Proceso paramétrico (óptica)

En un sistema óptico lineal, la polarización dieléctrica , P , responde linealmente a la presencia de un campo eléctrico , E , y por lo tanto podemos escribir:

${\displaystyle {\mathbf {P} }=\varepsilon _{0}\chi {\mathbf {E} }=(n_{r}+in_{i})^{2}{\mathbf {E} },}$

donde _ε₀ es la constante eléctrica , χ es la susceptibilidad eléctrica ( compleja ) y nᵣ ₍ nᵢ ₎ es la componente real (imaginaria) del índice de refracción del medio. Los efectos de un proceso paramétrico afectarán solo a _nᵣ , mientras que un valor distinto de cero de nᵢ _solo puede ser causado por un proceso no paramétrico.

Así, en óptica lineal, un proceso paramétrico actuará como un dieléctrico sin pérdidas con los siguientes efectos:

• Refracción
• Difracción
• Dispersión elástica
  • Dispersión de Rayleigh
  • Dispersión de Mie

Alternativamente, los procesos no paramétricos a menudo implican pérdidas (o ganancias) y dan lugar a:

• Absorción
• Dispersión inelástica
  • Dispersión Raman
  • Dispersión de Brillouin
• Diversos procesos de emisión óptica
  • Fotoluminiscencia
  • Fluorescencia
  • Luminiscencia
  • Fosforescencia

En un medio no lineal , la polarización dieléctrica P responde de forma no lineal al campo eléctrico E de la luz. Dado que un proceso paramétrico es generalmente coherente, muchos procesos no lineales paramétricos dependerán del acoplamiento de fase y, por lo general, dependerán de la polarización .

Ejemplos de procesos paramétricos no lineales:

• Generación de segundo armónico (SHG), o duplicación de frecuencia , generación de luz con una frecuencia duplicada (la mitad de la longitud de onda).
• Generación de tercer armónico (THG), generación de luz con una frecuencia triplicada (un tercio de la longitud de onda) (generalmente se realiza en dos pasos: SHG seguida de SFG de las ondas originales y de frecuencia duplicada).
• Generación de armónicos altos (HHG), generación de luz con frecuencias mucho mayores que la original (normalmente entre 100 y 1000 veces mayores).
• Generación de frecuencia suma (SFG), generación de luz con una frecuencia que es la suma de otras dos frecuencias (SHG es un caso especial de esto).
• Generación de frecuencia diferencial (DFG), generación de luz con una frecuencia que es la diferencia entre otras dos frecuencias.
• Amplificación paramétrica óptica (OPA), amplificación de una señal de entrada en presencia de una onda de bombeo de mayor frecuencia, generando simultáneamente una onda idler (puede considerarse como DFG).
• Oscilación paramétrica óptica (OPO), generación de una onda de señal y una onda idler mediante un amplificador paramétrico en un resonador (sin entrada de señal).
• Generación paramétrica óptica (OPG), similar a la oscilación paramétrica pero sin resonador, utilizando una ganancia muy alta en lugar de
• Conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC), la amplificación de las fluctuaciones del vacío en el régimen de baja ganancia.
• Efecto Kerr óptico , índice de refracción dependiente de la intensidad
• Autocentrarse
• Bloqueo de modelos de lente Kerr (KLM)
• La automodulación de fase (SPM), una${\displaystyle \chi ^{(3)}}$efecto
• solitones ópticos
• Modulación de fase cruzada (XPM)
• La mezcla de cuatro ondas (FWM) también puede surgir de otras no linealidades.
• Generación de ondas de polarización cruzada (XPW), una${\displaystyle \chi ^{(3)}}$efecto en el que se genera una onda con vector de polarización perpendicular a la entrada

Ejemplos de procesos no lineales no paramétricos:

• Dispersión Raman estimulada
• amplificación Raman
• Absorción de dos fotones , absorción simultánea de dos fotones, transfiriendo la energía a un solo electrón.
• Absorción multifotónica
• Fotoionización múltiple , eliminación casi simultánea de muchos electrones ligados por un solo fotón.