Absorção Multifotônica, Automodulação de Fase Espacial e Emissão Laser Aleatório em Cumarinas

Abstract

Relatamos experimentos com os corantes Cumarina 480 (C480) e Cumarina 540 (C540) dissolvidos em etanol. Através do experimento de limitação óptica, calculamos o coeficiente de absorção linear (𝛼) e não linear (𝛽); com esses valores também calculamos a seção de choque por absorção de dois fótons (𝜎2𝑃𝐴). Com um laser de Ti:Safira (816 nm, 76 MHz e 120 fs) observamos os espectros de luminescência, comprovamos absorção não linear por dois fótons (2PA) em ambos os corantes. Os espectros de luminescência do corante C540 também foram obtidos usando um feixe de laser de 1064 nm de um OPO (7 ns, 10 Hz) com energia de excitação de até 3,1 mJ. A dependência da luminescência versus a intensidade do laser incidente apresentou dependência cúbica e quíntica, indicando um processo de absorção de três fótons (3PA) e cinco fótons (5PA). Através das concentrações de 1,0x10−4𝑀 e 2,9x10−4𝑀, observamos o fenômeno de Automodulação de Fase Espacial (do inglês: Spatial Self-Phase Modulation - SSPM) que foram induzidos por um feixe gaussiano que se propaga dentro da solução do corante, formando um padrão de interferência de anéis concêntricos na “região de campo distante”. Para isto foi usado um laser de Ti:Safira (816 nm, 120 fs, 76 MHz) e o comportamento foi induzido pela absorção de dois fótons. O padrão de interferência foi descrito pela equação de Fresnel-Kirchhoff. Calculamos os índices de refração não lineares dos corantes: C480 e C540 dissolvidos em etanol, determinados pelas medidas da razão entre os números dos anéis sucessivos pelas intensidades. Com o corante C480 e as nanopartículas de TiO2 suspensas em etanol, realizamos medidas de Laser Aleatórios (do inglês: Random Laser - RL). A concentração de nanopartículas foi de 1011 partículas/mL. A emissão de RL foi obtida usando um feixe de luz de 410 nm de um OPO (5 ns, 10 Hz). A energia limiar de RL foi de 2,1 mJ e a largura da linha de emissão foi reduzida de 59 nm para 11 nm para excitação acima do limiar do laser. Esses resultados preliminares foram estendidos para obter a caracterização do processo RL para o corante C480 e as nanopartículas de TiO2.