¿Es posible controlar la frecuencia de la luz?

Es decir, controlando directamente en la fuente, no filtrando la luz ni ordenando la densidad del medio. Por ejemplo, el brillo puede controlarse directamente por corriente o voltaje. Sin embargo, cuando llegué a la frecuencia, no pude encontrar una "técnica de control de frecuencia" controlada por fuente.

Gracias a los comentarios surge otra pregunta: ¿Es posible controlar el movimiento de electrones entre los niveles de energía?

¿Qué significa para ti "fuente"? Si tiene dos emisores láser de color diferentes agrupados y tiene un interruptor para seleccionar entre ellos, ¿cuenta como controlar la frecuencia en la fuente?
De todos modos, una búsqueda muy rápida en Google reveló algo llamado Tunable Laser
Yo lo vi. Utiliza prismas para controlar la frecuencia, en otras palabras, cambia de medio. Por fuente de corriente, voltaje o calor me refiero a cualquier cosa que se use en la conversión de energía. Algo --> Luz
Se puede usar un modulador óptico acústico policromático (PCAOM) para seleccionar colores específicos de luz de una entrada de láser blanco.
Un elemento de la estufa cambia de color rojo oscuro (calor bajo) a naranja (calor alto). Crudo, y no muy coherente con la frecuencia... pero cumple con su requisito de variable de longitud de onda.
@glen_geek Supongo que tiene las mismas composiciones de longitud de onda, pero con diferentes intensidades según la temperatura.
@Ekrem_Abi ¿Sabes cómo se "crea" la luz? Es "creado" por electrones que saltan entre niveles de energía. Los niveles de energía se fijan en un material específico. Entonces no hay forma de cambiar las frecuencias en la "fuente". Solo para combinar diferentes "fuentes".
@EugeneSh. sí, muchos componentes de longitud de onda, pero la longitud de onda máxima y la longitud de onda promedio cambian y son perceptibles para nuestro ojo.
Oh bien. Puede usar la gravedad para el corrimiento al rojo gravitacional: P Nuevamente, sin embargo, no en la fuente.
@EugeneSh. Gracias, edité la pregunta. Entonces, en ese caso, ¿es posible controlar el movimiento de electrones entre niveles de energía?
@JYelton Un verdadero láser blanco es un poco difícil de conseguir, ¿no?
Los estamos controlando en el sentido de que podemos estimular sus "saltos" entre los niveles. Pero no podemos mover los niveles de energía.
@JohnD Sí; Los PCAOM se utilizaron en proyectores láser más antiguos en los que primero se combinan dos o más haces para lograr el blanco (como HeNe + Argon). Acabo de agregar el comentario como algo posible para que el OP lo examine, en caso de que sea aplicable.
Las buenas lámparas incandescentes antiguas y cualquier otro radiador de cuerpo negro emiten diferentes longitudes de onda dependiendo de su temperatura, que a su vez depende del voltaje, la corriente y/o el ciclo de trabajo. Sin embargo, no es una sola longitud de onda, consulte physics.stackexchange.com/a/357035/93082
Existen láseres sintonizables que cambian la longitud de onda a la que el láser tiene ganancia en lugar de filtrar la salida. Algunos incluso se accionan electrónicamente.
@ user1850479 tiene razón. Muchos de ellos funcionan mediante el uso de un prisma o rejilla de modo que la cavidad solo se alinea para una longitud de onda, por lo que todas las demás longitudes de onda tienen una ganancia <<1; el medio de ganancia real funciona en una amplia gama de longitudes de onda (por ejemplo, láseres de colorante)

Respuestas (7)

Por supuesto que puede.

