Automodulação de fase espacial em solventes orgânicos

Abstract

As propriedades ópticas não lineares dos materiais podem ser caracterizadas com base nos efeitos decorrentes de suas interações com feixes de luz suficientemente intensos, sendo fundamentais para o desenvolvimento de aplicações tecnológicas. Dentre os fenômenos da óptica não linear, a automodulação de fase depende da intensidade do próprio feixe que se propaga em um meio não linear, podendo gerar efeitos espaciais e espectrais. Este fenômeno é observado tanto em feixes de luz pulsada quanto contínua, sendo descrito a partir de alterações não lineares no índice de refração, que podem ter origens diversas. Neste trabalho, revisitamos a propagação óptica não linear de um feixe de laser pulsado (∼ 100 fs) com alta taxa de repetição (50 MHz) através de solventes orgânicos como álcoois, acetonitrila e tolueno, em região espectral de absorção linear distinta para os diferentes materiais (1560 nm). Neste contexto, a relaxação térmica do sistema é desfavorecida devido à alta taxa de repetição do laser, gerando efeitos térmicos que não podem ser desprezados, enquanto os pulsos ultracurtos possibilitam a observação de fenômenos não lineares de origem eletrônica. Como o índice de refração (n) de um material é função de diversos parâmetros experimentais incluindo a temperatura, o aquecimento do meio utilizando um feixe com intensidade I é capaz de gerar modificações não lineares em n análogas às decorrentes do Efeito Kerr óptico (Δn ∝ I), podendo causar confusões quanto à origem das não linearidades observadas. O principal objetivo deste trabalho é estudar o índice de refração não linear efetivo (n2,ef f ) em experimentos de automodulação de fase espacial nos solventes orgânicos mencionados, a fim de esclarecer suas origens, que mostramos ser predominantemente térmicas. Com isso, teremos a oportunidade de reparar equívocos recorrentes na literatura, como recentemente esclarecido para o etanol.