Πειραματική διερεύνηση των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων μοριακών συστημάτων πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων με χρήση ps/ns παλμών λέιζερ
Loading...
Date
Authors
Ζιάκα, Δανάη - Δήμητρα
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στόχος της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η μελέτη της μη γραμμικής οπτικής απόκρισης τριών οργανικών χρωμοφόρων μοριακών συστημάτων με την τεχνική z-scan, η οποία εισήθχηκε από τους Sheik Bahae et al. το 1990.
Αρχικά, είναι απαραίτητη η αναφορά στη στη γραμμική οπτική και στη θεμελιώδη σχέση που συνδυάζει το αίτιο, δηλαδή το εφαρμοζόμενο στο μέσο ηλεκτρικό πεδίο, με το αποτέλεσμα, που είναι η επαγόμενη πόλωση. Η μη γραμμική οπτική αποτελεί τον κλάδο της Φυσικής που ερευνά την αλληλεπίδραση ισχυρών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με την ύλη και τις μεταβολές που συνεπάγονται στις οπτικές της ιδιότητες. Φυσικά, η επιστήμη αυτή δεν θα μπορούσε να εξελιχθεί χωρίς τη χρήση πηγών λέιζερ, αφού αποτελούν τις μόνες πηγές ισχυρής ακτινοβολίας που είναι ικανές να τροποποιήσουν τα οπτικά χαρακτηριστικά ενός υλικού συστήματος. Παρόλο που ήταν ήδη γνωστή η παραγωγή αρμονικών ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε μικρές συχνότητες, η παραγωγή αρμονικών σε οπτικές συχνότητες δεν είχε ακόμη αποδειχθεί. Έτσι, ο κλάδος της μη γραμμικής οπτικής ξεκινά να υφίσταται, αμέσως μετά την ανάδειξη του πρώτου λειτουργικού λέιζερ από τον Maiman το 1960, όταν ο Franken και οι συνεργάτες του παρατήρησαν τη γένεση δεύτερης αρμονικής το 1961. Θα πρέπει, ωστόσο, να σημειωθεί ότι μερικά από τα μη γραμμικά φαινόμενα είχαν ανακαλυφθεί πριν την έλευση των λέιζερ. Ένα παράδειγμα είναι η παρατήρηση φαινομένων κορεσμού στη φωτοφωταύγεια μερικών χρωμοφόρων μορίων που δημοσιεύτηκε από τους G. N. Lewis et al. το 1941.
Πριν το 1989, μια ποικιλία τεχνικών είχε αναπτυχθεί για τη μέτρηση της μη γραμμικής διάθλασης. Για παράδειγμα, μερικές από αυτές είναι η μη γραμμική συμβολομετρία, η εκφυλισμένη μίξη τεσσάρων κυμάτων, η σχεδόν εκφυλισμένη μίξη τριών κυμάτων και μετρήσεις που συνοδεύονται από παραμόρφωση της δέσμης. Όσον αφορά τη συμβολή και μίξη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων προς μέτρηση της μη γραμμικότητας, οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι πιθανότατα ακριβείς, αλλά απαιτούν σχετικά πολύπλοκες πειραματικές διατάξεις. Γι’ αυτόν το λόγο, η τεχνική z-scan, που χρησιμοποιείται στην παρούσα εργασία, βασίζεται στις αρχές της χωρικής παραμόρφωσης της δέσμης αλλά προσφέρει απλότητα στην πειραματική διαδικασία, όπως, επίσης, και υψηλή ακρίβεια. Πρόκειται για μία μέθοδο προσδιορισμού της τιμής και του προσήμου του μη γραμμικού δείκτη διάθλασης n_2 με μία μόνο δέσμη λέιζερ. Τέλος, η τεχνική αυτή επιτρέπει και τον άμεσο προσδιορισμό του συντελεστή μη γραμμικής απορρόφησης με τη βοήθεια ενός συγκεντρωτικού φακού.
Description
Keywords
Μη γραμμική οπτική, Τεχνική z-scan, Υδρογονάνθρακες, Λέιζερ