रैखिक और nonlinear प्रकाशिकी का अवलोकन

रैखिक प्रकाशिकी और nonlinear प्रकाशिकी का अवलोकन

पदार्थ के साथ प्रकाश की बातचीत के आधार पर, प्रकाशिकी को रैखिक प्रकाशिकी (एलओ) और नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स (एनएलओ) में विभाजित किया जा सकता है। रैखिक प्रकाशिकी (LO) शास्त्रीय प्रकाशिकी की नींव है, जो प्रकाश के रैखिक इंटरैक्शन पर ध्यान केंद्रित करता है। इसके विपरीत, नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स (एनएलओ) तब होता है जब प्रकाश की तीव्रता सामग्री की ऑप्टिकल प्रतिक्रिया के लिए सीधे आनुपातिक नहीं होती है, विशेष रूप से उच्च-ग्लेयर परिस्थितियों में, जैसे कि लेज़रों के तहत।

रेखीय प्रकाशिकी
लो में, प्रकाश कम तीव्रता पर पदार्थ के साथ बातचीत करता है, आमतौर पर एक परमाणु या अणु में एक फोटॉन को शामिल करता है। इस इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप परमाणु या आणविक स्थिति की न्यूनतम विरूपण होता है, जो इसकी प्राकृतिक, अविभाजित अवस्था में शेष है। LO में मूल सिद्धांत यह है कि एक विद्युत क्षेत्र से प्रेरित एक द्विध्रुवीय क्षेत्र की ताकत के लिए सीधे आनुपातिक है। इसलिए, LO सुपरपोजिशन और एडिटिविटी के सिद्धांतों को संतुष्ट करता है। सुपरपोज़िशन सिद्धांत बताता है कि जब एक प्रणाली को कई विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अधीन किया जाता है, तो कुल प्रतिक्रिया प्रत्येक लहर के लिए व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं के योग के बराबर होती है। इसी तरह से पता चलता है कि एक जटिल ऑप्टिकल प्रणाली की समग्र प्रतिक्रिया को उसके व्यक्तिगत तत्वों की प्रतिक्रियाओं को मिलाकर निर्धारित किया जा सकता है। LO में रैखिकता का मतलब है कि तीव्रता में परिवर्तन के रूप में प्रकाश व्यवहार स्थिर है - आउटपुट इनपुट के लिए आनुपातिक है। इसके अलावा, एलओ में, कोई आवृत्ति मिश्रण नहीं है, इसलिए इस तरह की प्रणाली से गुजरने वाला प्रकाश अपनी आवृत्ति को बरकरार रखता है, भले ही यह प्रवर्धन या चरण संशोधन से गुजरता हो। एलओ के उदाहरणों में लेंस, दर्पण, वेव प्लेट्स और विवर्तन झंझरी जैसे बुनियादी ऑप्टिकल तत्वों के साथ प्रकाश की बातचीत शामिल है।

नॉनलाइनर ऑप्टिक्स (एनएलओ)
एनएलओ मजबूत प्रकाश के प्रति अपनी गैर -प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया द्वारा प्रतिष्ठित है, विशेष रूप से उच्च तीव्रता की स्थिति के तहत जहां आउटपुट इनपुट ताकत के लिए विषम है। एनएलओ में, कई फोटॉन एक ही समय में सामग्री के साथ बातचीत करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश का मिश्रण होता है और अपवर्तक सूचकांक में परिवर्तन होता है। एलओ के विपरीत, जहां प्रकाश व्यवहार तीव्रता की परवाह किए बिना लगातार रहता है, नॉनलाइनियर प्रभाव केवल चरम प्रकाश तीव्रता पर स्पष्ट हो जाता है। इस तीव्रता पर, नियम जो सामान्य रूप से प्रकाश बातचीत को नियंत्रित करते हैं, जैसे कि सुपरपोज़िशन सिद्धांत, अब लागू नहीं होते हैं, और यहां तक ​​कि वैक्यूम खुद भी गैर -व्यवहारिक व्यवहार कर सकता है। प्रकाश और पदार्थ के बीच बातचीत में गैर -स्पष्टता विभिन्न प्रकाश आवृत्तियों के बीच बातचीत की अनुमति देती है, जिसके परिणामस्वरूप हार्मोनिक पीढ़ी, और योग और अंतर आवृत्ति पीढ़ी जैसी घटनाएँ होती हैं। इसके अलावा, nonlinear प्रकाशिकी में पैरामीट्रिक प्रक्रियाएं शामिल हैं, जिसमें प्रकाश ऊर्जा को नई आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए पुनर्वितरित किया जाता है, जैसा कि पैरामीट्रिक प्रवर्धन और दोलन में देखा जाता है। एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता स्व-चरण मॉड्यूलेशन है, जिसमें एक प्रकाश तरंग के चरण को अपनी तीव्रता से बदल दिया जाता है-एक प्रभाव जो ऑप्टिकल संचार में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

