Нелинейная оптика
Нелинейная оптика — раздел оптики, в котором исследуется совокупность оптических явлений, наблюдающихся при взаимодействии световых полей с веществом, у которого имеется нелинейная реакция вектора поляризованности на вектор напряжённости электрического поля световой волны. В большинстве веществ данная нелинейность наблюдается лишь при очень высоких интенсивностях света, достигаемых при помощи лазеров. Принято считать как взаимодействие, так и сам процесс линейными, если его вероятность пропорциональна первой степени интенсивности излучения. Если эта степень больше единицы, то как взаимодействие, так и процесс называются нелинейными. Таким образом возникли термины линейная и нелинейная оптика. В нелинейной оптике принцип суперпозиции не выполняется[1][2][3].
Появление нелинейной оптики связано с разработкой лазеров, которые могут генерировать свет с большой напряжённостью электрического поля, соизмеримой с напряжённостью микроскопического поля в атомах.
Основные причины, вызывающие различия в воздействии излучения большой интенсивности от излучения малой интенсивности на вещество:[4]
Первым предсказанным нелинейным оптическим эффектом было двухфотонное поглощение Марии Гёпперт-Майер, получившей докторскую степень в 1931 году. Некоторые нелинейные эффекты были обнаружены ещё до создания лазера[5]. Теоретические основы многих нелинейных процессов были впервые описаны в монографии Бломбергена «Нелинейная оптика»[6].
В таких процессах среда обладает линейным откликом на воздействие света, однако на свойства вещества оказывают влияние другие факторы. Примерами являются:
Одним из наиболее часто используемых процессов с изменением частот является генерация второй гармоники. Это явление позволяет преобразовать выходное излучение Nd:YAG лазера (1064 нм) или лазера на сапфире, легированного титаном (800 нм) в видимое, с длинами волн 532 нм (зелёное) или 400 нм (фиолетовое), соответственно.