Nonlinear प्रकाशिकी और महत्वपूर्ण Nonlinear प्रक्रियाओं पर विस्तृत विश्लेषण

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नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स या एनएलओ ऑप्टिक्स की उस शाखा को संदर्भित करता है जो एक नॉनलाइनर माध्यम में प्रकाश के गुणों का अध्ययन करती है। Nonlinear मीडिया में, ध्रुवीकरण घनत्व (P) प्रकाश के विद्युत क्षेत्र (E) के साथ गैर-रैखिक रूप से संपर्क करता है। आमतौर पर, प्रकाश की गैर-रैखिकता की जांच अत्यधिक उच्च प्रकाश तीव्रता (परमाणु विद्युत क्षेत्रों के मूल्यों, आमतौर पर 108 वी / मी) पर की जा सकती है, जैसा कि लेजर द्वारा उत्पादित किया जाता है। Schwinger लिमिट पार करने के बाद एक वैक्यूम को नॉनलाइन मीडिया बनने का अनुमान है। सुपरपोजिशन सिद्धांत को नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स पर लागू नहीं किया जा सकता है।

nonlinear प्रकाशिकी
उच्च ऑप्टिकल तीव्रता वाले लेजर कई नॉनलाइनियर ऑप्टिकल गुणों को जन्म दे सकते हैं।
स्रोत: पंगतकिट at चीनी विकिपीडियालेजर संकेतसीसी द्वारा एसए 3.0

नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स का इतिहास

मारिया गोएपर्ट मेयर 1931 में दो-फोटोन अवशोषण के दौरान नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभाव का निरीक्षण करने वाले पहले व्यक्ति थे। हालांकि, यह सिद्धांत 1961 तक अस्पष्ट रहा। 1961 में, बेल लैब्स ने दो-फोटॉन अवशोषण का अवलोकन करने के लिए प्रयोग किए। इसके साथ ही, पीटर फ्रेंकेन एट अल। मिशिगन विश्वविद्यालय से दूसरी-हार्मोनिक पीढ़ी की खोज की। थियोडोर मैमन ने पहला लेजर विकसित करने के तुरंत बाद ये दोनों एडवांस हुए। हालांकि, लेजर के निर्माण से पहले नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स के कुछ गुणों को प्रकाश में लाया गया था। ब्लेंबेरजेन की मोनोग्राफ "नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स" कई नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स प्रक्रियाओं के लिए मूल सिद्धांत का वर्णन करने और स्थापित करने वाली पहली थी।

Nonlinear ऑप्टिकल प्रक्रियाएं क्या हैं?

Nonlinear प्रकाशिकी आगे ध्रुवीकरण, आवृत्ति, तरंग दैर्ध्य, घटना प्रकाश के पथ या चरण, विभिन्न मीडिया के साथ बातचीत, आदि जैसे गुणों की nonlinear प्रतिक्रिया के बारे में बताती है।

आवृत्ति-मिश्रण प्रक्रियाएं

दूसरी-हार्मोनिक पीढ़ी (शग), या आवृत्ति दोहरीकरण: SHG प्रकाश की प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसकी आवृत्ति दो बार मूल प्रकाश (या आधी तरंग दैर्ध्य) के साथ होती है। इस प्रक्रिया में, एक एकल फोटॉन का उत्पादन करने के लिए दो फोटॉन को नष्ट कर दिया जाता है जिसमें दोहरी आवृत्ति होती है।

Nonlinear प्रकाशिकी और महत्वपूर्ण Nonlinear प्रक्रियाओं पर विस्तृत विश्लेषण
SHG प्रक्रिया का आरेख। जकवईदूसरी हार्मोनिक जनरेशनसीसी द्वारा एसए 3.0

तीसरी-हार्मोनिक पीढ़ी (thg): टीएचजी प्रकाश की प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसकी आवृत्ति तीन बार होती है मूल प्रकाश (या एक तिहाई तरंग दैर्ध्य)। इस प्रक्रिया में, तीन फोटॉन एकल फोटॉन के उत्पादन के लिए नष्ट हो जाते हैं, तीन गुना आवृत्ति होती है।

