ऑप्टिकल सुधार: Difference between revisions
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[[File:Optical rectification.svg|thumb|350px|एक [[आयनिक क्रिस्टल]] का एक योजनाबद्ध जिसमें कोई | [[File:Optical rectification.svg|thumb|350px|एक [[आयनिक क्रिस्टल]] का एक योजनाबद्ध जिसमें कोई प्रयुक्त [[विद्युत क्षेत्र]] (शीर्ष) नहीं है, और एक प्रकाश तरंग (नीचे) के कारण एक साइनसोइडल विद्युत क्षेत्र है। धुंधलापन आयनों के साइनसोइडल दोलन को इंगित करता है। लाल तीर प्रकाशीय सुधार को इंगित करता है: दोलनशील विद्युत क्षेत्र आयनों की औसत स्थिति में बदलाव का कारण बनता है, जो बदले में क्रिस्टल के डीसी [[ध्रुवीकरण घनत्व]] को बदलता है।]]इलेक्ट्रो-प्रकाशिकी सुधार (ईओआर), जिसे प्रकाशीय सुधार के रूप में भी जाना जाता है, एक गैर-रेखीय प्रकाशिकी है। एक गहन प्रकाशीय बीम की विशिष्ट तीव्रता के लिए, प्रकाशीय सुधार एक दूसरे क्रम की घटना है<ref>Rice ''et al.'', "Terahertz optical rectification from <110> zinc-blende crystals," ''Appl. Phys. Lett.'' '''64''', 1324 (1994), {{doi|10.1063/1.111922}}</ref> जो [[इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव|इलेक्ट्रो-प्रकाशिकी प्रभाव]] की व्युत्क्रम प्रक्रिया पर आधारित है। 1962 में पहली बार इसकी सूचना मिली थी।<ref>Bass ''et al.'', "Optical rectification," ''Phys. Rev. Lett.'' '''9''', 446 (1962), {{doi|10.1103/PhysRevLett.9.446}}</ref> जब [[रूबी लेजर]] से विकिरण [[पोटेशियम डाइहाइड्रोज़न फ़ॉस्फ़ेट]] (केडीपी) और [[पोटेशियम डाइड्यूटेरियम फॉस्फेट]] (KD<sub>d</sub>P) क्रिस्टल के माध्यम से प्रेषित किया गया था। | ||
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गैर-रैखिक माध्यम के समरूपता गुणों के संदर्भ में | गैर-रैखिक माध्यम के समरूपता गुणों के संदर्भ में प्रकाशीय सुधार को सहज रूप से समझाया जा सकता है: एक पसंदीदा आंतरिक दिशा की उपस्थिति में, ध्रुवीकरण एक ही समय में चालन क्षेत्र के रूप में अपना संकेत नहीं बदलेगा। यदि उत्तरार्द्ध को साइनसॉइडल तरंग द्वारा दर्शाया जाता है, तो औसत डीसी ध्रुवीकरण उत्पन्न होगा। | ||
प्रकाशीय सुधार [[डायोड]] द्वारा निर्मित [[ सही करनेवाला |सही करनेवाला]] के अनुरूप है, जिसमें एसी संकेत को डीसी में परिवर्तित (संशोधित) किया जा सकता है। चूँकि, यह एक ही बात नहीं है। एक डायोड साइनसोइडल इलेक्ट्रिक क्षेत्र को डीसी धारा में बदल सकता है, जबकि प्रकाशीय संशोधन साइनसॉइडल इलेक्ट्रिक क्षेत्र को डीसी पोलराइजेशन में बदल सकता है, किंतु डीसी धारा में नहीं है दूसरी ओर, एक बदलता हुआ ध्रुवीकरण एक प्रकार का धारा है। इसलिए, यदि घटना प्रकाश अधिक से अधिक तीव्र हो रहा है, तो प्रकाशीय सुधार एक डीसी धारा का कारण बनता है, जबकि यदि प्रकाश कम और कम तीव्र हो रहा है, तो प्रकाशीय सुधार विपरीत दिशा में डीसी धारा का कारण बनता है। किंतु फिर से, यदि प्रकाश की तीव्रता स्थिर है, तो प्रकाशीय सुधार डीसी धारा का कारण नहीं बन सकता है। | |||
जब | जब प्रयुक्त विद्युत क्षेत्र को फेमटोसेकंड-पल्सड_[[लेज़र]] या पल्सड_संचालन पल्स-चौड़ाई लेजर द्वारा वितरित किया जाता है, तो ऐसी छोटी दालों से जुड़ा वर्णक्रमीय बैंडविड्थ बहुत बड़ा होता है। विभिन्न आवृत्ति घटकों का मिश्रण एक धड़कन ध्रुवीकरण उत्पन्न करता है, जिसके परिणामस्वरूप [[टेराहर्ट्ज़ विकिरण]] क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन होता है। ईओआर प्रभाव कुछ हद तक एक त्वरित/मंद चार्ज द्वारा विकिरण के मौलिक विद्युतगतिकी उत्सर्जन के समान है, इसके अतिरिक्त कि यहां शुल्क एक बाध्य द्विध्रुवीय रूप में हैं और THz पीढ़ी गैर-रेखीय प्रकाशीय माध्यम के दूसरे क्रम की संवेदनशीलता पर निर्भर करती है। 0.5–3 THz दूरी (0.1 मिमी तरंग दैर्ध्य) में विकिरण उत्पन्न करने के लिए एक लोकप्रिय पदार्थ [[जिंक टेल्यूराइड]] है। | ||
