نورشناسی غیرخطی

اپتیک غیرخطی ( NLO ) شاخه ای از اپتیک است که رفتار نور در ماده غیرخطی را توصیف می کند، که در این ماده چگالی قطبش دی الکتریک P به طور غیرخطی به میدان الکتریکی E نور پاسخ می دهد. معمولاً این غیرخطیت فقط در شدت های نور بسیار بالا ( مقادیر میدان الکتریکی قابل مقایسه با میدان های الکتریکی درون اتمی، نوعاً ۱۰۸ ولت بر متر ) مانند شدت لیزرهای پالسی مشاهده شده است. انتظار می رود که خلأ فراتر از حد شوینگر غیرخطی شود. در اپتیک غیرخطی، اصل برهم نهی دیگر اعتبار ندارد.
اپتیک غیرخطی تا زمان کشف تولید هارمونیک دوم کمی بعد از اختراع اولین لیزر ناشناخته ماند.
اپتیک غیرخطی گروهی از پدیده ها را موجب می شود:
• تولید هارمونیک دوم ( SHG ) ، یا دوبرابرسازی فرکانس، تولید نور با فرکانس دوبرابر ( نصف طول موج ) ، با از بین رفتن دو فوتون، یک فوتون با فرکانس دو برابر به وجود می آید.
• تولید هارمونیک سوم ( THG ) ، تولید نور با فرکانس سه برابر ( یک سوم طول موج ) ، با از بین رفتن سه فوتون، یک فوتون با فرکانس سه برابر به وجود می آید.
• تولید هارمونیک بالا ( HHG ) ، تولید نور با فرکانس های بسیار بزرگتر از فرکانس اصلی ( نوعاً ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر بزرگتر )
• تولید فرکانس جمع ( SFG ) ، تولید نور با فرکانسی که جمع دو فرکانس دیگر است ( SHG یک حالت خاص آن است )
• تولید فرکانس تفاضل ( DFG ) ، تولید نور با فرکانسی که اختلاف بین دو فرکانس دیگر است.
• تقویت پارامتری نور ( OPA ) ، تقویت ورودی سیگنال در حضور موج پمپ با فرکانس بالاتر، به طور هم زمان تولید موج ایدلر ( می توان به عنوان DFG در نظر گرفت )
• نوسان پارامتری نور ( OPO ) ، تولید موج سیگنال و ایدلر با استفاده از تقویت کننده پارامتریک در تشدیدگر ( بدون ورود سیگنال )
• تولید پارامتری نور ( OPG ) ، مانند نوسان پارامتری اما بدون تشدیدگر، درعوض استفاده از بهره بالا
• تبدیل پایین پارامتری خود به خودی ( SPDC ) ، تقویت نوسانات خلأ در ناحیه بهره کم
• یکسوسازی نور ( OR ) ، تولید میدان های نوری شبه استاتیک
• برهم کنش نور - ماده غیرخطی با الکترون های آزاد و پلاسما
• اثر کر نوری، شدت وابسته به ضریب شکست ( اثر χ ( 3 ) {\displaystyle \chi ^{ ( 3 ) }} )
• خود کانونی، نتیجه اثر کر نوری ( و امکان غیرخطبت مرتبه بالاتر ) ناشی از تغییرات فضایی شدت که ایجادکننده تغییرات فضایی در ضریب شکست است.
• قفل شدگی مد لنز کر ( KLM ) ، استفاده از خود کانونی به عنوان سازوکار لیزر مد قفل شده
• خودمدولاسیون فازی ( SPM ) ، نتیجه اثر کر نوری ( و امکان غیرخطیت مرتبه بالاتر ) ناشی از تغییرات زمانی در شدت که ایجادکننده تغییرات زمانی در ضریب شکست است.
• سالیتون های نوری، حالت پایدار برای هر پالس نوری ( سالیتون زمانی ) یا مد فضایی ( سالیتون فضایی ) که در زمان انتشار به علت تعادل بین پراش و اثر کر تغییر نمی کند ( مانند خودمدولاسیون فازی برای سالیتون های زمانی و خودکانونی برای سالیتون های فضایی ) .
• مدولاسیون عرضی فاز ( XPM )
• ترکیب سازی چهارموج ( FWM ) ، همچنین می تواند از سایر غیرخطیت ها ناشی شود
• تولید موج با قطبش عرضی ( XPW ) ، اثر χ ( 3 ) {\displaystyle \chi ^{ ( 3 ) }} که موجب تولید موج با بردار قطبش عمود بر موج ورودی می شود
• ناپایداری مدولاسیونی
• تقویت رامان
• مزدوج فاز نوری * پراکنش بریلوئن برنگیخته، برهم کنش فوتون ها با فونون های صوتی
• جذب چند فوتونی، جذب هم زمان دو یا چند فوتون، انتقال انرژی به یک الکترون
• فوتویونیزاسیون چندگانه، خروج تقریباً هم زمان چندین الکترون توسط یک فوتون
• آشفتگی در سیستم های نوری