Z-扫描技术的灵敏度分析

单光束激光Z-扫描技术是利用光束的横向特性来研究材料的光学非线性的,其灵敏度的提高有助于测量微弱折射率变化。从入射光束、调制方式、光束检测等方面论述了Z-扫描技术的灵敏度。顶环光束入射相对于标准Z-扫描技术的高斯光束入射其灵敏度可提高2.5倍,但要求光源的输出能量达到一定值,仅适用于测定较小的非线性相移;在光路中插入调制元件后放大因子可达到780,但调节光路难以调节焦移效应。利用CCD作为探测器的TPDZ-扫描技术能够测量小于λ/15000的非线性相位畸变,CCD能够充分获得光束的横向信息,有望成为另一种测量光学非线性的常用方法。     

高灵敏度表面光学非线性测量法

提出了一种测量非透明材料表面光学非线性的新方法:挡板反射4F测量法。该方法在反射4F相位相干成像系统的基础上,在4F系统的像平面放置一个与系统入射面光阑相匹配的不透明挡板,通过测量不同情况下的反射率,实现对材料光学非线性的测量。详细介绍了该方法的基本原理,并通过数值模拟计算了入射角对测量灵敏度的影响。该方法具有单脉冲测量,可同时得到材料的非线性吸收与折射系数等特点。结果表明,在相同条件下挡板反射4F测量法的灵敏度比反射Z扫描方法高2个数量级。     

偶氮分散红聚合物薄膜的Z扫描研究

采用单光束Z扫描技术对新型光学存储材料偶氮分散红聚合物的薄膜样品进行了测量。实验结果表明 ,该样品的非线性折射率为负值。为消除非线性吸收的影响 ,将实验所得有孔Z扫描曲线除以开孔Z扫描曲线进行了处理。从Z扫描曲线的实验数据处理得到这种新型偶氮分散红聚合物薄膜材料的非线性折射率为 :- 5 .5× 10 -6cm2 /W ,其值比常见无机非线性光学材料大 8～ 9个数量级 ,是一种很有应用前景的新型光学存储材料。最后 ,对这种偶氮聚合物薄膜具有大的非线性折射率的物理机制进行了分析。初步认为 :在线偏振光照射下 ,偶氮分子变为各向异性。这些类似液晶相的分子很好地关联在一起 ,分子的取向对外界扰动的响应是一种集体的效果 ,所以他们具有很大的非线性响应。     

3-溴-4-丁氧基-4′-硝基偶氮苯三阶非线性光学性能的研究

采用Z扫描技术对一种新的偶氮苯类化合物的三阶非线性光学系数进行了测量。实验结果的分析表明,该化合物具有较大的三阶非线性极化率;其三阶非线性主要来源于强的π电子离域性。     

3-溴-4-丁氧基-4'-硝基偶氮苯三阶非线性光学性能的研究

采用Z扫描技术对一种新的偶氮苯类化合物的三阶非线性光学系数进行了测量.实验结果的分析表明,该化合物具有较大的三阶非线性极化率;其三阶非线性主要来源于强的π电子离域性.     

纳米精度外差干涉仪非线性漂移的研究

在纳米精度外差干涉仪中，由于非线性温度漂移，成为外差干涉仪实现纳米精度测量的重要误差源。本文对差动干涉仪的理论分析得出如下的结论，干涉仪中除了测量光路和参考光路以外，还存在参考光误差分量和测量光误差分量的额外光路，从而引和了干涉混叠，产生非线性漂移：１／４波片的相位延迟量误差和安装是引入非线性漂移的主要因素，其影响程度是一阶的，提高波片对加工精度，并尽量减少其级数可降低非线性漂移。     

克尔介质中瞬态热光非线性效应的作用

研究了介质中瞬态热光非线性效应对于克尔效应Z扫描测量结果的影响，观察到了Z扫描峰谷特性的转变，相应的数值模拟结果与实验结果很好地吻合.实验也发现，克尔效应和瞬态热光非线性效应相互抵消时Z扫描曲线呈现出新奇的单峰或平台状曲线.对于用纳秒脉冲激光进行的Z扫描测量结果的正确分析具有重要意义. 关键词： 瞬态热光非线性效应 克尔效应 Z扫描     