सतह की दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी के समान प्रभाव से [[धातु]] की सतहों पर | सतह की दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी के समान प्रभाव से [[धातु]] की सतहों पर प्रकाशीय सुधार भी होता है। चूँकि प्रभाव e प्रभावित होता है। जी। नोनेक़ुइलिब्रिउम इलेक्ट्रॉन उत्तेजना द्वारा और सामान्यतः यह अधिक जटिल विधि से प्रकट होता है।<ref>Kadlec, F., Kuzel, P., Coutaz, J. L., "Study of terahertz radiation generated by optical rectification on thin gold films," ''Optics Letters'', '''30''', 1402 (2005), {{doi|10.1364/OL.30.001402}}</ref> | ||
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अर्धचालक और पॉलिमर में वाहक त्वरण के साथ, लेजर का उपयोग करके टेराहर्ट्ज़ विकिरण की पीढ़ी के लिए प्रकाशीय सुधार मुख्य तंत्रों में से एक है।<ref>Tonouchi, M, "Cutting-edge terahertz technology," ''Nature Photonics'' '''1''', 97 (2007), {{doi|10.1038/nphoton.2007.3}}</ref> यह टेराहर्ट्ज़ पीढ़ी की अन्य प्रक्रियाओं से अलग है जैसे कि [[पोलरिटोनिक्स]] जहां एक ध्रुवीय [[जाली कंपन]] को टेराहर्ट्ज़ विकिरण उत्पन्न करने के लिए सोचा जाता है। | |||
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एक इलेक्ट्रॉन (बैंगनी) को साइन वेवली-ऑसिलेटिंग बल, अर्थात प्रकाश के विद्युत क्षेत्र द्वारा साइड-टू-साइड धकेला जा रहा है। किंतु क्योंकि इलेक्ट्रॉन एक अनहार्मोनिक संभावित ऊर्जा (काली वक्र) में है, इलेक्ट्रॉन गति ज्यावक्रीय नहीं है। तीन तीर गति की फूरियर श्रृंखला दिखाते हैं: नीला तीर साधारण (रैखिक) विद्युत संवेदनशीलता से मेल खाता है, हरा तीर दूसरी-हार्मोनिक पीढ़ी से मेल खाता है, और लाल तीर प्रकाशीय सुधार से मेल खाता है। (जब कोई दोलन बल नहीं होता है, तो इलेक्ट्रॉन संभावित न्यूनतम पर बैठता है, किंतु जब कोई दोलन बल होता है, तो यह लाल तीर द्वारा दर्शाई गई राशि से औसतन, आगे दाईं ओर होता है।)
एक आयनिक क्रिस्टल का एक योजनाबद्ध जिसमें कोई प्रयुक्त विद्युत क्षेत्र (शीर्ष) नहीं है, और एक प्रकाश तरंग (नीचे) के कारण एक साइनसोइडल विद्युत क्षेत्र है। धुंधलापन आयनों के साइनसोइडल दोलन को इंगित करता है। लाल तीर प्रकाशीय सुधार को इंगित करता है: दोलनशील विद्युत क्षेत्र आयनों की औसत स्थिति में बदलाव का कारण बनता है, जो बदले में क्रिस्टल के डीसी ध्रुवीकरण घनत्व को बदलता है।
इलेक्ट्रो-प्रकाशिकी सुधार (ईओआर), जिसे प्रकाशीय सुधार के रूप में भी जाना जाता है, एक गैर-रेखीय प्रकाशिकी है। एक गहन प्रकाशीय बीम की विशिष्ट तीव्रता के लिए, प्रकाशीय सुधार एक दूसरे क्रम की घटना है[1] जो इलेक्ट्रो-प्रकाशिकी प्रभाव की व्युत्क्रम प्रक्रिया पर आधारित है। 1962 में पहली बार इसकी सूचना मिली थी।[2] जब रूबी लेजर से विकिरण पोटेशियम डाइहाइड्रोज़न फ़ॉस्फ़ेट (केडीपी) और पोटेशियम डाइड्यूटेरियम फॉस्फेट (KDdP) क्रिस्टल के माध्यम से प्रेषित किया गया था।
स्पष्टीकरण
गैर-रैखिक माध्यम के समरूपता गुणों के संदर्भ में प्रकाशीय सुधार को सहज रूप से समझाया जा सकता है: एक पसंदीदा आंतरिक दिशा की उपस्थिति में, ध्रुवीकरण एक ही समय में चालन क्षेत्र के रूप में अपना संकेत नहीं बदलेगा। यदि उत्तरार्द्ध को साइनसॉइडल तरंग द्वारा दर्शाया जाता है, तो औसत डीसी ध्रुवीकरण उत्पन्न होगा।
