Z-SCAN YÖNTEMİ İLE MALZEMELERİN LİNEER OLMAYAN OPTİK ÖZELLİKLERİ
Z-Scan tekniği kullanılarak malzemelerin nonlineer optik özellikleri belirlenebilmektedir. Teknik, gausyen demet profiline sahip bir laser demeti üreten nanosaniye (ns) ve femtosaniye (fs) laserler ile birlikte kullanılarak malzemenin lineer olmayan kırılma indisi ve lineer olmayan soğurma katsayısının hesaplanmasında kullanılmaktadır [1]. Malzemelerin karakteri ile teknolojideki kullanımı arasındaki ilişkileri ortaya koyabilmek için lineer olmayan optik özelliklerin belirlenmesi oldukça önemli bir süreçtir.
Van Stryland ve ark. tarafından ortaya konulmuştur. Teknik temel olarak lineer olmayan optik özellikleri incelenecek olan malzemeyi yatay bir düzlemde yoğunlaşmış ışık demeti boyunca hareket ettirerek farklı spot hacmine bağlı oluşan şiddetle etkileşmesinin sonuçlarına dayalı olarak inceleme yapan bir analiz yöntemidir [2,3].
Laboratuvarımızda mevcut durumda yer alan z-scan sistemine ait deney düzeneği şekil 2’de yer almaktadır. Ayrıca sistemle ilgili kapsamlı anlatım makale çalışması ile literatüre kazandırılmıştır [4].
Şekil 1. CS2 z-tarama açık ve kapalı yarık deney sonucu
Grubumuz tarafından farklı numuneler üzerinde (sıvı içerisinde disperse olmuş nanoparçacıklar veya farklı ince filmler) nonlineer optik özellik ölçümleri yapılmaktadır. PLD sistemi ile yüksek vakumda ve farklı arka plan gaz (argon) basınç değerlerinde üretilmiş olan altın ince filmlerin nonlineer kırılma ve soğurma katsayıları hesaplanmış ve literatüre kazandırılmıştır [6].
Şekil 2. PLD sistemi ile üretilen altın ince filmlerinden elde edilen z-scan tarama sonuçları verilmiştir [5].
Şekil 3. Nanoparçacıkların, kimyasalların, ince filmlerin ve bulk malzemelerin nonlineer optik özelliklerinin ölçüldüğü z-scan deney düzeneği
[1] Kumar RSS, Rao SV, Giribabu L, Rao DN. Femtosecond and nanosecond nonlinear optical properties of alkyl phthalocyanines studied using Z-scan technique. Chem Phys Lett. 2007;447:274-8.
[2] Van Stryland EW, Woodall M, Vanherzeele H, Soileau M. Energy band-gap dependence of two-photon absorption. Opt Lett. 1985;10:490-2.
[3] Van Stryland EW, Sheik-Bahae M. Z-scan measurements of optical nonlinearities. Marcel Dekker; 1998. p. 655-92.
[4] Kılıç, H.Ş., Gündoğdu,Y., Kepceoğlu, A. Ve Durmuş, H., Femtosaniye Laser Z-Scan Tekniği İle Malzemelerin Nonlineer Optik Karakterizasyonu, 2016, Selçuk Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Teknik Online Dergisi.
[5] Ekinci L., Kepceoğlu A., Yiğit Gezgin S., Gündoğdu Y., Akbaş M., Durmuş H., Kılıç H.Ş., (2014), Turkish Physical Society 31th International Physics Congress, “Puls Laser Depozisyon (PLD) Sistemi Kullanılarak C60 İnce Filmlerinin Üretimi ve Karakterizasyonu”, Muğla, TURKEY.
[6] Bayır S., Kılıç H.Ş., Kepceoğlu A., Nalbantoğlu İ.E., Gündoğdu Y., Yiğit Gezgin S., Toprak A., (2015), Balkan Physical Union, 9th International Physics Conference, “Plasmonic Effects on the Nonlinear Optical Properties of Gold Thin Films”, Istanbul, Turkey.
