フェムト秒レーザーの非線形光学について

質問

最近私はフェムト秒レーザーについて調べているのですが非線形光学のことがわからず悩んでいます。
非線形光学とは何なのでしょうか？
またフェムト秒レーザーで起こる非線形効果は何なのでしょうか？
教えてください。よろしくお願いします。

回答No.2

toy-ut

フェムト秒レーザーでの非線形効果のメカニズムはピコ秒レーザーと同じなので、専門HPに詳述は譲りますが、非線形結晶による周波数変換が特徴的と思います。物体に当てればアブレーションも生じます。

http://staff.aist.go.jp/t-miyamae/SFG1.htm
http://www.uesu.phys.waseda.ac.jp/lectures/chapter0.pdf
http://www.optmax.co.jp/crystal_pdf/n1_n7

お礼

回答ありがとうございます。
リンク先を参考にいろいろ勉強させてもらいます。

回答No.1

walkingdic

まずフェムト秒レーザに限定する必要性はありません。
フェムト秒レーザのほうが光強度が高くなるため（単位時間当たりの強度をいいますので、エネルギーが同一でも時間が短いとそれだけ強度が強くなります）観測しやすいだけです。

非線形光学とは、物質の光に対する応答が非線形になる現象を扱う学問です。
非線形光学効果とは物質の光に対する応答が非線形になるものをさします。

以上。

だと「物質の光に対する応答が非線形になる」の意味が不明なままでしょうから、簡単に解説します。
まず、線形応答を考えると話が早いです。たとえば、透過率５０％、吸収率５０％の物質に光を入れたとします。仮に、１Ｗ／ｃｍ＾２の光を入れたら０．５Ｗ／ｃｍ＾２の光が出てきます。１０Ｗ／ｃｍ＾２の光を入れたら５Ｗ／ｃｍ＾２の光が出てきます。
これが線形な応答です。

非線形な応答は、この透過率が光の強度により変化します。
１Ｗ／ｃｍ＾２の光を入れたときには０．５Ｗ／ｃｍ＾２の光が出てきて、透過率５０％ですが、１０Ｗ／ｃｍ＾２の光を入れたときには８Ｗ／ｃｍ＾２の光が出てきて透過率は８０％になり、要するに透過率という物質のパラメータが変化します。
ちなみにこのような透過率の変化は飽和吸収と呼ばれていて、色素などいくつがの物質で実際に生じます。

ちなみに非線形になるのは光強度だけではありません。
１０６４ｎｍの波長の光を入れると、５３２ｎｍと半分の波長の光が出てくるのをＳＨＧ、第二高調波といい、これも光の波長に影響を及ぼしているので非線形現象の仲間にしています。

一般的には光の強さにより、屈折率や吸収率が変化したり、光の電場と相互作用して波長が変わったりする現象と考えればよいでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。
フェムト秒レーザー以外でも非線形光学があるのはわかっていたのですが、どうしてこんな現象が起きるのかわからなかったので質問させて頂きました。
参考にさせてもらいます。