Mezcla de cuatro ondas

La mezcla de cuatro ondas ( FWM ) es un fenómeno de intermodulación en óptica no lineal , donde la interacción entre dos o tres longitudes de onda produce dos o una longitud de onda nuevas. Es similar al punto de intercepción de tercer orden en sistemas eléctricos. La mezcla de cuatro ondas se puede comparar con la distorsión de intermodulación en sistemas eléctricos estándar. Es un proceso no lineal paramétrico, ya que la energía de los fotones incidentes se conserva . La FWM es un proceso sensible a la fase, de modo que su eficiencia se ve fuertemente afectada por las condiciones de coincidencia de fase .

Cuando tres frecuencias (f ₁ , f ₂ , y f ₃ ) interactúan en un medio no lineal, dan lugar a una cuarta frecuencia (f ₄ ) que se forma por la dispersión de los fotones incidentes, produciendo el cuarto fotón.

Dados los datos de entrada f ₁ , f ₂ , y f ₃ , el sistema no lineal producirá

${\displaystyle \pm f_{1}\pm f_{2}\pm f_{3}}$

A partir de los cálculos realizados con las tres señales de entrada, se observa que se generan 12 frecuencias interferentes, tres de las cuales coinciden con una de las frecuencias de entrada originales. Cabe destacar que estas tres frecuencias coincidentes con las frecuencias de entrada originales se atribuyen típicamente a la automodulación de fase y a la modulación de fase cruzada , y presentan una coincidencia de fase natural, a diferencia de la FWM.

La FWM es una característica de la fibra óptica que afecta a los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), donde múltiples longitudes de onda ópticas se espacian a intervalos iguales o espaciado de canales. Los efectos de la FWM son más pronunciados con un espaciado de canales reducido (como en sistemas WDM densos) y a altos niveles de potencia de señal. Una alta dispersión cromática disminuye los efectos de la FWM, ya que las señales pierden coherencia , o dicho de otro modo, aumenta el desajuste de fase entre las señales. La interferencia causada por la FWM en los sistemas WDM se conoce como diafonía entre canales . La FWM se puede mitigar utilizando un espaciado de canales desigual o una fibra que aumente la dispersión. En el caso especial en que las tres frecuencias son casi degeneradas, la separación óptica de la frecuencia diferencial puede ser técnicamente compleja.

${\displaystyle f_{ijk}=f_{i}+f_{j}-f_{k},\mathrm {donde} \,i,j\neq k}$

La FWM encuentra aplicaciones en la conjugación de fase óptica , la amplificación paramétrica , la generación de supercontinuo , la generación de luz ultravioleta de vacío , la espectroscopia de transferencia de modulación ^{[ 5 ]} y en la generación de peines de frecuencia basados ​​en microresonadores . Los amplificadores y osciladores paramétricos basados ​​en la mezcla de cuatro ondas utilizan la no linealidad de tercer orden, a diferencia de la mayoría de los osciladores paramétricos típicos que utilizan la no linealidad de segundo orden. Además de estas aplicaciones clásicas, la mezcla de cuatro ondas ha demostrado ser prometedora en el régimen óptico cuántico para la generación de fotones individuales ^{[ 6 ]} , pares de fotones correlacionados ^{[ 7 ] [ 8 ],} luz comprimida ^{[ 9 ] [ 10 ]} y fotones entrelazados ^{[ 11 ]} .

• peine de frecuencias de Kerr
• ecuación de Lugiato-Lefever
• Efecto Kerr óptico
• Conjugación de fase óptica, espejo conjugado de fase
• Generación de supercontinuo

• Enciclopedia de física y tecnología láser