Generación armónica

La generación de armónicos ( HG , también llamada generación de armónicos múltiples ) es un proceso óptico no lineal en el que${\displaystyle n}$Los fotones con la misma frecuencia interactúan con un material no lineal, se "combinan" y generan un nuevo fotón con${\displaystyle n}$veces la energía de los fotones iniciales (equivalentemente,${\displaystyle n}$veces la frecuencia y la longitud de onda dividida por${\displaystyle n}$).

En un medio que tiene una susceptibilidad no lineal sustancial , es posible la generación de armónicos. Nótese que para órdenes pares (${\displaystyle n=2,4,\dots }$), el medio no debe tener centro de simetría (no centrosimétrico). ^{[ 1 ]}

Debido a que el proceso requiere que muchos fotones estén 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.${\displaystyle n}$Para generar de manera eficiente, la simetría del medio debe permitir que la señal se amplifique (por ejemplo, mediante la adaptación de fase ), y la fuente de luz debe ser intensa y estar bien controlada espacialmente (con un láser colimado ) y temporalmente (mayor señal si el láser tiene pulsos cortos). ^{[ 2 ]}

Un caso especial en el que el número de fotones en la interacción es${\displaystyle n=2}$, pero con dos fotones diferentes a frecuencias${\displaystyle \omega _{1}}$y${\displaystyle \omega _{2}}$.

Un caso especial en el que el número de fotones en la interacción es${\displaystyle n=2}$También existe un caso especial de generación de frecuencia suma en el que ambos fotones tienen la misma frecuencia.${\displaystyle \omega }$.

Un caso especial en el que el número de fotones en la interacción es${\displaystyle n=3}$si todos los fotones tienen la misma frecuencia${\displaystyle \omega }$. Si tienen frecuencias diferentes, se prefiere el término general de mezcla de cuatro ondas . Este proceso implica la susceptibilidad no lineal de tercer orden.${\displaystyle \chi ^{(3)}}$. ^{[ 3 ]}

A diferencia de la generación de segundo armónico (SHG), es un proceso volumétrico ^{[ 4 ]} y se ha demostrado en líquidos ^{[ 5 ]} . Sin embargo, se ve potenciado en las interfaces ^{[ 6 ] .}

Un caso especial en el que el número de fotones en interacción es${\displaystyle n=4}$. Informado alrededor del año 2000, ^{[ 8 ]} los potentes láseres ahora permiten una FHG eficiente. Este proceso implica la susceptibilidad no lineal de cuarto orden${\displaystyle \chi ^{(4)}}$.

Generación de armónicos para${\displaystyle n=5}$(5HG) o más es teóricamente posible, pero la interacción requiere una cantidad muy alta de fotones para interactuar y, por lo tanto, tiene una baja probabilidad de ocurrir: la señal en armónicos superiores será muy baja y requiere láseres muy intensos para generarse. Para generar armónicos altos (como${\displaystyle n=30}$y así sucesivamente), se puede utilizar el proceso sustancialmente diferente de generación de armónicos altos .

• Boyd, RW (2007). Óptica no lineal (tercera  ed.). Elsevier. ISBN 9780123694706.
• Sutherland, Richard L. (2003). Manual de óptica no lineal (2.ª  ed.). CRC Press. ISBN 9780824742430.
• Hecht, Eugene (2002). Óptica (4.ª  ed.). Addison-Wesley. ISBN 978-0805385663.
• Zernike, Frits; Midwinter, John E. (2006). Óptica no lineal aplicada . Dover Publications. ISBN 978-0486453606.

• óptica no lineal
• Generación de segundo armónico
• Generación de armónicos de alto orden
• multiplicador de frecuencia óptica