Inquiry of The Kerr Effect Origins in Organic Materials: Experimental Assessment By Z-Scan Method

Abstract

Šajā darbā tika izmantota Z-scan metode, lai izpētītu organisko materiālu nelineāri optiskās īpašības. Tas ietvēra 27 dažādu organisko savienojumu Kerra un divfotonu absorbcijas (2FA) efektu mērījumus un iegūto rezultātu salīdzināšanu ar kvantu ķīmijas aprēķinu (KĶA) prognozēm, kā arī no polarizācijas atkarīgu Z-scan metodes izmantošanu, lai nošķirtu elektronisko un pārorientācijas ieguldījumu Kerra efektā. Rezultāti paradīja, ka KĶA lineārās polarizējamības vērtības var izmantot, lai prognozētu Kerra efekta pārorientācijas komponentes vērtību. Attiecībā uz elektronisko ieguldījumu, otrās kārtas hiperpolarizējamības, kas raksturo šī ieguldījumu lielumu, eksperimentālo un KĶA vērtību attiecība bija izteikti atkarīga no 2FA šķērsgriezuma. Atslēgas vārdi: Nelineārā optika, Organiskie materiāli, Z-scan, Kerra efekts, divfotonu absorbcija

In this work, the Z-scan method was used to study the nonlinear optical properties of organic materials. This included measurements of Kerr and Two-photon absorption (2PA) effects of 27 different organic compounds and acquired result comparison to Quantum Chemical calculations (QCC) as well as a study of polarization-resolved Z-scan method to separate Kerr effect electronic and reorientation contributions. It was shown that linear polarizability values given by QCC could be used to predict experimental values of reorientation contribution. Regarding the electronic contribution, the ratio of experimental and QCC values for second-order hyperpolarizability characterizing this contribution’s magnitude was strongly dependent on 2PA cross-section. Keywords: Nonlinear optics, Organic materials, Z-scan, Kerr effect, two-photon absorption