Rectificación óptica, ye la xeneración de campos llétricos cuasi-estáticos.

Otros procesos non lliniales

• Efeutu Kerr, tratar de la dependencia del índiz de refraición cola intensidá del fai láser incidente.
• Amplificación Raman
• Absorción muti-fotónica, consiste na absorción simultánea de dos o más fotones, tresfiriendo la so enerxía a un electrón únicu.