उच्च-हार्मोनिक पीढ़ी (hhg): एचएचजी मूल से कई गुना अधिक (आमतौर पर 100 से 1000 गुना अधिक) आवृत्तियों के साथ प्रकाश उत्पादन की प्रक्रिया को संदर्भित करता है।

सम-आवृत्ति पीढ़ी (sfg): परिणामी आवृत्ति वाले प्रकाश उत्पन्न करने के लिए दो अलग-अलग आवृत्तियों के योग की प्रक्रिया को SFG कहा जाता है।

अंतर-आवृत्ति पीढ़ी (dfg)): परिणामी आवृत्ति उत्पन्न करने के लिए दो अलग-अलग आवृत्तियों को घटाने की प्रक्रिया को DFG कहा जाता है।

ऑप्टिकल पैरामीट्रिक प्रवर्धन (opa): OPA एक उच्च आवृत्ति पंप तरंग का उपयोग करके और साथ ही एक आइडल वेव बनाकर सिग्नल इनपुट प्रवर्धन की प्रक्रिया को संदर्भित करता है।

ऑप्टिकल पैरामीट्रिक दोलन (ओपो): OPO एक पैरामीट्रिक एम्पलीफायर (बिना किसी सिग्नल सिग्नल) की मदद से एक गुंजयमान यंत्र में सिग्नल और आइडलर वेव जनरेशन की प्रक्रिया को संदर्भित करता है।

ऑप्टिकल पैरामीट्रिक जनरेशन (opg): ओपीजी पैरामीट्रिक दोलन के समान है, लेकिन इसमें एक अनुनादक शामिल नहीं है और इसके बजाय एक अत्यंत उच्च लाभ शामिल है।

आधा हार्मोनिक पीढ़ी: यह ओप या ओपो का एक विशेष मामला है। इसमें, आइडलर और सिग्नल एक ही फ्रीक्वेंसी में पतित हो जाते हैं।

सहज पैरामीट्रिक डाउन-रूपांतरण (spdc): एसपीडीसी कम लाभ शासन से संबंधित वैक्यूम उतार-चढ़ाव प्रवर्धन की प्रक्रिया को संदर्भित करता है।

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एसपीडीसी योजना छवि क्रेडिट: विकिपीडिया आम

ऑप्टिकल सुधार (या): या अर्ध-स्थैतिक विद्युत क्षेत्रों के निर्माण की प्रक्रिया को संदर्भित करता है।

• प्लाज़्मा और मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ गैर-रैखिक प्रकाश-पदार्थ का अंतःक्रिया।

अन्य नॉनलाइनर प्रक्रिया

ऑप्टिकल केर प्रभाव, जो तीव्रता-निर्भर अपवर्तक सूचकांक को दर्शाता है।

केर प्रभाव: केर प्रभाव (कभी-कभी द्विघात विद्युत-ऑप्टिक प्रभाव के रूप में संदर्भित) एक लागू विद्युत क्षेत्र द्वारा प्रभावित माध्यम के अपवर्तक सूचकांक में परिवर्तन को संदर्भित करता है।
  • आत्म ध्यान केंद्रित ऑप्टिकल केर प्रभाव (और संभवतः उच्च-क्रम के गैर-प्रभाव) के परिणामस्वरूप होता है। यह तीव्रता में स्थानिक भिन्नता के कारण अपवर्तक सूचकांक में एक स्थानिक भिन्नता पैदा करता है।
  • केर-लेंस मोड-लॉकिंग (klm): केएलएम सेल्फ-फोकसिंग तंत्र को मोड-लॉक लेजर का उपयोग करने के लिए संदर्भित करता है।
  • स्व-चरण मॉड्यूलेशन (एसपीएम)): एसपीएम आमतौर पर ऑप्टिकल केर प्रभाव के कारण उत्पादित प्रभाव को संदर्भित करता है। यह तीव्रता में लौकिक भिन्नता के कारण अपवर्तक सूचकांक में एक अस्थायी भिन्नता पैदा करता है।
  • ऑप्टिकल सोलिटन्स: ओएस एक स्थानिक मोड (स्थानिक सोलिटॉन) या ऑप्टिकल पल्स (टेम्पोरल सोलिटॉन) के लिए एक संतुलन समाधान को संदर्भित करता है जो प्रसार के दौरान अपरिवर्तित रहता है। यह केर प्रभाव और फैलाव के बीच संतुलन बनाए रखने के परिणामस्वरूप होता है।

