- No linealidad óptica
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La respuesta óptica no lineal es bien conocida en dispositivos electrónicos fabricados con semiconductores. Incluso en el ámbito puramente mecánico se da ese efecto. Basta imaginarse un muelle. En cierto intervalo de su elongación, éste responde linealmente al efecto de una fuerza, siguiendo la conocida ley de Hooke. El muelle ejerce otra fuerza de sentido contrario a la que provoca esa elongación. Si esa fuerza desaparece, el muelle vuelve a su tamaño original. Sin embargo, llega el momento en el que si esta fuerza es tan grande, el muelle se deforma permanentemente o incluso se rompe. En ese momento, el muelle deja de comportarse linealmente.
Cuando una señal sinusoidal es transferida de una entrada a una salida de un elemento no lineal, esta señal deja de ser sinusoidal y se convierte en una función compuesta. (La señal sinusoidal es la señal pura por excelencia).
Los elementos ópticos transparentes se comportan como transmisores lineales normalmente. Una luz monocromática los atraviesa y los transmite proporcionalmente a su intensidad. Sin embargo, cuando la intensidad de la luz es muy grande (e.g. cuando se emplea un láser), el material empieza a convertirse en no-lineal, con la consiguiente generación de armónicos ópticos. La primera experiencia sobre este fenómeno tuvo lugar en una muestra de cuarzo al ser irradiada con una luz enfocada procedente de un láser de rubí.
La generación de armónicos ópticos es deseable muchas veces. Algunos materiales como el KDP, el ADP, el LiNbO3, el KTP, exhiben el efecto no lineal con relativo bajo nivel de irradiación. Los cristales de KDP más grandes del mundo se emplean actualmente en el LLNL en el proyecto de fusión por confinamiento inercial, mediante láser. En este proyecto, se emplea un sistema MOPA (Master oscillator power amplifier) de Nd:YAG y ND:vidrio trabajando en su línea fundamental de 1,06 micras. En el final de esa cadena hay varios cristales de KDP de unos 45 cm de diámetro que transforman ese haz infrarrojo en un haz verde de 532 nm.
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