A técnica Z-Scan é um método altamente sensível e versátil usado para medir o Índice de Refração não linear (n 2 ) e coeficiente de absorção não linear (β) de materiais. É um método de vigas únicas, o que significa que requer apenas um único feixe de laser para investigar a amostra. Essa simplicidade contrasta com técnicas mais complexas que requerem vários feixes.

Aqui está um colapso de como funciona:

* A configuração: Uma amostra é colocada em um feixe de laser gaussiano bem focado. A amostra é então traduzida ao longo da direção de propagação do feixe (o eixo z), daí o nome "Z-Scan". Um detector mede a intensidade da luz transmitida em função da posição da amostra (Z).

* A medição: A chave para a sensibilidade da Z-scan reside na forma como o índice de refração e a absorção não lineares afetam a propagação do feixe.

* Refração não linear (n _{2 ):} Um material com um índice de refração não linear altera seu índice de refração em proporção à intensidade da luz que passa por ele. À medida que a amostra se move através do foco (região de alta intensidade), o feixe experimenta um efeito de lente devido à mudança do índice de refração dependente da intensidade. Isso resulta em uma curva característica de transmitância normalizada com um pico seguido por um vale (ou vice-versa, dependendo do sinal de n 2 ). A separação entre o pico e o vale está diretamente relacionada à faixa de Rayleigh da viga focada. A magnitude do pico e do vale é diretamente proporcional a n 2 .

* Absorção não linear (β): Processos de absorção não linear, como absorção de dois fótons, aumentam a absorção do material à medida que a intensidade da luz aumenta. Isso resulta em uma curva de transmitância normalizada com um mergulho centrado no foco. A profundidade deste mergulho está relacionada ao coeficiente de absorção não linear (β).

* Análise de dados: A curva de transmitância normalizada é ajustada aos modelos teóricos para extrair os valores de N 2 e β. O modelo específico depende do tipo de não linearidade que está sendo medido (por exemplo, Abertura fechada Z-Scan para N 2 , abertura aberta-scan para β, e combinou abertura aberta e fechada para ambos).

Vantagens da técnica Z-Scan:

* Simplicidade: Requer apenas um único feixe e configuração óptica relativamente simples.
* Sensibilidade: Altamente sensível aos efeitos refrativos e absorventes não lineares.
* Versatilidade: Aplicável a uma ampla gama de materiais e comprimentos de onda.
* não destrutivo: Geralmente não destrutivo para a amostra, especialmente quando são usados ​​baixos poderes a laser.


Tipos de Z-Scan:

* ABERTURA ABERTA Z-SCAN: Mede apenas a absorção não linear. Todo o feixe transmitido é coletado pelo detector.
* ABERTA FELECENDA Z-SCAN: Mede apenas refração não linear. Uma pequena abertura é colocada em frente ao detector, bloqueando a parte externa da viga.
* Combinado Abertura aberta e fechada Z-Scan: Fornece medições de refração não linear e absorção simultaneamente.


Em resumo, a técnica Z-Scan é uma ferramenta poderosa e amplamente usada para caracterizar as propriedades ópticas não lineares dos materiais, oferecendo um método relativamente simples, mas altamente sensível, para determinar parâmetros-chave como N e β. Essas informações são cruciais para aplicações em áreas como limitação óptica, comutação óptica e processamento de sinal totalmente óptico.