Z掃描

Z掃描是指在緊聚焦配置下，採用高斯光束入射，改變樣品在圖中光軸(Z軸)上的位置，在遠場測量通過一個位於光軸上的有限孔徑A的透射率T，得到T-z函式曲線即Z掃描曲線。是由SheikBahace提出來的雷射掃描曲線。

由SheikBahae等人最先提出的雷射Z掃描技術的實驗裝置如圖所示。在緊聚焦配置下，採用高斯光束入射，改變樣品在圖中光軸(Z軸)上的位置，在遠場測量通過一個位於光軸上的有限孔徑A的透射率T，得到T-z函式曲線即Z掃描曲線。
高斯光束入射時，對於一個具有負非線性係數的薄介質，可將其視為一個焦距可變的薄透鏡，取透鏡聚焦後的焦點為z軸的原點。當非線性介質從－z向原點移動時，開始光強較低，可忽略非線性引致的光折射，因此由孔徑A處測得的透過率T保持相對不變，為系統的線性透過率。當樣品掃描至原點附近時，因光強的增大使非線性引致的光折射效應顯著加強，此時樣品相當於一個負透鏡將光束準直，使孔徑A處的光束變窄，導致測量的透過率增加，因而在z＜0一側接近z＝0處，T-z曲線呈現峰值；當非線性介質移過原點O時，樣品的自散焦作用將導致孔徑A處的光束展寬，造成透過率減小，同理自散焦作用在近z＝0處才最為明顯，使得T-z曲線呈現谷值；在原點處，遠場透射率與線性值相同。由上述分析，可定性地得到Z掃描曲線，它呈先峰後谷形狀。而一個具有正非線性係數的光學非線性樣品其Z掃描曲線則呈現出先谷後峰形狀因此，由Z掃描曲線的形狀即可以確定材料非線性係數的符號。進一步的理論分析還可以得到非線性係數的大小。