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非线性光学
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     一束红光穿过普通透明介质,还是红光。如果换成一种特殊的透明材料,再把光加亮至太阳光的几千倍甚至几万倍,红光居然奇迹般地变成了蓝紫色!这种我们日常生活中看不到的神奇现象,就是非线性光学的效应之一——倍频效应。

在线性光学中,光经过介质后频率不会改变,所以红光还是红光。在非线性光学中,光经过光学介质后,光的频率、空间等某些光学参量会依赖于光强变化而变化。蓝色光子的频率是两个红色光子频率之和,红光之所以会变成蓝光,是因为强光下两个红色光子在非线性材料中“合成”了一个蓝色光子,这就是和频效应。当然,非线性光学的神奇不止于此,它还有双光子吸收、光学参量放大、自聚焦、光克尔等等应用性极强的效应。

但为什么生活中看不到非线性光学效应呢?最主要的原因是非线性光学效应的产生需要较强的光,若光达到一定强度,空气中也可以看到非线性光学效应。因此它在激光诞生之后的1961年,才被Franken观测到。另外,不同非线性材料下产生的光学效应也不同。即便在光强足够的情况下,也必须选择合适的材料,才能把红光变成蓝紫光。

非线性光学打开了科研的奇幻之门。某些绿色激光笔运用和频效应,把看不见的红外光转成了可见的绿光;运用双光子吸收效应制作的双光子荧光显微镜,可以对人体癌细胞的结构、生长与抑制规律进行光谱学研究;运用光学参量放大效应发展而来的光学参量啁啾脉冲放大技术,可以用来研究激光受控核聚变,为人类用上更加环保清洁的聚变能努力。

相信在不久的将来,生活中将随处可见非线性光学的影子。而这一切,要感谢奠定了非线性光学理论基础的宗师级人物——布隆伯根。1981年,布隆伯根摘得诺贝尔物理学奖的桂冠。

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