Abstract

We have demonstrated anomalous-dispersion phase-matched second-harmonic generation, using electric-field-induced second-harmonic generation in a liquid solution of Foron Brilliant Blue S-R (FBB). This dye has a sharp absorption maximum near 620 nm and a deep absorption minimum near 450 nm. The microscopic hyperpolarizability (β) of FBB was measured at 1.58 and 0.954 μm and was found to be 163 × 10−30 and −118 × 10−30 cm5/esu, respectively. The change in sign of β and the observation that β0, a frequency-independent measure of hyperpolarizability, is the same at both frequencies demonstrate the validity of the two-state model of the second-order hyperpolarizability.

© 1989 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Phys. Rev. 127, 1918 (1962); see also F. A. Franken, J. F. Ward, Rev. Mod. Phys. 35, 23 (1963).
    [CrossRef]
  2. K. D. Singer, J. E. Sohn, S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
    [CrossRef]
  3. G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, P. F. Liao, Appl. Phys. Lett. 31, 330 (1977); G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, P. F. Liao, R. J. Storz, Appl. Phys. Lett. 29, 729 (1976); R. B. Miles, S. E. Harris, IEEE J. Quantum Electron. QE-9, 470 (1973); P. P. Sorokin, J. J. Wynne, J. R. Lankard, Appl. Phys. Lett. 22, 342 (1973); C. H. Muller, D. D. Lowenthal, M. DeFaccio, Opt. Lett. 13, 651 (1988).
    [CrossRef]
  4. W. Leupacher, A. Penzkofer, B. Runde, K. H. Drexhage, Appl. Phys. B 44, 133 (1987); L. I. Al’perovich, T. B. Babaev, V. V. Shabalov, J. Appl. Spectrosc. USSR 26, 196 (1975); J. C. Diels, F. P. Schaefer, Appl. Phys. 5, 197 (1974); P. P. Bey, J. F. Giuliani, H. Rabin, IEEE J. Quantum Electron. QE-7, 86 (1971); IEEE J. Quantum Electron. QE-4, 932 (1968); R. K. Chang, L. E. Galbraith, Phys. Rev. 171, 993 (1968).
    [CrossRef]
  5. S. R. J. Brueck, H. Kildal, Opt. Lett. 2, 33 (1978).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. F. Zernike, Phys. Rev. Lett. 22, 931 (1969).
    [CrossRef]
  7. P. A. Cahill, Proc. Mat. Res. Soc. 109, 319 (1988).
    [CrossRef]
  8. J. Hu, P. Skrabal, H. Zollinger, Dyes Pigments 8, 189 (1987).
    [CrossRef]
  9. K. D. Singer, A. F. Garito, J. Chem. Phys. 75, 3572 (1981).
    [CrossRef]
  10. K. D. Singer, J. E. Sohn, L. A. King, H. M. Gordon, H. E. Katz, C. W. Dirk, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1339 (1989).
    [CrossRef]
  11. J. L. Oudar, J. Chem. Phys. 67, 446 (1977).
    [CrossRef]
  12. J. L. Oudar, D. S. Chemla, J. Chem. Phys. 66, 2664 (1977).
    [CrossRef]

1989 (1)

1988 (1)

P. A. Cahill, Proc. Mat. Res. Soc. 109, 319 (1988).
[CrossRef]

1987 (2)

J. Hu, P. Skrabal, H. Zollinger, Dyes Pigments 8, 189 (1987).
[CrossRef]

W. Leupacher, A. Penzkofer, B. Runde, K. H. Drexhage, Appl. Phys. B 44, 133 (1987); L. I. Al’perovich, T. B. Babaev, V. V. Shabalov, J. Appl. Spectrosc. USSR 26, 196 (1975); J. C. Diels, F. P. Schaefer, Appl. Phys. 5, 197 (1974); P. P. Bey, J. F. Giuliani, H. Rabin, IEEE J. Quantum Electron. QE-7, 86 (1971); IEEE J. Quantum Electron. QE-4, 932 (1968); R. K. Chang, L. E. Galbraith, Phys. Rev. 171, 993 (1968).
[CrossRef]

1986 (1)

K. D. Singer, J. E. Sohn, S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

1981 (1)

K. D. Singer, A. F. Garito, J. Chem. Phys. 75, 3572 (1981).
[CrossRef]

1978 (1)

1977 (3)

G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, P. F. Liao, Appl. Phys. Lett. 31, 330 (1977); G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, P. F. Liao, R. J. Storz, Appl. Phys. Lett. 29, 729 (1976); R. B. Miles, S. E. Harris, IEEE J. Quantum Electron. QE-9, 470 (1973); P. P. Sorokin, J. J. Wynne, J. R. Lankard, Appl. Phys. Lett. 22, 342 (1973); C. H. Muller, D. D. Lowenthal, M. DeFaccio, Opt. Lett. 13, 651 (1988).
[CrossRef]

J. L. Oudar, J. Chem. Phys. 67, 446 (1977).
[CrossRef]

J. L. Oudar, D. S. Chemla, J. Chem. Phys. 66, 2664 (1977).
[CrossRef]

1969 (1)

F. Zernike, Phys. Rev. Lett. 22, 931 (1969).
[CrossRef]

1962 (1)

J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Phys. