13ª Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos

Novas técnicas experimentais para discriminação de diferentes efeitos ópticos não lineares refrativos

21 de ago. de 2023 10:30

1h 30m

Salão de Eventos USP

Normal 10h30 - 12h00

Descrição

Neste trabalho, foi proposto pela primeira vez a aplicação conjunta de três técnicas de medida de refração não linear: Varredura-Z Resolvida em Polarização (VZRP). (1) Varredura-Z Heterodina Resolvida em Polarização (VZHRP) e Rotação Não Linear da Polarização Elíptica (RNLPE) para investigar, distinguir e quantificar três tipos de efeitos não lineares: eletrônico não ressonante, orientação molecular e térmico. A grande contribuição deste trabalho foi a detecção e a discriminação destes três efeitos pelas técnicas de VZRP e VZHRP, mesmo quando estes ocorrem simultaneamente. Grosso modo, nestas duas técnicas, a polarização do laser (linear e circular) discrimina os dois efeitos não lineares rápidos, enquanto que o efeito térmico lento é determinado pela realização de medidas em função da taxa de repetição do laser, na primeira técnica, e pela detecção heterodina, na segunda. Por outro lado, medidas de RNLPE são cegas ao efeito térmico e, portanto, fornecem resultados complementares das não linearidades eletrônica e orientacional. (2) É utilizado o sistema laser Carbide (Light Conversion) de pulsos de 200 femtossegundos em 515 nm, com taxa de repetição variável e alta (até 1 MHz) para realização de medidas em dissulfeto de carbono (CS2) puro e contaminado, de maneira a calibrar e testar a viabilidade das técnicas propostas. Neste caso, os pulsos ultracurtos de altas intensidades excitam as não linearidades rápidas, eletrônica e orientacional, e, simultaneamente, o efeito térmico lento cumulativo, devido à alta taxa de repetição do laser. Este solvente foi escolhido por causa de suas conhecidas altas não linearidades e por ser bastante estudado na literatura. (3) Além do solvente puro, que apresentou efeito térmico proveniente de absorção de dois fótons (A2F), foi caracterizado CS2 contaminado com corante Disperse Red 13 (DR13), por causa do seu alto efeito térmico devido à forte absorção linear em 515 nm. Em suma, foi possível verificar que os resultados obtidos pelas técnicas são confiáveis e, desta forma, acredita-se que elas possam ser aplicadas para detectar e discriminar diferentes efeitos não lineares, mesmo que ocorram misturados, em muitos materiais.

Referências

1 MOYSÉS, R. M.; BARBANO, E. C.; MISOGUTI, L. Discrimination of thermal, molecular orientation, and pure electronic refractive nonlinearities using the polarization-resolved Z-scan technique. Journal of the Optical Society of America B, v. 40, n. 4, p. C60-C66, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1364/JOSAB.482486.

2 MIGUEZ, M. L. et al. Measurement of third-order nonlinearities in selected solvents as a function of the pulse width. Optics Express, v. 25, n. 4, p. 3553-3565, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1364/OE.25.003553.

3 REICHERT, M. et al. Temporal, spectral, and polarization dependence of the nonlinear optical response of carbon disulfide. Optica, v. 1, n. 6, p. 436-445, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.1.000436.