基于Z扫描的非线性光学测量技术开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：

近年来，人们试图研制具有良好性能的全光器件，以满足全光通信和光学信息处理的迫切需求，相应的非线性光学材料的得到了长足发展。目前，测量材料的光学非线性系数的方法主要有非线性干涉法、简并四波混频法、双波耦合法、椭圆偏振法、光束畸变法和光克尔效应法等。这些方法因实验装置复杂，测量灵敏度低或无法判定非线性系数正负等缺点你，不能达到理想的测量结果。1989年sheik-bahae等人首先提出了一种应用于光学非线性测量的z扫描方法，该方法以实验装置简单，测量灵敏度高，并且能够测量非线性折射率大小、正负以及非线性吸收系数等特点，备受人们青睐。迄今，激光z扫描技术已经成为研究材料光学非线性的一种重要的方法，已经广泛应用于材料的非线性效应研究中。

而反射z扫描技术是用来测量材料表面光学非线性的一种简单方法，它使用的原理同传统的透射z扫描技术相同，属于波前畸变理论为基础，通过检测反射后光束的相位和振幅的变化，来获知材料表面的非线性。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1. 了解非线性光学测量技术的发展与研究概况；
2. z扫描测量技术的实验装置与理论分析，并利用matlab软件编写简单的z扫描程序仿真；
3. 分析总结基于z扫描改进的不同测量技术的发展，并对一些改进的测量技术进行优化。

预期目标：

z扫描测量技术的实验装置、基本线路图和理论分析；基于z扫描的改进实验方法，利用matlab和origin等软件进行仿真与优化，学习使用学习挡板top-hat z扫描技术，在此基础上实现对z扫描技术的改进 。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：利用光学原理和激光原理的一些基本理论和方法，结合高等数学和数学物理方法的知识进行推导，运用matlab软件编程，对问题进行运算和处理；学习如何用origin作简单的数据分析和数据处理。

步骤：

(1)根据老师给出的论文上查阅并且阅读大量相关中英文资料（相关的文献书籍、数据库查阅的相关论文资料），了解论文课题的背景，研究的课题在应用方面的进展以及对未来其他领域的影响。

4. 参考文献

[1]ferdinandus m r, reichert m, ensley t r, et al. dual-arm z-scan technique to extract dilute solute nonlinearities from solution measurements[j]. optical materials express, 2012, 2(12): 1776-1790.

[2] [2]wang h, cassagne c, leblond h, et al. dark-field z-scan imaging technique[j]. optics communications, 2016, 366: 148-153.

[3] [3]zhao w, palffy‐muhoray p. z‐scan technique using top‐hat beams[j]. applied physics letters, 1993, 63(12): 1613-1615.

[4] [4]sheik-bahae m, said a a, wei t h, et al. sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam[j]. ieee journal of quantum electronics, 1990, 26(4): 760-769.

5. 计划与进度安排

(1) 2022-12-16～2022-02-28

复习光学原理和激光原理的知识；学习使用基本的matlab命令；学习如何用origin作简单的数据分析和数据处理；

(2) 2022-03-01～2022-03-12