Z-scan_technique
非線形光学 Z-スキャン技術は、非線形屈折率nは測定するために使用されている2（カー非線形性を）および「閉じた」方法と「開いた」方法による非線形吸収係数Δα。非線形吸収は非線形インデックスの測定に影響を与える可能性があるため、通常、オープンメソッドをクローズドメソッドと組み合わせて使用して、計算値を修正します。非線形屈折率の実数部を測定するために、z-スキャンセットアップがその閉じた開口の形で使用されます。この形式では、非線形材料は弱いz依存レンズのように反応するため、遠方界の開口部により、元のビームの小さなビームの歪みを検出できます。この弱い非線形レンズの集束力は非線形屈折率に依存するため、検出器によって取得されたz依存データを分析し、適切な理論を使用してそれらを注意深く解釈することにより、その値を抽出することが可能です。非線形屈折率の虚数部、または非線形吸収係数を測定するために、z-スキャンセットアップがそのオープンアパーチャ形式で使用されます。オープンアパーチャ測定では、遠方界アパーチャが削除され、信号全体が検出器によって測定されます。信号全体を測定することにより、ビームの小さな歪みは重要ではなくなり、zに依存する信号の変動は完全に非線形吸収によるものになります。その単純さにもかかわらず、多くの場合、元のz-スキャン理論は完全に正確ではありません。つまり、レーザー放射に対する非線形媒体の応答が空間内で非局所的である場合です。媒体の特定のポイントでレーザーによって誘発される非線形応答が、そのポイントでのレーザー強度だけでなく、周囲の領域のレーザー強度にも依存する場合は常に、非局所非線形光学応答と呼ばれます。一般に、さまざまなメカニズムが非線形性に寄与する可能性があり、その一部は非局所的である可能性がたとえば、非線形媒体が誘電体溶液内に分散している場合、光場作用の結果としての双極子（永久または誘導分子双極子）の再配向は空間内で非局所的であり、非線形媒体が受ける電場を変化させます。非局所zスキャン理論は、さまざまな材料の非局所非線形応答を生成する際のさまざまなメカニズムの役割を体系的に分析するために使用できます。
z-スキャンセットアップの概略図
コンテンツ
1 閉口径z-スキャン技術
2 オープンアパーチャz-スキャン技術
3 デュアルアームZスキャン技術
4 日食z-スキャン
5 参考文献
6 外部リンク
閉口径z-スキャン技術
この設定では、光の一部が検出器に到達するのを防ぐためにアパーチャが配置されています。機器は図のように配置されています。レンズはレーザーを特定のポイントに集束させ、このポイントの後、ビームは自然に焦点がぼけます。さらに距離を置いた後、背後に検出器を備えたアパーチャが配置されます。開口部により、光錐の中央領域のみが検出器に到達します。通常、正規化された透過率の値は 0.1
。
検出器は、サンプルが誘発する可能性のある焦点合わせまたは焦点ぼけに敏感になります。サンプルは通常、レンズの焦点に配置され、z軸に沿って次の距離だけ移動します。
±±z 0
{ pm z_ {0}}
これはレイリー長によって与えられます 0
{z_ {0}}
： 0 π W0 2 λ
{z_ {0} = { frac { pi W_ {0} ^ {2}} { lambda}}}
薄いサンプルの近似は、サンプルの厚さが L {L}
レイリー長よりも短くする必要がありますL {L
オープンアパーチャz-スキャン技術
この方法は上記の方法と似ていますが、すべての光が検出器に到達できるように、開口部を削除または拡大します。これは事実上、正規化された透過率をS = 1に設定します。これは、非線形吸収係数Δαを測定するために使用されます。非線形吸収の主な原因は、2光子吸収によるものです。
デュアルアームZスキャン技術
溶液中の分子の非線形特性を測定する場合、溶媒の2光子吸収は通常小さく、 2
{ alpha _ {2}}
溶質は問題ありません。ただし、これは非線形屈折（NLR）には当てはまりません。通常、溶媒の分子あたりのNLRは溶質のそれよりもはるかに小さいですが、溶媒分子の密度が高いと、溶質による信号を支配する可能性のある大きな正味のNLRが生成されます。さらに、測定への貢献があります 2
{n_ {2}}
サンプルを保持するために使用されるセルのため。の場合 2
{n_ {2}}
溶質のNLRは小さく、溶質の非線形性を報告するときに大きな不一致が発生する可能性がこれは、溶媒とセルのNLRを溶液のNLRから差し引く必要があるためです。したがって、NLRが溶媒またはセルと類似しているか、それよりはるかに小さい領域での溶質の非線形性の決定は困難でした。同様に、この問題は、基板上に堆積された薄膜で発生します。この場合、膜と基板の両方が2光子吸収と非線形屈折を示します。デュアルアームZ-スキャンは、従来のZ-スキャンの修正バージョンであり、調査中のサンプルから溶媒（または基質）の影響を同時に測定して差し引くことにより、この問題に対処できます。
日食z-スキャン
この方法はクローズドz-スキャン法に似ていますが、中央領域を遮断してビームの外縁を見るだけでシステムの感度が向上します。これは、開口部をビームの中央部分をブロックするディスクに置き換えることによって実現されます。この方法の名前は、日食と同じように、光がディスクの周りを通過して検出器に到達する方法に由来しています。
日食z-スキャン法のさらなる改善は、光が検出器に集束されるように開口部の後ろにレンズを追加することです。これにより、より大きな検出器の必要性を減らすこともできます。
参考文献
^ Vaziri、MRR（2015）。モアレデフレクトメトリを用いた材料の非線形屈折測定「にコメント『』」。光学通信。357：200–201。Bibcode：2015OptCo.357..200R。土井：10.1016 /j.optcom.2014.09.017。
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^ Rashidian Vaziri、MR（2013）。「非線形屈折と非線形吸収を同時に伴う非局所非線形媒体のZスキャン理論」。応用光学。52（20）：4843–8。Bibcode：2013ApOpt..52.4843R。土井：10.1364 /AO.52.004843。PMID 23852196。 ^ フェルディナンダス、マヌエルR.（2012）。「溶液測定から希薄溶質の非線形性を抽出するためのデュアルアームZスキャン技術」。光学材料エクスプレス。2（12）：1776–1790。土井：10.1364 /OME.2.001776。
^ Ensley、Trenton R（2019）。「デュアルアームZスキャン法による薄膜の非線形屈折および吸収測定」。応用光学。58（13）：D28–D33。土井：10.1364 /AO.58.000D28。PMID 31044817。
外部リンク
光学的非線形性のZスキャン測定
RüdigerPaschottaによるZスキャン測定の概要”