  1. Los láseres sintonizables son una cosa; puede modular diferentes aspectos del proceso de generación de luz en diferentes tipos de láseres.
  2. Puede excitar un diodo láser con una señal sinusoidal, lo que inherentemente significa que ha construido un sintetizador de frecuencia. Esa señal sinusoidal puede generarse electrónicamente. La modulación de diodos láser se realiza comúnmente en la comunicación de fibra óptica, y dado que las velocidades electrónicas limitan las frecuencias de modulación a un par de cientos de gigahercios.
  3. Lo mismo ocurre con la modulación de un modulador Mach-Zehnder con oscilaciones armónicas. Todas las observaciones dadas a la excitación sinusoidal también se aplican aquí.
  4. utilizando un peine de frecuencia y un medio no lineal, puede generar un gran conjunto de productos de intermodulación; dependiendo de cómo controle el peine, puede seleccionar de una cuadrícula de longitudes de onda.
¿No son 2 y 3 lo que el OP (aparentemente) está preguntando? Se trata de modular una señal sobre una longitud de onda portadora monocromática, si entiendo correctamente.
@EugeneSh. Tengo entendido que OP piensa que modular la amplitud es algo diferente de lo que haces cuando modulas la frecuencia, donde en realidad la modulación con una señal armónica es siempre un cambio de frecuencia.
Tengo entendido que por "frecuencia" el OP significaba "color"
El espectro visible está en algún lugar en el rango de 400 THz de ancho, por lo que 1 y 4 deberían cubrir los cambios de color visibles. 2 y 3 pueden efectuar cambios de color, pero la pregunta es si es visible.
Por lo que vale, necesita un láser bastante decente para resolver las bandas laterales de modulación. La mayoría de los diodos láser tienen anchos de línea de alrededor de un nanómetro más o menos.
@polwel definitivamente, pero si la pregunta es "cambiar la longitud de onda", entonces es básicamente cuánto cambia el centro de gravedad del PSD
Una nota adicional: el artículo sobre láseres sintonizables en Wikipedia está bastante desactualizado (dice cosas como "a partir de diciembre de 2008") y MEMS VCSEL / VECSEL ahora son tecnologías mucho más capaces y disponibles de lo que el artículo deja claro.
@Polynomial en general, creo que no es un gran artículo y podría revisarse estructuralmente.
@MarcusMüller No estoy seguro de poder hacer justicia al tema, de lo contrario lo arreglaría yo mismo. Pero si termina intentando una reescritura, hágamelo saber y con gusto realizaré un control de calidad.
@Polynomial Estoy seguro de que no puedo. Simplemente no está bien estructurado :(

Es decir, controlando directamente en la fuente, no filtrando la luz ni ordenando la densidad del medio.

Esto es esencialmente lo que hace un láser sintonizable. Internamente, un láser es una pieza de materia excitada que tiene ganancia óptica entre dos espejos. Esa ganancia es más alta en un número (generalmente muy pequeño) de longitudes de onda, por lo que la salida del láser es casi monocromática. Los láseres sintonizables incluyen además un mecanismo para moverse donde está la ganancia máxima. RP Photonics tiene un artículo sobre las muchas, muchas formas en que se puede hacer esto:

https://www.rp-photonics.com/wavelength_tuning.html

En lugar de repetirlo aquí, daré un ejemplo simple. Muchos diodos láser se pueden ajustar térmicamente, donde los calienta o los enfría (posiblemente conduciendo más o menos corriente al diodo) para cambiar la longitud de onda que emiten. Este efecto tiene varias causas, incluidos los cambios en la estructura de la banda del semiconductor debido a la temperatura/corriente, así como los cambios en el índice de refracción debido a la expansión térmica del material.

Gracias a los comentarios surge otra pregunta: ¿Es posible controlar el movimiento de electrones entre los niveles de energía?

