Funktionsproblem om ikke -lineær optik giver indsigt i de seneste ideers felter

Et stort antal forskere arbejder inden for ikke -lineær optik, som er undersøgelsen af ​​alle effekter, der kan beskrives som multi-foton-interaktioner i forskellige materialesystemer, herunder tilfælde, hvor frekvensen af ​​en eller flere fotoner har tendens til nul. Motiveret af disse forskeres behov, møder er dukket op i løbet af de sidste par år under navnet "Foundations of Nonlinear Optics". De to seneste af disse møder fandt sted på Lehigh University i 2015, og på Tufts University i 2016, og den næste vil finde sted på University of Bahamas.

Nu, et særtræk ved Journal of the Optical Society of America B er blevet offentliggjort med bidrag fra flere af deltagerne i disse møder, såvel som andre. Spørgsmålet kaldes ikke -lineær optik nær den grundlæggende grænse, og det indeholder artikler lige fra det grundlæggende, første principanalyse af den ikke -lineære respons og dens oprindelse, til eksperimentelt arbejde.

I henhold til problemets introduktion:"Dette funktionsnummer er dedikeret til værker af både andenordens ikke-lineær optik (tre-foton-interaktioner) og tredje-ordens ikke-lineære optik (fire-foton-interaktioner), der fokuserer på at forstå de ikke-lineære optiske grundlæggende mekanismer svar, når ikke -lineariteten er stor og nærmer sig den grundlæggende kvantegrænse - et regime, der kræves af applikationer og er karakteriseret ved interessant fysik. "

Medredaktør Biaggio, siger en professor i Lehighs Institut for Fysik:"Hele funktionen handler om at lede efter nye måder at forstå og optimere visse materialers evne til at formidle lys-lys-interaktion. Eksempler er to fotoner af samme frekvens, der kombineres til at oprette en ad gangen frekvensen - kendt som anden harmonisk generation - eller tre fotoner, der kombineres til at producere en fjerde - som potentielt kan føre til ting som optiske transistorer. "

En artikel fra Biaggios forskningsgruppe-med titlen "Optimal konjugeringslængde i donor-acceptormolekyler til tredje-ordens ikke-lineær optik"-er også inkluderet i funktionen. Undersøgelsen bygger på teamets tidligere forskning, der demonstrerede rekordhøj ydeevne for individuelle molekyler og udviklede en ny måde at bruge disse molekyler til at fremstille højkvalitets solid state-materialer-materialer, der derefter er blevet brugt til at tilføje ikke-lineær optisk funktionalitet til standard integreret optisk kredsløb .

Biaggio siger, at det er vigtigt at studere, hvordan den ikke-lineære optiske effektivitet opretholdes, når man gør molekylerne større, fordi stigende molekylær størrelse er en af ​​de måder, der bruges til at øge styrken af ​​de effekter, der fører til multi-fotoninteraktioner. Teamet havde tidligere bemærket, at ved at tilføje særlige grupper til et lille molekyle-kaldet donor- og acceptorgrupper-er det muligt at holde molekylet tæt på de rekordhøje værdier i effektivitet. Men, han siger, dette kan kun fungere, når molekylerne ikke bliver for store.

"Denne artikel giver det første indblik i, hvordan at gøre organiske molekyler længere-ved at tilføje flere kulstofatomer til en kæde af kulstofatomer-påvirker deres evne til at formidle multi-fotoninteraktioner til altoptisk omskiftning, og hvordan denne evne afhænger af fotonenes bølgelængde, "siger Biaggio.

Han tilføjer:"I denne undersøgelse, vi har endelig eksperimentelt bestemt, hvor langt man kan gå for at gøre molekylet større, mens man stadig nyder fordelene ved donor-acceptorsubstitution. "