La óptica no lineal se clasifica por el efecto de un campo eléctrico aplicado a un medio. En cristales no lineales, cuando se aplica un campo, la polarización dieléctrica no responde proporcionalmente a él.
Los medios no lineales se emplean para cambiar la longitud de onda de la luz. Cuando dos rayos de la misma frecuencia inciden en fase coincidente con dicho medio, son absorbidos y remitidos desde la superficie como un solo rayo con el doble de frecuencia.
Sobre la base de un fotón individual, dos fotones entran en el material y se destruyen, mientras que otro se crea con el doble de frecuencia debido a la conservación de la energía y el momento. (Se absorben dos y luego se vuelve a emitir uno solo).
La mezcla de frecuencias parece ocurrir si y solo si tiene lugar la absorción de fotones. Sin embargo, los cristales no lineales son transparentes, por lo que la mayoría de los fotones no se absorben y, en cambio, se dispersan por los campos eléctricos de los átomos circundantes.
Si se produce muy poca absorción, ¿por qué mecanismo se produce la mezcla de frecuencias?
Pregunta adicional: si se produce una mezcla de frecuencias, ¿se mezclan todos los fotones? ¿O la luz sin mezclar también sale del cristal?
La mezcla de frecuencias es el mecanismo. Las imágenes mentales de la forma "se absorben dos fotones y se emite un fotón más grande " son útiles, pero en última instancia no son tan precisas, a menos que esté dispuesto a considerar cualquier interacción de la luz con los materiales (incluida la dispersión de la luz por el vidrio ) como bucles continuos de absorción y emisión.
Dicho esto, en la mezcla de frecuencias generalmente hay una transferencia de energía de un haz a otro. Si el régimen es correcto, la cantidad de energía que realmente se deposita en el material puede ser insignificante, por lo que cualquier energía que llegue al el modo se saca directamente de la conductor. El mecanismo físico es la excitación de una polarización. en el medio que produce un campo eléctrico que refuerza la e interfiere destructivamente con el . En el caso ideal, la polarización solo media el intercambio y solo mantiene una cantidad insignificante de energía en sí misma (aunque el equivalente no lineal de las relaciones de Kramers-Kronig impone restricciones sobre cuánto es posible).
Si el proceso está perfectamente emparejado en fase, entonces es posible lograr un eficiencia de conversión, aunque esto normalmente requerirá un poco de delicadeza en el laboratorio para lograrlo. Lograr esto también requiere que la longitud del medio sea exactamente correcta: si el medio se hace demasiado largo, el flujo de energía se invertirá (a través de una conversión descendente paramétrica estimulada) hasta que toda la energía vuelva a la fundamental.
Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones del mundo real, solo se utiliza una fracción de la energía del controlador. Este es un problema con, por ejemplo, los punteros láser verdes, que en realidad son láseres IR de frecuencia duplicada y necesitan un filtro para eliminar el rayo IR (peligroso e invisible); en punteros de baja calidad esto falta, lo que genera un peligro para la seguridad que se puede diagnosticar con un simple experimento casero .
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Emilio Pisanty
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