Indandionu atvasinājumu trešās kārtas nelineāri optisko efektu pētījumi ar Z-scan metodi

Abstract

Nelineāri optiskie materiāli tiek plaši pielietoti dažādu optisko ierīču veidošanā - tranzistoros, frekvenču ķemmēs un citu fotonisko ierīču izgatavošanā. Šāda tipa ierīču veidošanai izmanto materiālus, kuriem var novērot Kerra efektu, divfotonu absorbciju un absorbcijas piesātināšanos. Materiāli ar izteiktu Kerra efektu ir būtiski optisko slēdžu izgatavošanai, materiāli ar izteiktu divfotonu absorbciju nepieciešami optisko limiteru izgatavošanai, savukārt materiāli, kuriem raksturīga absorbcijas piesātināšanās, nepieciešami pasīvo Q-slēdžu veidošanai priekš femtosekunžu lāzeru izgatavošanas. Šajā darbā tika pētīti organiskie materiāli, jo, salīdzinot ar neorganiskajiem materiāliem, to nelineāri optiskās īpašības var mainīt, manipulējot ar materiāla ķīmisko struktūru, kā arī to ražošanas izmaksas ir lētākas. Šajā darbā tika izmantota Z-Scan eksperimentālā iekārta, kura ir plaši pielietota, jo ļauj vienlaikus pētīt gan Kerra efektu, gan divfotonu absorbciju. Tika veikta Z-Scan eksperimentālās iekārtas kalibrācija, nosakot CS2 (oglekļa disulfīda) Kerra koeficienta spektrālo atkarību. Tika pētītas DMABI-dPh, tB-DMABI-dPh un DMABI-Ju nelineāri optiskās īpašības. Kā starojuma avots tika izmantots 35 pikosekunžu, 1 kHz lāzers ar maināmu gaismas viļņa garumu. Tika veikti spektrālie mērījumi, lai pētītu Kerra efekta un divfotonu absorbcijas spektrālo dispersiju, taču, veicot mērījumus, DMABI-Ju paraugam tika novērota arī absorbcijas piesātināšanās.

Nonlinear optical materials are widely used in manufacturing of such optical devices as transistors, frequency combs etc. More specifically, materials that exhibit Kerr’s effect, two-photon absorption and saturation of absorption are utilized to manufacture photonic devices. Materials that exhibit Kerr’s effect are used for optical switches, materials that exhibit two-photon absorption are used to create optical limiters and materials that exhibit saturation of absorption are used to create passive Q-switches which are used to manufacture femtosecond lasers. Organic nonlinear optical materials are studied due to the fact that by manipulating the organic structure of molecules we can enhance material’s beneficial qualities. Z-Scan method is widely utilized because it allows to simultaneously observe two-photon absorption and the Kerr effect. The Z-Scan system was calibrated by measuring the Kerr coefficient of CS2 (carbon disulfide). Nonlinear optical properties of DMABI-dPh, tB-DMABI-dPh and DMABI-Ju were studied. A 35 picosecond, 1kHz laser with adjustable wavelength was used as the source of irradiation to carry out spectral measurements of two-photon absorption and Kerr effect. During the measurements of DMABI-Ju saturation of absorption was observed.