क्रॉस-चरण मॉड्यूलेशन (xpm): XPM में, प्रकाश का एक निश्चित तरंग दैर्ध्य ऑप्टिकल केर प्रभाव के कारण प्रकाश की एक अलग तरंग दैर्ध्य के चरण को प्रभावित कर सकता है।

चार-लहर मिश्रण (fwm): एफडब्ल्यूएम अन्य गैरकानूनीताओं से निर्मित है।

क्रॉस-पोलराइज़्ड वेव जनरेशन (xpw): XPW उस प्रभाव को संदर्भित करता है जो इनपुट तरंग के ध्रुवीकरण वेक्टर ओर्थोगोनल होने वाली एक लहर उत्पन्न करता है।

रमन प्रवर्धन

मोड्यूलर अस्थिरता।

ऑप्टिकल चरण संयुग्मन: यह प्रकाश की दी गई किरण के प्रसार की दिशा और चरण के उत्क्रमण को संदर्भित करता है।

उत्तेजित Brillouin बिखरने: यह ध्वनिक फोनन के साथ फोटॉन इंटरैक्शन को संदर्भित करता है।

बहु-फोटॉन अवशोषण: यह एक साथ दो या दो से अधिक फोटॉन के अवशोषण द्वारा एकल इलेक्ट्रॉन में ऊर्जा के हस्तांतरण को संदर्भित करता है।

एकाधिक फोटोकरण: यह एक साथ एक ही फोटॉन द्वारा कई बाध्य इलेक्ट्रॉनों के बहिष्करण को संदर्भित करता है।

ऑप्टिकल अराजकता: यह कई nonlinear ऑप्टिकल सिस्टम में मनाया लेजर अस्थिरता को दर्शाता है।

Nonlinear प्रकाशिकी संबंधित प्रक्रिया:

जिन प्रक्रियाओं में माध्यम प्रकाश की एक रैखिक बातचीत को देखता है, लेकिन वे अन्य विभिन्न कारणों से प्रभावित होते हैं:

Pockels का प्रभाव: इसमें माध्यम का अपवर्तनांक एक स्थिर विद्युत क्षेत्र से प्रभावित होता है। यह इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर में पाया जाता है।

acousto-ऑप्टिक्स: इसमें माध्यम का अपवर्तनांक ध्वनिक तरंगों (अल्ट्रासाउंड) से प्रभावित होता है। यह एकोसेक्टो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर में उपयोग किया जाता है।

आणविक nonlinear प्रकाशिकी 

नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स और माध्यमों पर प्रारंभिक टिप्पणियां मुख्य रूप से अकार्बनिक ठोस पर केंद्रित हैं। समय के साथ जैसे कि नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स से संबंधित अधिक अध्ययन सामने आए, आणविक nonlinear प्रकाशिकी के क्षेत्र की जांच की गई। 

प्रारंभिक दृष्टिकोण जिनका उपयोग ग़ैर-संपत्तियों या ग़ैर-असमानताओं को सुधारने के लिए किया गया था, की प्रक्रियाओं में शामिल हैं

  • क्रोमोफोर π- सिस्टम का विस्तार।
  • 2 डी में संयुग्मन का विस्तार। 
  • बारी-बारी से बंधन की लंबाई वैकल्पिक।
  • इंजीनियरिंग बहुध्रुवीय प्रभार वितरण।
  • इंट्रोमॉलिक्यूलर चार्ज ट्रांसफर को प्रेरित करना।