रैखिक और नॉनलाइनर ऑप्टिक्स में हल्के-मैटर इंटरैक्शन
लो में, जब प्रकाश किसी सामग्री के साथ बातचीत करता है, तो सामग्री की प्रतिक्रिया सीधे प्रकाश की तीव्रता के लिए आनुपातिक होती है। इसके विपरीत, एनएलओ में ऐसी सामग्री शामिल होती है जो न केवल प्रकाश की तीव्रता का जवाब देती है, बल्कि अधिक जटिल तरीकों से भी होती है। जब उच्च-तीव्रता वाले प्रकाश एक गैर-सामग्री को हिट करता है, तो यह नए रंगों का उत्पादन कर सकता है या प्रकाश को असामान्य तरीके से बदल सकता है। उदाहरण के लिए, लाल प्रकाश को हरी रोशनी में परिवर्तित किया जा सकता है क्योंकि सामग्री की प्रतिक्रिया में केवल एक आनुपातिक परिवर्तन से अधिक शामिल है - इसमें आवृत्ति दोहरीकरण या अन्य जटिल इंटरैक्शन शामिल हो सकते हैं। यह व्यवहार साधारण रैखिक सामग्रियों में नहीं देखे गए ऑप्टिकल प्रभावों के एक जटिल सेट की ओर जाता है।

रैखिक और nonlinear ऑप्टिकल तकनीकों के अनुप्रयोग
LO में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है, जिनमें लेंस, दर्पण, तरंग प्लेट और विवर्तन झंझरी शामिल हैं। यह अधिकांश ऑप्टिकल प्रणालियों में प्रकाश के व्यवहार को समझने के लिए एक सरल और कम्प्यूटेबल फ्रेमवर्क प्रदान करता है। चरण शिफ्टर्स और बीम स्प्लिटर्स जैसे उपकरणों का उपयोग अक्सर एलओ में किया जाता है, और क्षेत्र उस बिंदु तक विकसित हुआ है जहां लो सर्किट ने प्रमुखता प्राप्त की है। इन सर्किटों को अब बहु-कार्यात्मक उपकरणों के रूप में देखा जाता है, जिसमें माइक्रोवेव और क्वांटम ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग और उभरते बायोहाइरीस्टिक कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोग होते हैं। एनएलओ अपेक्षाकृत नया है और अपने विविध अनुप्रयोगों के माध्यम से विभिन्न क्षेत्रों को बदल दिया है। दूरसंचार के क्षेत्र में, यह फाइबर ऑप्टिक सिस्टम में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिससे लेजर पावर बढ़ने के साथ डेटा ट्रांसमिशन सीमा को प्रभावित करता है। विश्लेषणात्मक उपकरण एनएलओ से उन्नत माइक्रोस्कोपी तकनीकों जैसे कि कन्फोकल माइक्रोस्कोपी के माध्यम से लाभान्वित होते हैं, जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन, स्थानीयकृत इमेजिंग प्रदान करता है। एनएलओ नए लेज़रों के विकास को सक्षम करके और ऑप्टिकल गुणों को संशोधित करके लेज़रों को भी बढ़ाता है। इसने दूसरी-हार्मोनिक पीढ़ी और दो-फोटॉन प्रतिदीप्ति जैसे तरीकों का उपयोग करके दवा के उपयोग के लिए ऑप्टिकल इमेजिंग तकनीकों में भी सुधार किया है। बायोफोटोनिक्स में, एनएलओ न्यूनतम क्षति के साथ ऊतकों की गहरी इमेजिंग की सुविधा देता है और लेबलिंग मुक्त जैव रासायनिक विपरीत प्रदान करता है। इस क्षेत्र में टेराहर्ट्ज़ तकनीक को उन्नत किया गया है, जिससे तीव्र एकल-अवधि टेराहर्ट्ज़ दालों को उत्पन्न करना संभव है। क्वांटम ऑप्टिक्स में, नॉनलाइनियर प्रभाव आवृत्ति कन्वर्टर्स की तैयारी और उलझे हुए फोटॉन समकक्षों की तैयारी के माध्यम से क्वांटम संचार की सुविधा प्रदान करते हैं। इसके अलावा, ब्रिलोइन बिखरने में एनएलओ के नवाचारों ने माइक्रोवेव प्रसंस्करण और प्रकाश चरण संयुग्मन के साथ मदद की। कुल मिलाकर, एनएलओ विभिन्न विषयों में प्रौद्योगिकी और अनुसंधान की सीमाओं को आगे बढ़ाता है।

रैखिक और nonlinear प्रकाशिकी और उन्नत प्रौद्योगिकियों के लिए उनके निहितार्थ
प्रकाशिकी रोजमर्रा के अनुप्रयोगों और उन्नत प्रौद्योगिकियों दोनों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एलओ कई सामान्य ऑप्टिकल सिस्टम के लिए आधार प्रदान करता है, जबकि एनएलओ दूरसंचार, माइक्रोस्कोपी, लेजर प्रौद्योगिकी और बायोफोटोनिक्स जैसे क्षेत्रों में नवाचार को चलाता है। एनएलओ में हाल के प्रगति, विशेष रूप से जब वे दो-आयामी सामग्रियों से संबंधित हैं, तो उनके संभावित औद्योगिक और वैज्ञानिक अनुप्रयोगों के कारण बहुत अधिक ध्यान दिया गया है। वैज्ञानिक भी रैखिक और नॉनलाइनियर गुणों के अनुक्रमिक विश्लेषण द्वारा क्वांटम डॉट्स जैसे आधुनिक सामग्रियों की खोज कर रहे हैं। अनुसंधान अग्रिमों के रूप में, LO और NLO की एक संयुक्त समझ प्रौद्योगिकी की सीमाओं को आगे बढ़ाने और ऑप्टिकल विज्ञान की संभावनाओं का विस्तार करने के लिए महत्वपूर्ण है।