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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2935| Estudio teórico-numérico de las técnicas de barrido en Z (Z-SCAN) y variantes para la medición del índice de refracción no lineal. | |
| Omar Guillermo Morales Saavedra | |
| MEHRDAD MOHEBI AFTAHI | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Opitca no lineal, Indice de refracción - Mediciones, Haces gausianos, Funciones de Hankel | |
| Los métodos de Z-Scan y EZ-Scan utilizan solo un haz de prueba y presentan gran sensibilidad en las mediciones tanto de la refracción como de la absorción no lineal. En este trabajo presentamos una versión modificada del EZ-Scan que llamamos IEZ-Scan para aumentar la sensibilidad en las mediciones de n2 (Re X(3)). Esta técnica utiliza haces tipo THB (Top Hat Beam) enfocados en el material no lineal, formando luego su imagen en el plano del disco obstructor, el cual bloquea el 99.9% de la luz en el régimen lineal. Realizando un barrido con el medio no lineal a través de la región focal se generaran grandes cambios en la transmitancia del disco obstructor. Se presenta un trabajo teórico-numérico sobre la técnica de IEZ-Scan y se comparan las sensibilidades logradas con este método con las del Z-Scan y el EZ-Scan. Primeramente se sientan las bases teóricas para la comprensi6n de los fenómenos de auto-enfocamiento y auto-desenfocamiento que involucran al parámetro n2. Se describe, a partir de las ecuaciones de Maxwell y de la óptica no lineal de tercer orden, la forma en que los medios no lineales afectan la fase de los campos ópticos que se propagan a través de ellos. Se deduce la ecuación que representa a los cambios de fase inducidos bajo la aproximaci6n de auto acción externa (medios delgados). Se describen en detalle los dispositivos ópticos utilizados para las tres técnicas en estudio, y se explica como los cambios de fase inducidos por los medios no lineales deforman a los frentes de onda. Se explica como estas deformaciones afectan a la propagación óptica dentro de los dispositivos, y como a partir de ellas se puede deducir el valor de n2. A continuación se describe el desarrollo del modelo numérico utilizado para la propagación óptica. Este se basa en la solución a la integral de Fourier-Bessel o transformada de Hankel para la propagación de campos ópticos. El método numérico conocido como FHT ("Fast Hankel Transform") demostró gran precisión y velocidad en las simulaciones realizadas. Finalmente se muestran y discuten los resultados de las simulaciones para las tres técnicas estudiadas, y se comparan las sensibilidades logradas para la medici6n de n2 en cada una de ellas. Se demostró que la técnica del IEZ-Scan, la cual utiliza haces tipo THB, permite obtener mayor sensibilidad en la medici6n de n2 que las técnicas de Z-Scan y EZ-Scan con haces Gaussianos. The Z-Scan and EZ-Scan (Eclipsing) methods are sensitive, single beam techniques for measuring both the nonlinear refraction and nonlinear absorption coefficients of materials. In this work we present a modified form of EZ-Scan, which we call IEZ-Scan (Imaging-Eclipsing) to enhance the sensitivity of these methods. In this technique, a top hat beam (THB) is focused in the nonlinear material and then re-imaged onto the eclipsing disk, which blocks 99.9% of the light in the linear regime. Scanning the nonlinear medium through the focal region will create large changes in the transmittance of the eclipsing disk. We present the results of our theoretical-numerical study of the IEZ-Scan, and compare the sensitivity of this method with both Z-Scan and EZ-Scan methods. First we present a theoretical description of the self-focusing and selfdefocusing effects in which nonlinear refractive index n2 is involved. We describe from the Maxwell equations and the third order nonlinear optics how nonlinear media affects the phase of optical beams propagating inside such media. We deduce the equation which describe the phase changes in the external self action under the approximation of thin samples. In this work we concentrate on the effect of nonlinear refraction and ignore the nonlinear absorption. We then describe carefully the optical arrangement for each of these three techniques under study and explain how the induced phase change affects the beam propagation, and how from these distortions the magnitude and sign of n2 can be deduced. Then we describe the numerical model used to propagate optical beams. This model is based on the solution of the Fourier-Bessel integral or Hankel Transform for optical beam propagation. This numerical method is known as FHT (Fast Hankel Transform) which is accurate and fast. Finally, we show and discuss numerical results for the three techniques studied here, we compare the sensitivities for n2 measurements in each method. The IEZ-Scan technique shows that using THB we are able to detect higher sensitivity for n2 measurements compared with what is possible with Gaussian beams in the Z-Scan and EZ-Scan techniques. | |
| CICESE | |
| 1997 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Morales Saavedra, O. G. 1997.Estudio teórico-numérico de las técnicas de barrido en Z (Z-SCAN) y variantes para la medición del índice de refracción no lineal.. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 155 pp. | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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