हाल के वर्षों में, कई उपन्यास दिशाओं को हल्के हेरफेर के लिए तैयार किया गया था और अस्वच्छता में सुधार हुआ था। उन प्रस्तावों में से कुछ में सूक्ष्म-दृष्टि से दूसरे क्रम के असंयमितता को शामिल किया गया था, जिसमें बॉन्ड अल्टरनेशन, ट्विस्टिंग क्रोमोफोरस आदि के साथ समृद्ध घनत्व का संयोजन होता है। आणविक nonlinear प्रकाशिकी के शानदार लाभों के परिणामस्वरूप बायोफोटोनिक्स के क्षेत्र में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है, जिसमें बायोसेंसिंग भी शामिल है। बायोइमेजिंग, फोटोथेरेपी आदि।

आणविक गैर-रेखीय प्रकाशिकी राशि-ओवर-स्टेट्स (SOS) मॉडल के सिद्धांत पर आधारित है। विकिरण के साथ एक एकल पृथक अणु की बातचीत का अध्ययन पहले-क्रम गड़बड़ी सिद्धांत द्वारा किया जाता है। Nonlinear आणविक अतिपरजीविता और रैखिक ध्रुवीकरण के लिए परिणामी अभिव्यक्ति विद्युत द्विध्रुवीय के संक्रमण के क्षणों और उनके बीच प्रकाश-प्रेरित संक्रमण के लिए आणविक राज्यों के गुणों पर निर्भर हैं। 

Nonlinear ऑप्टिकल पैटर्न गठन

जब गैर-रेखीय केर मीडिया के माध्यम से ऑप्टिकल क्षेत्र को प्रेषित किया जाता है, तो वे पैटर्न निर्माण के कुछ रूप प्रदर्शित कर सकते हैं। यह नॉनलाइनर माध्यम द्वारा स्थानिक और अस्थायी शोर के प्रवर्धन के कारण होता है। इस आशय को ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन अस्थिरता कहा जाता है। फोटो-रिएक्टिव सिस्टम के साथ-साथ फोटो-रेचक, फोटो-अपवर्तक दोनों में ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन अस्थिरता को माना गया है। फोटो-रिएक्टिव सिस्टम के लिए अपवर्तक सूचकांक में प्रतिक्रिया प्रेरित ऑप्टिकल नॉनलाइनरिटी बढ़ जाती है।

ऑप्टिकल चरण संयुग्मन

Nonlinear ऑप्टिकल प्रक्रियाओं ने प्रकाश किरण के प्रसार और चरण भिन्नता की दिशा को उल्टा करना संभव बना दिया है। उलट बीम को मूल के एक संयुग्म बीम (इसलिए, नाम ऑप्टिकल चरण संयुग्मन) कहा जाता है। इस तकनीक को टाइम-रिवर्सल के वेवफ्रंट रिवर्सल के रूप में भी जाना जाता है। ऐसे संयुग्मित बीम का निर्माण करने वाले उपकरण को चरण-संयुग्म दर्पण (पीसीएम) के रूप में जाना जाता है।

प्रकाश ऊर्जा यात्रा के बारे में अधिक जानने के लिए https://lambdageeks.com/light-energy-light-energy-examples-and-uses/ & https://lambdageeks.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

दूरबीनों की यात्रा के बारे में अधिक जानने के लिए https://lambdageeks.com/newtonian-telescope/ & https://lambdageeks.com/reflecting-telescope/

संचारी चक्रवर्ती के बारे में

Nonlinear प्रकाशिकी और महत्वपूर्ण Nonlinear प्रक्रियाओं पर विस्तृत विश्लेषणमैं एक उत्सुक सीखने वाला हूं, वर्तमान में एप्लाइड ऑप्टिक्स और फोटोनिक्स के क्षेत्र में निवेश किया गया है। मैं SPIE (प्रकाशिकी और फोटोनिक्स के लिए अंतर्राष्ट्रीय समाज) और OSI (ऑप्टिकल सोसाइटी ऑफ इंडिया) का एक सक्रिय सदस्य भी हूं। मेरे लेखों का उद्देश्य गुणवत्ता विज्ञान अनुसंधान विषयों को सरल और ज्ञानवर्धक तरीके से प्रकाश में लाना है। अनादि काल से विज्ञान विकसित हो रहा है। इसलिए, मैं विकास में टैप करने और इसे पाठकों के सामने प्रस्तुत करने की पूरी कोशिश करता हूं।

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