405 nm 피코초 펄스 레이저로 여기 된 인디고 카민(indigo carmine) 염료의초고속 3차 비선형 광학 특성 연구 (Ultrafast Third-Order Optical Nonlinearity of Indigo Carmine Excited by Pico-second Pulsed Laser at 405 nm)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 73권 / 2호 / 165 ~ 172페이지
· 저자명 : 홍진혁, 주형규

초록

본 논문에서는 인디고 카민 염료의 초고속 3차 비선형 광학적 성질에 대한 연구를 다루기 위해 특히 선형 흡수가 약하게 일어나는 405 nm 파장대에서 100 피코초 레이저를 이용하여 Z-scan 테크닉을 수행하였다. 인디고 카민은 자가비포집의 특성을 보였으며 이는 음의 부호를 갖는 비선형 굴절 현상에 기인한다. 또한 인디고 카민은 405 nm 파장대에서 역 포화 흡수 형태의 비선형 흡수현상을 보였으며, 마치 3차 비선형 흡수현상인 이중 광자 흡수현상과 비슷한 특성을 보였다. 405 nm 파장대에서의 비선형 흡수/굴절 계수는 선형 흡수가 잘 일어나는 633 nm 파장대에서 보다 그 크기가 작은 것으로 보이지만, 비선형 무기 반도체의 비선형 흡수/굴절 계수들보다는 훨씬 큰 결과를 얻었다. 본 논문에서는 405 nm 파장대에서의 초고속 3차 비선형성에 대한 실험결과들을 633 nm 파장대에서의 기존 결과와 비교하여 논의할 것이다. 405 nm 파장대에서는 광 파워 제한기능을 보유하는 물질을 일반적으로 찾기 힘들지만, 인디고 카민의 경우에는 405 nm 파장대에서 선형 흡수에 의한 빛 에너지 감쇄없이 광 파워 제한자로서 기능을 수행할 수 있는 잠재성이 있음을 본 논문에서 확인할 수 있었다.

영어초록

Through Z-scan techniques with a 100 pico-second optical pulsed light source, we studied the ultrafast third-order optical nonlinearity of indigo carmine at 405 nm, at which little linear absorption occurred. Nonlinear absorption measurement demonstrated the optical power limiting capability of indigo carmine, which is attributable to the occurrence of a two-photon absorption-like process, while the nonlinear refraction response produced self-defocusing features arising from negative optical nonlinearity. Although the magnitudes for the nonlinear absorption and refraction of indigo carmine at 405 nm were smaller than those generated under a continuous wave light source at 633 nm, at which significant linear absorption occurred, they turned out to be much greater than those of the nonlinear semiconductor materials reported in the literature. We experimentally explored the properties of the optical nonlinearity of indigo carmine at 405 nm and compared them with those at 633 nm. This work demonstrates the potential applications of indigo carmine for linear absorption-free optical power limiting capability at 405 nm, at which inorganic materials can hardly function as optical power limiters.

참고자료

· 없음