La generación de armónicos ( HG , también llamada generación de armónicos múltiples ) es un proceso óptico no lineal en el que los fotones con la misma frecuencia interactúan con un material no lineal, se "combinan" y generan un nuevo fotón con veces la energía de los fotones iniciales (equivalentemente, veces la frecuencia y la longitud de onda dividida por).
Proceso general
En un medio que tiene una susceptibilidad no lineal sustancial , es posible la generación de armónicos. Tenga en cuenta que para pedidos pares (), el medio no debe tener centro de simetría (no centrosimétrico). [1]
Debido a que el proceso requiere que haya muchos fotones presentes al mismo tiempo y en el mismo lugar, el proceso de generación tiene una baja probabilidad de ocurrir, y esta probabilidad disminuye con el orden . Para generar eficientemente, la simetría del medio debe permitir que la señal sea amplificada (a través del emparejamiento de fase , por ejemplo), y la fuente de luz debe ser intensa y bien controlada espacialmente (con un láser colimado ) y temporalmente (más señal si el el láser tiene pulsos cortos). [2]
Generación de frecuencia suma (SFG)
Un caso especial en el que el número de fotones en la interacción es , pero con dos fotones diferentes en frecuencias y .
Generación de segundo armónico (SHG)
Un caso especial en el que el número de fotones en la interacción es . También un caso especial de generación de frecuencia de suma en el que ambos fotones están en la misma frecuencia.
Generación de tercer armónico (THG)
Un caso especial en el que el número de fotones en la interacción es , si todos los fotones tienen la misma frecuencia . Si tienen una frecuencia diferente, se prefiere el término general de mezcla de cuatro ondas . Este proceso involucra la susceptibilidad no lineal de tercer orden.. [3]
A diferencia de SHG, es un proceso volumétrico [4] y se ha demostrado en líquidos. [5] Sin embargo, se mejora en las interfaces. [6]
Materiales utilizados para THG
Los cristales no lineales como BBO (β-BaB 2 O 4 ) o LBO pueden convertir THG; de lo contrario, THG se puede generar a partir de membranas en microscopía. [7]
Cuarta generación armónica (FHG o 4HG)
Un caso especial en el que el número de fotones en interacción es . Reportado alrededor del año 2000, [8] potentes láseres ahora permiten una FHG eficiente. Este proceso involucra la susceptibilidad no lineal de cuarto orden..
Materiales utilizados para FHG
Generación de armónicos para
Generación de armónicos para (5HG) o más es teóricamente posible, pero la interacción requiere un número muy alto de fotones para interactuar y, por lo tanto, tiene una baja probabilidad de que ocurra: la señal en armónicos más altos será muy baja y requiere la generación de láseres muy intensos. Para generar altos armónicos (comoy así sucesivamente), se puede utilizar el proceso sustancialmente diferente de alta generación de armónicos .
Fuentes
- Boyd, RW (2007). Óptica no lineal (tercera ed.). ISBN 9780123694706.
- Sutherland, Richard L. (2003). Manual de óptica no lineal (2ª ed.). ISBN 9780824742430.
- Hecht, Eugene (2002). Óptica (4ª ed.). Addison-Wesley. ISBN 978-0805385663.
- Zernike, Frits; Midwinter, John E. (2006). Óptica no lineal aplicada . Publicaciones de Dover. ISBN 978-0486453606.
Ver también
Referencias
- ^ Boyd, R. (2007). "La susceptibilidad óptica no lineal". Óptica no lineal (tercera ed.). págs. 1 -67. doi : 10.1016 / B978-0-12-369470-6.00001-0 . ISBN 9780123694706.
- ^ Sutherland, Richard L. (2003). Manual de óptica no lineal (2ª ed.). ISBN 9780824742430.
- ^ Boyd, RW (2007). Óptica no lineal (tercera ed.). ISBN 9780123694706.
- ^ Moreaux, Laurent; Sandre, Olivier; Charpak, Serge; Blanchard-Desce, Mireille; Mertz, Jerome (2001). "Dispersión coherente en microscopía de luz multi-armónica" . Revista biofísica . 80 (3): 1568-1574. Código Bibliográfico : 2001BpJ .... 80.1568M . doi : 10.1016 / S0006-3495 (01) 76129-2 . ISSN 0006-3495 . PMC 1301348 . PMID 11222317 .
- ^ Kajzar, F .; Messier, J. (1985). "Generación de tercer armónico en líquidos". Physical Review A . 32 (4): 2352–2363. Código Bibliográfico : 1985PhRvA..32.2352K . doi : 10.1103 / PhysRevA.32.2352 . ISSN 0556-2791 . PMID 9896350 .
- ^ Cheng, Ji-Xin; Xie, X. Sunney (2002). "Formulación de la función de Green para microscopía de tercera generación armónica". Revista de la Sociedad Americana de Óptica B . 19 (7): 1604. Código bibliográfico : 2002JOSAB..19.1604C . doi : 10.1364 / JOSAB.19.001604 . ISSN 0740-3224 .
- ^ Pavone, Francesco S .; Campagnola, Paul J. (2016). Imagen de segunda generación armónica, 2ª edición . CRC Taylor y Francis. ISBN 978-1-4398-4914-9.
- ^ Kojima, Tetsuo; Konno, Susumu; Fujikawa, Shuichi; Yasui, Koji; Yoshizawa, Kenji; Mori, Yusuke; Sasaki, Takatomo; Tanaka, Mitsuhiro; Okada, Yukikatsu (2000). "Generación de haz ultravioleta de 20 W por generación de cuarto armónico de un láser de estado sólido". Letras de óptica . 25 (1): 58–60. Código Bibliográfico : 2000OptL ... 25 ... 58K . doi : 10.1364 / OL.25.000058 . ISSN 0146-9592 . PMID 18059781 .
- ^ "BBO para FHG" . raicol.com . Consultado el 1 de diciembre de 2019 .