प्रकाशीय सुधार डायोड द्वारा निर्मित सही करनेवाला के अनुरूप है, जिसमें एसी संकेत को डीसी में परिवर्तित (संशोधित) किया जा सकता है। चूँकि, यह एक ही बात नहीं है। एक डायोड साइनसोइडल इलेक्ट्रिक क्षेत्र को डीसी धारा में बदल सकता है, जबकि प्रकाशीय संशोधन साइनसॉइडल इलेक्ट्रिक क्षेत्र को डीसी पोलराइजेशन में बदल सकता है, किंतु डीसी धारा में नहीं है दूसरी ओर, एक बदलता हुआ ध्रुवीकरण एक प्रकार का धारा है। इसलिए, यदि घटना प्रकाश अधिक से अधिक तीव्र हो रहा है, तो प्रकाशीय सुधार एक डीसी धारा का कारण बनता है, जबकि यदि प्रकाश कम और कम तीव्र हो रहा है, तो प्रकाशीय सुधार विपरीत दिशा में डीसी धारा का कारण बनता है। किंतु फिर से, यदि प्रकाश की तीव्रता स्थिर है, तो प्रकाशीय सुधार डीसी धारा का कारण नहीं बन सकता है।
जब प्रयुक्त विद्युत क्षेत्र को फेमटोसेकंड-पल्सड_लेज़र या पल्सड_संचालन पल्स-चौड़ाई लेजर द्वारा वितरित किया जाता है, तो ऐसी छोटी दालों से जुड़ा वर्णक्रमीय बैंडविड्थ बहुत बड़ा होता है। विभिन्न आवृत्ति घटकों का मिश्रण एक धड़कन ध्रुवीकरण उत्पन्न करता है, जिसके परिणामस्वरूप टेराहर्ट्ज़ विकिरण क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन होता है। ईओआर प्रभाव कुछ हद तक एक त्वरित/मंद चार्ज द्वारा विकिरण के मौलिक विद्युतगतिकी उत्सर्जन के समान है, इसके अतिरिक्त कि यहां शुल्क एक बाध्य द्विध्रुवीय रूप में हैं और THz पीढ़ी गैर-रेखीय प्रकाशीय माध्यम के दूसरे क्रम की संवेदनशीलता पर निर्भर करती है। 0.5–3 THz दूरी (0.1 मिमी तरंग दैर्ध्य) में विकिरण उत्पन्न करने के लिए एक लोकप्रिय पदार्थ जिंक टेल्यूराइड है।
सतह की दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी के समान प्रभाव से धातु की सतहों पर प्रकाशीय सुधार भी होता है। चूँकि प्रभाव e प्रभावित होता है। जी। नोनेक़ुइलिब्रिउम इलेक्ट्रॉन उत्तेजना द्वारा और सामान्यतः यह अधिक जटिल विधि से प्रकट होता है।[3]
अन्य नॉनलाइनियर प्रकाशीय प्रक्रियाओं के समान, प्रकाशीय संशोधन को भी तब बढ़ाया जाता है जब सतह के प्लास्मों को धातु की सतह पर उत्तेजित किया जाता है।[4]
अनुप्रयोग
अर्धचालक और पॉलिमर में वाहक त्वरण के साथ, लेजर का उपयोग करके टेराहर्ट्ज़ विकिरण की पीढ़ी के लिए प्रकाशीय सुधार मुख्य तंत्रों में से एक है।[5] यह टेराहर्ट्ज़ पीढ़ी की अन्य प्रक्रियाओं से अलग है जैसे कि पोलरिटोनिक्स जहां एक ध्रुवीय जाली कंपन को टेराहर्ट्ज़ विकिरण उत्पन्न करने के लिए सोचा जाता है।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Rice et al., "Terahertz optical rectification from <110> zinc-blende crystals," Appl. Phys. Lett. 64, 1324 (1994), doi:10.1063/1.111922
- ↑ Bass et al., "Optical rectification," Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962), doi:10.1103/PhysRevLett.9.446
- ↑ Kadlec, F., Kuzel, P., Coutaz, J. L., "Study of terahertz radiation generated by optical rectification on thin gold films," Optics Letters, 30, 1402 (2005), doi:10.1364/OL.30.001402
- ↑ G. Ramakrishnan, N. Kumar, P. C. M. Planken, D. Tanaka, and K. Kajikawa, "Surface plasmon-enhanced terahertz emission from a hemicyanine self-assembled monolayer," Opt. Express, 20, 4067-4073 (2012), doi:10.1364/OE.20.004067
- ↑ Tonouchi, M, "Cutting-edge terahertz technology," Nature Photonics 1, 97 (2007), doi:10.1038/nphoton.2007.3
