IC-scan : uma nova técnica para medir o índice de refração não linear de meios espalhadores - CRISPIM, Mariana Joyce Bezerra da Silva (2022)
O espalhamento de luz é um dos fenômenos ópticos mais comuns observados devido à interação da luz com partículas suspensas em uma solução, sua relevância é evidenciada pelas várias técnicas não invasivas desenvolvidas para medir o tamanho das partículas e a estabilidade coloidal. No entanto, como o espalhamento também é causado por imperfeições do sistema, sua contribuição pode ser criticamente prejudicial para a precisão e sensibilidade de muitas técnicas ópticas. Na espectroscopia óptica não linear (NL), a medição da variação do índice de refração em função da intensidade é essencial para caracterizar a resposta NL dos materiais, permitindo identificar suas aplicações em dispositivos ópticos e fotônicos. Neste trabalho, apresentamos o desenvolvimento de uma nova técnica para medir o índice de refração NL (𝑛2), principalmente em meios espalhadores, com base na análise da função de correlação da intensidade (𝑔(2)), em diferentes posições da amostra, ao longo da direção de propagação, ao redor da cintura de um feixe. A nova técnica, que chamamos de IC-scan (do inglês, Intensity Correlation-scan), usa o espalhamento de luz para gerar padrões de speckles que são sensíveis às mudanças da frente de onda induzidas pelos efeitos de autofocalização e/ou autodesfocalização. Esta nova metodologia permite medir os efeitos de modulação de fase sem ser afetada pelo espalhamento linear quando são analisadas funções de correlação cruzada de intensidade entre regimes linear e NL. Como prova de princípios, foram realizadas medidas em coloides NLs, com concentrações altas, contendo nanoesferas de sílica e nanobastões de ouro que se comportam como espalhadores de luz, usando um laser de Titânio-Safira (788nm, 100fs, 76MHz). Os resultados mostram que a técnica IC-scan para medir 𝑛2 é muito mais robusta em meios espalhadores do que as técnicas de varredura Z (Z-scan) e D4σ, que são bem estabelecidas e amplamente utilizadas, porém fortemente influenciadas em meios que possuem alto grau de espalhamento. Os valores de 𝑛2 obtidos, evidenciam o potencial da nova técnica, ao mesmo tempo que mostram que os resultados obtidos através de Z-scan e D4σ são subestimados (ou sobre-estimados) devido aos efeitos de espalhamento de luz.