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非線形光学 ひせんけいこうがくnonlinear optics

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

非線形光学
ひせんけいこうがく
nonlinear optics

通常の光学が,入射光波振幅に比例して重ね合せの原理が成り立つ光学現象を扱う線形光学であるのに対し,入射光波の振幅に比例しないで2乗以上の高次効果として現れる光学現象を扱う光学の分野を非線形光学という。レーザー光の出現によって,光高調波の発生を含む光混合,誘導ブリユアン散乱多光子遷移,光の強度による屈折率の変化など多くの現象が観測されている。非線形効果が現れるのは,レーザー光のようにエネルギー密度の大きい電磁場のもとではポテンシャルの2乗近似が成り立たなくなるためである。さらに詳細な理論的考察は量子力学の摂動論を用いてなされる。

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百科事典マイペディアの解説

非線形光学【ひせんけいこうがく】

レーザーの出現によって開かれた新しい光学の分野。ふつうの(弱い)光については,吸収・反射・散乱・発光などのさまざまな光学現象が光の電磁場に比例するような線形効果しか現れないが,レーザーのような強い光では比例関係からはずれた非線形特性が容易に生じ,たとえば光パルスがまったく吸収も変形も受けず完全に透過してしまう自己誘導透過や入射光とは時間的にまったく離れた領域にコヒーレントな光波を生ずるフォトンエコーなどの多彩な現象が出現する。

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世界大百科事典 第2版の解説

ひせんけいこうがく【非線形光学 nonlinear optics】

強い光を作り出せるレーザーの出現によって開かれた新しい光学の分野。光は電磁波であって,光を受けた物質の内部では,その電磁場に対する応答が,光の周波数で振動する電気分極や電流の形で現れ,これが源となって光の吸収,反射,散乱,発光などさまざまな光学現象が生ずる。ふつうの光(弱い光)に対しては,この応答が光の電磁場に比例するような線形効果しか現れないが,レーザーのような強い光を用いると,比例関係からはずれた非線形特性が容易に生じ,この効果がもとになって,さらに多彩な現象が出現する。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

非線形光学
ひせんけいこうがく
nonlinear optics

一般に、光が物質に入射したときに、光の振幅に比例(線形)した反応(効果)として屈折率の変化などが現れる。しかし、入射光の強度(振幅)が大きい場合、入射光振幅の2乗(二次)または3乗(三次)以上の高次(比例関係からずれた非線形)の効果が現れ、それらを非線形効果とよぶ。このような非線形効果を扱う光学分野を非線形光学とよぶ。光の強度が大きいレーザーの出現により、非線形効果が注目されるようになった。非線形効果は光と媒質の相互作用の量子力学的対応でもあり、さまざまな場面に応用されている。
 非線形光学現象としては以下のものがある。
(1)光高調波発生 入射波長を半分(第二次)または3分の1(第三次)にして発生する現象。赤外波長のレーザー光を緑色のレーザー光にする第二次高調波発生器(SHG:Second Harmonic Generator)として実用化されている。
(2)光混合 入射する異なる二つの周波数の光を混合して二つの光の周波数の和や差を発生させる。レーザ光の波長変換に利用されている。
(3)光パラメトリック効果 放出される二つの光の周波数の和が入射光の周波数に等しくなる現象。波長変換などで誘導ラマン散乱として利用されている。
(4)電場依存屈折率変化 ポッケルス効果やカー効果などの電気光学効果。かける電場の強度によって屈折率が変化する現象で、光シャッターや光強度変調器として利用されている。
(5)非線形屈折率変化 入射光により屈折率が変化する現象。透過光強度が入射光強度の履歴に依存する場合は光双安定性スイッチとして利用される。レーザー光の自己集束によるレンズ効果もある。
 その他に4光波混合による位相共役鏡(入射光と同じ位相の光を反射する)や、光パルスの形状が崩れにくい光ソリトンなど多様な現象がある。[山本将史]

出典 小学館 日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について 情報 | 凡例

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