بخشی از مقاله
چکیده
روش روبشz به دلیل راحتی در محاسبه، سادگی چیدمان آزمایشگاهی و دقت بالا در بسیاری از محیط های غیر خطی ازجمله محیط کر بررسی شده است. در این مقاله، ما با استفاده از ماتریس انتقال محیط های غیرکر روش روبشz در این محیط را بررسی می کنیم. برای این منظور با استفاده از ماتریس انتقال محیط غیرکر و حل انتگرال کالینز میدان روی دریچه بسته را بدست آورده، سپس با بهنجار سازی تابش عبوری، ضریب شکست غیر خطی محیط را برای مرتبه های m=0.5,1,1.5 بررسی می کنیم. نتایج نشان می دهند که با افزایش مرتبه، تغییرات اندازه لکه باریکه و ضریب عبوری بهنجار شده افزایش می یابد.
مقدمه
اثرات غیر خطی غیرکر در مواد مختلفی حائز اهمیت است، از جمله نیمه هادی ها و پلاسماهای غیر خطی. رابطه ضریب شکست محیط های غیر کر به شدت نور تابشی را می توان به صورت زیر نشان داد در این رابطه کمیت های n0 و n2 E به ترتیب ضریب شکست های خطی و غیر خطی مرتبه m ، m مرتبه ی محیط غیرکر و E میدان الکتریکی می باشند. به موادی که توزیع ضریب شکست آن ها همانند رابطه ی - 1 - تغییر می کند، محیط های غیرکر مرتبه ی m گویند. با قرار دادن m=1 محیط کر را داریم، در واقع اثرات غیر خطی غیرکر، تعمیمی از اثر کر می باشند.
وابستگی ضریب شکست محیط به شدت نور تابشی با مشاهدی تغییرات اندازه لکه ی باریکه پس از عبور از محیط مورد مطالعه بدست می آید. با قراردادن دریچه در فاصله ی دور، می توان تغییرات میزان نور عبوری از دریچه به دلیل اثرات غیر خطی را اندازه گیری کرد. این روش اندازه گیری کمیت های غیر خطی نخستین بار توسط شیخ بهایی و همکارانش به عنوان روش روبش z معرفی شد2]و.[3 روبش z یک روش استاندارد برای اندازه گیری ضریب شکست غیرخطی و ضریب جذب غیرخطی است. در این مقاله با استفاده از ماتریس انتقال محیط غیرکر، از طریق انتگرال کالینز میدان الکتریکی را روی دریچه بدست می آوریم سپس با بهنجارسازی میدان عبوری، روبش z برای دریچه بسته را بررسی می کنیم.[4]
مبانی نظری
روش روبش z برای تعیین ضریب شکست غیر خطی - دریچه بسته - در شکل1 نشان داده شده است. با حرکت نمونه در طول انتشار پرتو لیزر تابش عبوری خارج شده از آن به وسیله ی آشکار ساز رصد خواهد شد. در محدوده ی نقطه ی کانونی عدسی - کمر باریکه - با افزایش شدت، اثرات غیر خطی خودشان را نشان می دهند. اثر غیر خطی خودکانونی، n 0 ، خود را به صورت یک کمینه و به دنبال آن یک بیشینه روی نمودار تابش عبوری نشان خواهد داد و برای اثر غیر خطی خودواکانونی، n 0 ، ابتدا یک بیشینه و به دنبال آن یک کمینه روی نمودار اتفاق می افتد.[5] برای بدست آوردن تابش عبوری از نمونه ابتدا با استفاده از روش ماتریس ABCD مشخصات پرتو روی دریچه را بدست می آوریم. ماتریس محیط شامل عدسی، محدوده ی حرکت نمونه و خود نمونه می باشد. برای محیط کر مراتب بالا با در نظر گرفتن باریکه ی ورودی به صورت زیر میتوان ماتریس انتقال را بدست آورد.[6]
شبیه سازی
با داشتن تابش عبوری بهنجار شده، T z و نصف اندازه لکه در محل دریچه،w ، روبش z را در این محیط بررسی می کنیم. در شکل 2 نمودار نصف اندازه لکه روی دریچه برای مقادیر مرتبه ی 10 4 می باشد. می توان گفت برای m 1 اثرات غیر خطی کاهش یافته و تغییرات اندازه لکه کم خواهد شد. و برای 1 m که نمونه به محیط کر تبدیل می شود اثرات غیر خطی در مقایسه با مرتبه های کمتر از صفر، بیشتر شده است. در حالتی که m 1 با موثرتر شدن نقش شدت باریکه تغییرات اندازه لکه بیشتر می شوند.