El comentario real que hizo que cambiaras tu pregunta es incorrecto. La estructura de bandas de un material no es completamente fija (consulte el ajuste de temperatura/corriente), puede emitir longitudes de onda de luz que no se corresponden con los niveles de energía de un material y tampoco es necesario cambiar necesariamente los niveles de energía en para cambiar las longitudes de onda que se emiten. Hay muchos materiales disponibles en los que la estructura de la banda abarca decenas o cientos de nanómetros de niveles de energía. Por ejemplo, la cavidad del láser Ti:S puede emitir luz en todas las longitudes de onda desde alrededor de 680nm hasta más de 1100nm, un rango de más de 400nm. Las fuentes de luz sintonizables que utilizan un cristal de Ti:S pueden emitir cualquiera (o todas) de estas longitudes de onda.

Luego están los dispositivos como los osciladores paramétricos . Dado que no dependen de los niveles de energía de un material para generar nuevos fotones, un solo dispositivo puede sintonizar entre miles de nanómetros de longitudes de onda, a veces cubriendo los rayos UV, VIS y NIR.

Entonces, en resumen, es absolutamente posible controlar la frecuencia/longitud de onda de la luz con el equipo adecuado.

La temperatura de los LED se ajusta bastante bien, pero se necesita nitrógeno líquido para obtener unas pocas decenas de nanómetros. Acabo de probar uno que es ámbar a temperatura ambiente pero de color amarillo verdoso a 77 K. También se vuelven mucho más brillantes para corriente constante a medida que se reduce la temperatura, mientras que la caída de tensión directa aumenta drásticamente. Este brillo cambiante y mi teléfono que no me permite desactivar la exposición automática es la razón por la cual mi intento de filmarlo fracasó miserablemente.

Los pequeños diodos láser muestran menos desplazamiento. Tenía un diodo de tipo puntero láser rojo aquí, y en LN se volvió más brillante, luego se atenuó a medida que se enfriaba, sin cambiar de color apreciablemente

Use una bombilla incandescente con un interruptor de atenuación, la temperatura del emisor cambiará a medida que atenúe y la curva de cuerpo negro cambiará en consecuencia. Por supuesto, esto solo se aplica si no desea una fuente monocromática o coherente.

Lo que está preguntando es solo una antena ... pero para frecuencias ópticas en lugar de radio. Se llaman "antenas ópticas" y todavía están en desarrollo ya que la luz visible tiene una longitud de onda muy corta, lo que significa antenas muy cortas que presentan dificultades de fabricación (son de nanoescala). Además de eso, las señales de accionamiento requeridas también son de muy alta frecuencia, lo que también complica las cosas.

"la frecuencia de la luz" es una cantidad bien definida solo para una fuente monocromática.

Buenas fuentes monocromáticas de luz visible son las líneas de espectro, y el efecto Stark (campo eléctrico) o el efecto Zeeman (campo magnético) pueden cambiarlas. Simplemente no es muy sensible, da una modulación pequeña en comparación con los anchos de línea típicos.

Varias esquivas, sin embargo, pueden obtener mejores efectos; en particular, las rejillas fotoacústicas se pueden combinar con amplificadores de ganancia láser para crear fuentes sintonizadas.

Sin embargo, lo más fácil es usar dos LED de diferentes colores y encender solo uno.

Tienes a Zeeman y Stark mezclados.
@polwel- sí, me equivoqué; arreglado ahora

Este es el tipo de pregunta que alguien hace cuando no entiende la transición homo-lumo en la teoría de la órbita molecular y las brechas de banda en los materiales semiconductores permiten que los electrones se exciten y vuelvan a los estados fundamentales para crear emisiones.

Una vez que se entienden esos fenómenos, queda clara la cuestión de que se debe usar un uso más inteligente de filtrado de luz y solicitación con espejos y sintonización láser para seleccionar una longitud de onda específica de una cola en una curva de emisión gaussiana de los mecanismos de emisión antes mencionados.

Entonces, si no le gustan esas técnicas y todas están descalificadas por sus criterios, la única respuesta posible que tiene en cuenta todos sus criterios es, no. No, el color de la luz no se puede sintonizar en la fuente según sus criterios.

¿Es posible controlar la frecuencia de la luz?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v