بررسی ضرایب غیرخطی نوری نانوذرات طلا به روش روبشz با استفاده از تپ‌های لیزری فمتوثانیه

در این پژوهش علامت و مقدار ضرایب جذب و شکست غیرخطی نوری نانوذرات طلا به‌روش روبشz اندازه‌گیری شده است. از لیزر ti:sapphire در دو حالت موج پیوسته و تپی با دیرش زمانی fs 60 و نرخ تکرار mhz 80 در طول موج nm 800 نانومتر و توان متوسط mw 28 استفاده شده است. نانوذرات طلا به‌روش کندوسوز لیزری با تپ‌های ns 20 و نرخ تکرار hz 10 در محلول sds ایجاد شده است. استفاده از تپ‌های فمتوثانیه با نرخ تکرار بالا منجر به ظهور اثرات غیرخطی الکترونی و گرمایی شد. به منظور حذف اثر تجمعی گرمایی ناشی از نرخ تکرار بالای تپ‌هایلیزر فمتوثانیه و تفکیک ضرایب غیرخطی گرمایی و الکترونی، نتایج به‌دست آمده با روبش z با استفاده از لیزر موج پیوسته در همان طول موج و توان تابشی مقایسه شده است. ضریب جذب غیرخطی الکترونی و گرمایی به‌ترتیب 510×15 و 1cm.w510×125 به‌دست آمده است. در هر دو غیرخطیت الکترونی و گرمایی، اثر کر واکانونی اتفاق افتاده و مقادیر ضرایب شکست غیرخطی الکترونی و گرمایی به‌ترتیب 910×41 و 1.w2cm 910×34 محاسبه شده است. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که ضرایب غیرخطی نمونه مورد مطالعه در این پژوهش از مقادیر به دست آمده برای نمونه‌های ساخته شده به روش شیمیایی بزرگ‌تر است.

Investigation of the nonlinear optical coefficients of gold nanoparticles by Zscan method using the femtosecond laser pulses

The present work measured the sign and the amount of nonlinear optical absorption coefficient and nonlinear refractive index of gold nanoparticles by Zscan method. The Ti: sapphire laser is used in two modes: continuous wave and pulsed with 60 fs duration and a repetition rate of 80 MHz at the wavelength of 800 nm, with an average power of 28 mW. Gold nanoparticles were obtained by the laser ablation method with 20 ns pulses and a repetition rate of 10 Hz in SDS solution. Due to using femtosecond laser pulses with a high repetition rate, thermal and electronic nonlinear effects appeared. The results were compared with a continuous wave Zscan at the same wavelength and exposure power to eliminate the cumulative thermal effect and separate the electronic and thermal nonlinear coefficients. The electronic and thermal nonlinear absorption coefficients were obtained 15×105 and 125×105cm.W1, respectively. Kerr defocusing effect occurred in both electronic and thermal nonlinearity, and the nonlinear electronic and the thermal refractions were calculated 41×109 and 34×109cm2W1, respectively. The experiments show that the nonlinear coefficients of the sample prepared in this research are larger than the values obtained for the samples made by the chemical method.