水溶性CdTe量子点的三阶光学非线性极化特性

利用超短脉冲Z扫描技术和光学Kerr效应研究了以巯基丙酸为稳定剂的CdTe量子点水溶液的三阶光学非线性极化特性. 在532nm,30ps和800nm,130fs脉冲激光激发下, 发现分别具有正负相反取值的三阶光学非线性折射率,自由载流子吸收和双光子吸收分别是这两种脉冲激光激发下三阶光学非线性吸收的起因. 测量得到CdTe量子点的三阶光学非线性极化率约为CS₂的32倍, 在520—700nm光谱区的CdTe量子点的光学响应时间小于400fs. 关键词： CdTe量子点(QDs) Z扫描 三阶光学非线性极化特性 双光子吸收     

基于单光束Z-scan技术的非线性测量技术的发展

介绍了由Sheik-Bahae等人提出的、用于测量材料三阶非线性的单光束Z-scan技术。该技术能同时测量材料的非线性折射和非线性吸收,并能给出非线性折射的符号。介绍了以该技术为基础并经改进的几种测量技术:遮挡Z-scan,I-scan和微分Z-scan。引出了近10年来新发展的相位4f相干成像技术,并对其基本原理进行了阐述,分析了其应用特点。该技术具有使用单脉冲进行测量,光路简单,测量灵敏度高,无样品移动等特点。     

偏振相位偏移电子散斑干涉术及其应用于变形测量

本文叙述了一种用于测量漫射表面变形的使用偏振相位偏移技术的电子散斑干涉术.由于采用共光路光学相位偏移技术,因而具有较高的稳定性;用计算机图像处理可精确地获得相位图;用去包裹技术(unwrapping)可直接得到表面变形的精确数据.     

大非线性相移下光学非线性Z扫描特性的研究

采用高斯分解法(GD)对大非线性相移下的Z扫描特性进行了分析,通过对数值算法的优化,将GD推广到对脉冲入射激光下大非线性相移下的Z扫描理论分析.对不同条件下大非线性相移Z扫描曲线峰谷结构的比较,发现在大非线性相移的情况下,Z扫描曲线的峰和谷随透过光阑或入射光强变化表现出某些新的特性.随着透过光阑孔径的增加,Z扫描曲线峰的变化要明显快于谷的变化,而且在谷明显存在的情况下,峰很快消失.采用皮秒脉冲激光下的纯二硫化碳实验对理论结果加以验证,实验结果和理论分析相一致.我们的分析结果对大非线性相移下Z扫描测量有一定的指导性意义,避免在大非线性相移下对Z扫描结果产生错误的分析.     

Z—扫描技术及其应用

文章介绍了Ｚ－扫描技术的原理、特点及其应用，分析了单色Ｚ－扫描法测量非线性折射系数和非线性吸收系数，以及双色Ｚ－扫描法研究非简并非线性光学效应．     

测量三阶非线性折射率的4f相位相干成像技术中正负相位物体的优化

4f相位相干成像技术是测量三阶光学非线性的一种新方法.在4f相位相干成像系统中的相位光阑一直都足用具有一致相位延迟的相位物体,这种相位光阑只能产生单一的相衬信号.应用正负相位物体可以提高4f相位相干成像系统测量灵敏度.为了使含正负相位物体的4f相位相干成像系统的灵敏度进一步得到提高,理论分析了正负相位物体的半径和相移的大小对4f相位相干成像系统灵敏度的影响.结果表明系统的灵敏度随着相位物体半径与小孔半径的比值的减小而增大.当相位物体的大小一定时,在相移为0.43π的地方系统的灵敏度达到最大值.     

大非线性相移下光学非线性Z扫描特性的研究

采用高斯分解法(GD)对大非线性相移下的Z扫描特性进行了分析，通过对数值算法的优化，将GD推广到对脉冲入射激光下大非线性相移下的Z扫描理论分析.对不同条件下大非线性相移Z扫描曲线峰谷结构的比较，发现在大非线性相移的情况下，Z扫描曲线的峰和谷随透过光阑或入射光强变化表现出某些新的特性.随着透过光阑孔径的增加，Z扫描曲线峰的变化要明显快于谷的变化，而且在谷明显存在的情况下，峰很快消失.采用皮秒脉冲激光下的纯二硫化碳实验对理论结果加以验证，实验结果和理论分析相一致.我们的分析结果对大非线性相移下Z扫描测量有一定的指导性意义，避免在大非线性相移下对Z扫描结果产生错误的分析. 关键词： 大非线性相移 高斯分解法 Z扫描     

Z-扫描技术与非线性光学材料性质的测量

介绍了Z-扫描技术的基本原理，以及Z-扫描技术在测量非线性光学介质的非线性折射率、非线性吸收系数和光学限制器等方面的应用，以细菌视紫红质(bR膜)、碘的酒精溶液和偶氮材料CN2为例，分别介绍了它们的测量结果，给出了提高Z-扫描灵敏度的改进方法，介绍了其发展装状况。     

LN晶体自散焦到自聚焦转换的耦合理论分析

对铌酸锂晶体进行了三阶非线性折射系数测量的Z扫描实验和光折变非线性系数测量的时间扫描实验。为了分析时间分辨扫描曲线的特点，基于非线性介质中光折变非线性与三阶非线性光学效应的耦合作用，引入非线性折射率随时间变化的表达式，分析了空间亮孤子的形成过程，进而揭示了其在一定条件下从自散焦到自聚焦转换的动态行为的物理机制,得到了与实验现象相一致的结论，并说明了自聚焦光折变晶体中可能存在稳定的暗空间孤子。     

GaN晶体在飞秒紫外波段激发下的可变非线性吸收效应和光动力学过程研究

采用Z扫描和泵浦-探测技术研究了GaN薄膜在370 nm时的非线性光学效应和非线性光动力学过程。首先,基于GaN薄膜的透射光谱,结合线性光学理论分析得到了其在370 nm的线性折射率n₀、线性吸收系数α₀、光学带隙E_g等线性光学性质。采用飞秒激光Z扫描技术,得到了不同光强激发下的Z扫描实验响应结果,结合非线性光学理论提取出GaN薄膜可变的光学非线性吸收效应。在激发光子能量接近GaN带隙情况下,低光强时材料表现为饱和吸收而高光强时为反饱和吸收,这是因为低光强下单光子吸收占主导而高光强下以单光子感应自由载流子吸收为主。闭孔Z扫描测量得到了GaN薄膜的三阶非线性折射系数为n₂=-(1.0±0.1)×10-3 cm2·GW-1,它几乎比传统非线性介质的高出一个数量级。为了探究上述非线性过程的动力学弛豫时间以及进一步探究GaN薄膜非线性光动力学过程的深层物理机制,采用了交叉偏振飞秒退相泵浦探测技术观察GaN薄膜的光激发载流子动力学弛豫过程。实验结果表明,在低光强下,饱和吸收效应来源于瞬态单光子吸收,高光强下单光子感应自由载流子吸收为非瞬态光动力学过程,其自由载流子弛豫时间约为17 ps。该工作将为GaN薄膜在紫外非线性纳米器件应用以及GaN薄膜非线性过程的机制分析理解提供新的思路。     

基于梯形与正弦相移算法的非线性误差校正北大核心CSCD

相移轮廓术是一种广泛使用的光学三维测量方法,其精度不仅受相位展开算法本身的影响,也受测量系统中投影仪和摄像机的非线性影响。理论上,投射更多的相移条纹可减弱非线性误差的影响,但是增加了测量时间。为了提高误差校正的效率,提出了一种基于梯形正弦相移的测量方法。该方法需要两组改进的梯形相移条纹和一幅正弦条纹。梯形条纹提供图像强度信息和条纹级次信息,图像强度信息用来求取系统的非线性响应曲线,进一步消除系统的非线性。正弦条纹经过希尔伯特变换可求得额外的条纹图像,用来计算截断相位信息。经过校正的截断相位信息,可进一步获取精度较高的三维信息。相较于先前的梯形与正弦误差校正方法,该方法的测量效率提高了28%。     

混合集成光学加速度计的信号处理和总体灵敏度

混合集成光学加速度计是一种实用型的实时加速度传感器,在信号处理过程中采用了光相位调制和交流相位跟踪零差补偿技术（PTAC）.综合考虑光路和电路部分进行系统设计,以使系统总体灵敏度为4.7 V/g.实际测量时系统可以实时、线性地跟踪到加速度信号,并且系统的总体灵敏度可以达到4.59 V/g.混合集成光学加速度计已经达到了实用的要求.     

双光路测量红外飞秒激光脉冲的载波包络相位稳定性

描述了利用双光路自参考技术测量红外飞秒脉冲载波包络相移的方法,并通过建立的红外飞秒脉冲载波包络相移测量装置,实验测量了自主搭建的可调谐光学参量放大系统输出的红外飞秒激光脉冲的载波包络相移.对于1.6 μm的激光脉冲,测量得到在100 s内其相位抖动为115 mrad（rms）.实验结果表明双光路法具有易于调节、测量方便、应用性强等优点. 关键词： 飞秒激光测量 自参考技术 双光路 载波包络相位