非線形光学顕微鏡

非線形光学顕微鏡は、非線形光学現象を使った顕微鏡です。
物質に光を当てると、反射や屈折がおきます。我々が物を見ているときは、この現象の延長で、当てた光の一部が吸収され、色や明るさの違いとして感じることができます。しかし、物質は、状態によって、当てられた光とは、別の波長の光をわずかながら発します。2倍や3倍の波長になったり、別の波長の光を発します。赤の1波長で照らした場合、今までの顕微鏡は、赤の強度を観測する様作られています。非線形光学顕微鏡では、青や他の光が出でいないか観測することになります。
非線形光学現象には、以下のようなものがあげられます。

  • 光高調波発生:
    照明に使用した光の整数倍の周波数の光が、物質から放出される現象。第二高調波発生(SHG)、第三高調波発生(THG)などが有名。
  • 光混合:
    照明に異なる複数の周波数の光を使用すると、そのどれとも異なる周波数の光が物質から発生する現象。
  • 光パラメトリック効果:
    照明に使用した光の周波数と、物質から放出される2つの光の周波数の和が同じになる現象。
  • 多光子遷移:
    Blue-rayに使われている現象。非常に強い光で局所的に励起現象がおきるため、3次元的な場所の選択ができる。
  • 非線形屈折率変化:
    非常に強い照明を使用すると、透過サンプル内に、普通の照明では起きない屈折率が変わる部分ができる現象。
  • 電場依存屈折率変化:
    電場をかけると物質の屈折率が、変化する現象。電気光学効果。

ラマン顕微鏡で使われている(自然放出)ラマン効果は現象だけを捉えると、同じに思えますが、これらの現象は、かかわる電子の挙動が文字通り非線形になる場合で、区別されています。