非線形光学を説明するとき、どう説明したらいいのかわからないです。誰かわかりやすく説明してください。わかりやすくなくてもいいので、僕なら(私なら)こう説明するでもいいので、お願いします。

A 回答 (2件)

求めているレベルが不明なのと、私は光学が専門ではないので、


一つのアドバイスだけですが、

要するに、非線形とは、出力∝入力ではなく、∝入力^2 とか、入力^3の
項も含むということです。
その場合、cosωを入力とすれば、
出力∝(cosω)^2∝(cos2ω)/1+(1/2)
となって、高調波2ωが現れます。

(それとも、どういう場合に非線形になるか、を求めていらっしゃるのかな?)
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誰に対して説明するのかが大事なことですね。



これから専門を学ぶ学生さん相手ならば、Maxwell方程式から分極Pと電気感受率χ、電場Eの式を示して、感受率χが電場の関数となるのが「非線形光学」の「非線形」の意味だと説明しますよね。

一方全くの素人相手であれば、たとえばいまのDVDなどに使われているレーザではどんどん波長が短いものが使われるようになって、そこには「非線形光学」を利用したレーザが使われています、というように身近な用途で説明します。

かたや、一般人ではなく技術者、研究者のたぐいだけど非線形光学は専門ではないという人に説明するのだと、「非線形光学」の基本的な考え方(物質が光によって特性が変化すると言うこと)とそれの具体的な現象例、応用例を述べるでしょう。

では。
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Q非線形光学結晶

非線形光学結晶の特徴の中でWarkoffが小さいというのがあるのですが、それがどういう特徴なのかがわかりません。それを詳しく説明できるようにしたいので、わかる人がいらしたら詳しく教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

複屈折性を持つ結晶の中では、光の波面の進行方向とエネルギーの進行方向は必ずしも一致しません。これは、たとえばそのような結晶に光を入射した場合、偏光方向によって常光と異常光に分離し、異常光は垂直に入射したにも関わらず斜めに進むなどから観測することが出来ます。
さて、walkoff(スペル注意)は、このずれを指します。
この値が大きいと、結晶中で(たとえば簡単には)2つの光を相互作用させようとしても、重なり合う領域が離れてしまうので、十分な効果が得られません。
逆に進行方向をそろえようとすると、位相整合がずれてしまいます。
(一つのビームであっても非線形光学効果は自分の光伝場で物質を変化させて、自分自身が変化するものなので相互作用長がこれにより制限されます。)

上記以上の説明となると専門書をご参照ください。

Q非線形光学結晶を用いた高調波の発生

非線形光学結晶を用いた高調波の発生
(2次高調波の発生に関して質問させて頂きます)


質問を以下にまとめます。


1.波長2.4~2.6μm程度の光の2次高調波を発生させることは可能でしょうか。
緑レーザーなどで非線形光学結晶を用いてるようですが、同じものを2.4~2.6μm帯の光にも適用できるのでしょうか?
それとも波長にあわせて使うものを選択する必要があるのでしょうか。

2.高調波発生には、どのような光学セットアップが必要になるのでしょうか。
単純に光経路に非線形光学結晶を入れるだけで、全ての波長の2次高調波が発生するのでしょうか?

3.変換効率はどの程度になるのでしょうか。
具体的数字ではなく、大体のオーダーだけでも構いません。
もしある程度の予想がつくのであれば、ご回答いただけたらと思います。



以上です。


光学分野にはあまり馴染みがなく、非常に初歩的な質問かもしれませんが、
どうぞ宜しくお願いします。

Aベストアンサー

1. 原理的には可能。
  光が通らなければ話にならないでしょう。それと光学異方性(複屈折)が必要ですね。結晶は自分で探してください。
2. 位相整合をとらなければならないので、結晶の切り出し角度と厚さは適当であるとして、2方向の角度調整機構が必要。温度が変わっても位相整合が狂うので、温度調整可能なセル。変換光と非変換光の分離用素子(鏡、プリズム、回折格子など)。
3. 非線形効果なので、光の強さ(エネルギー束)で急激に変化します。ほとんどゼロから50%まであり得ます。

失礼ですが、簡単な教科書で勉強しないと、ご自分で設計しても何も出ないでしょうね。

Q非線形光学結晶の角度許容幅などの定義について

レーザーの波長変換に使われる非線形光学結晶(KTP、LBO、BBOなど)で、特性として、角度許容幅、温度許容幅、波長許容幅などが載っていますが、これらの定義はどうなのか、詳しい方ご教示願います。

Aベストアンサー

こちらの資料はどうでしょうか。

http://www.optmax.co.jp/crystal_pdf/n1_n7

Q非線形振動子について

現在大学で物理をとっているんですが、内容が難しすぎてよくわかりません。特に、非線形振動子と重ね合わせの原理がわかりません。重ね合わせの原理とは、高校物理ででてくる波ででてくるような感じだと思っていいのでしょうか??教授に聞いてもさっぱりだし、教科書的なものもないし、どうしたら良いかわかりません。どなたか分かる方教えてもらえないでしょうか?
よろしくお願いします

Aベストアンサー

非線形振動子と重ねの理とがどうつながるのかよくわかりませんが。。。。

重ねの理とは、線形のシステムなら
原因(or 入力)aに対する結果(or 出力)がAであるなら、
原因(or 入力)kaに対する結果(or 出力)がkAである。
あるいはさらに、
原因(or 入力)bに対する結果(or 出力)がBであるなら、
原因(or 入力)a+bに対する結果(or 出力)はA+Bである

ということを言います。
必ず習うはずなんですが。線形と非線型との区別は、とても大事なものです。そして線形なら重ねの理は成立します。というか重ねの理が成立するのが線形です。
物理法則として習得すべき基本的なものはたいてい線形です。美しい理論も大抵線形です。
下記URLも参考になると思います。

参考URL:http://virus.okwave.jp/kotaeru.php3?q=1448400

Q幾何学的非線形性について

初めて質問させていただきます。
非線形構造モデルについて勉強しているのですが,

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の意の文章があります。
しかし構造物の材料特性は弾性域で論じる,の仮定があり
応力ーひずみ関係は線形であるらしいのです。

ではここでいう「幾何学的非線形性」とは具体的にどのようなものなのでしょうか??
あいまいな質問で申し訳ありません。
概念的なトコを勉強しているので,分かりやすく解答していただけると助かります。

Aベストアンサー

 材料は専門ではありません。
大学の授業で材料力学をちょっと
かじった程度なので、あまり専門的な
回答はできませんが、
例えば弾性率はフックの法則によって
定義されていると思いますが、
フックの法則は、歪みが小さいときに
これが応力に殆ど比例するというもので、
非線形特性を(歪みが小さいとき)という
条件付きで、線形近似しているものの
はずです。

>ではここでいう「幾何学的非線形性」とは具体的にどのようなものなのでしょうか??

 想像ですが、工学的せん断歪みなど、
歪んだ角度θが十分小さいという条件で、
三角関数の近似を使うものと思いますから、
その近似が使えないほど大きく材料が
全体的に歪んだとき、歪みの非線形性が
大きく出てくるものと思いますから、
その状態のことではないでしょうか?


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