آزمایشگاه اپتیک غیر خطی
در نورهای با شدت پایین، خصوصیات نوری مواد تقریبا مستقل از شدت تابش است. امواج نورانی که از یک محیط شفاف میگذرند، داخل محیط با هم برهمکنش نخواهند داشت. اگرشدت نور زیاد باشد، خصوصیات نوری به شدت نور وابسته می شوند. در این صورت امواج نور با یکدیگر و نیز با محیط برهمکنش پیدا می کنند. چنین پدیده هایی، قلمرو اپتیک غیرخطی را تشکیل میدهند. نورهای با شدت بالای موردنیاز برای مشاهده آثار نوری غیرخطی میتوانند با استفاده از پرتو خروجی از یک منبع نور همدوس مانند لیزر به دست آید. البته مشاهده خاصیت های خطی یا غیرخطی به محیطی که نور در آن منتشر می شود نیز بستگی دارد. تمام محیط های شفاف تقریبا چنینویژگیهایی را دارند، ولی در بسیاری از محیط های شفاف اطراف ما مانند هوا و آب خالص این آثار بسیار ضعیف است. پاسخ های غیرخطی مواد، بینش ما را نسبت به ساختار و خصوصیات مواد افزایش میدهد. اپتیک غیرخطی، مطالعه برهمکنش باریکه های نور درون یک ماده، با یکدیگر و با محیط است و به دلیل بستگی پاسخ های غیرخطی نوری محیط به دامنه میدان نور، آن را غیرخطی می نامند.
پاسخ های غیرخطی نوری در مواد امروزه کاربردهای بسیاری پیدا کرده است. از جمله می توان به ساخت ابزارهای اپتو- الکترونیکی، ساخت کلیدهای نوری، پردازش سیگنال های نوری و محدودکننده های نوریاشاره نمود. نوع رفتار غیرخطی در هر ماده با توجه به ساختار اتمی و ترکیب آن متفاوت است.
- روش روبش - Z
روش روبش-Z، روش تک پرتوی حساسی می باشد که به منظور اندازه گیری ضرایب شکست و جذب غیرخطی برای گستره وسیعی از مواد به کار می رود. دکتر منصور شیخ بهایی و همکارانش در سال 1989 این روش را معرفی کردند. این روش خیلی سریع مورد توجه پژوهشگران قرار گرفت که علت اصلی این پذیرش، سادگی این روش و تفسیر داده های آن است. تاکنون مشخصه یابی بسیاری از مواد از جمله خوشه های فلزی، مواد آلی مانند پلیمرها و ترکیبات بنزنی، نیمه رساناها، رنگینه ها، بلورمایع ها، ذرات نانویی و بلورهای دارای تقارن مرکزی با لیزرهای پالسی و پیوسته انجام شده است. در این روش هنگامی که نمونه در راستای انتشار یک پرتوی گاوسی متمرکز شده (z) جابجا می شود، توان عبوری از آن در حضور یک دریچه در میدان دور اندازه گیری می شود. علامت و بزرگی ضریب شکست غیرخطی به سادگی از منحنی گذار به دست می آید. در وضعیتی که شکست غیرخطی با جذب غیرخطی همراه شود، با استفاده از یک نوع دیگر از روبش-Z که دریچه از چیدمان برداشته شده باشد، ارزیابی جداگانه شکست غیرخطی به خوبی جذب غیرخطی ممکن می شود.
برای اندازه گیری شکست غیرخطی روش های دیگری نظیر تداخل سنجی غیرخطی، اختلاط چهارموج همگن، اختلاط سه موج تقریباً همگن و اندازه گیری اعوجاج پرتو نیز وجود دارد. سه روش اول روش های حساسی میباشند اما همگی نیازمند چیدمان های آزمایشگاهی پیچیده ای می باشند. از طرف دیگر روش اندازه گیری اعوجاج پرتو که نسبتاً غیرحساس می باشد، نیاز به تحلیل جزئی انتشار موج دارد. روشی که در اینجا به توصیف آن پرداخته می شود بر پایه توزیع فضایی پرتو استوار بوده و در عین حال که دارای حساسیت بالایی است، بسیار ساده و دقیق نیز می باشد.
اما همیشه باید توجه داشت که این روش، به تمام سازوکارهای نوری غیرخطی که باعث تغییر ضریب شکست و یا تغییر ضریب جذب می شوند، حساس است و تعیین فرآیندهای فیزیکی مؤثر در یک روبش-Z امکان پذیر نیست.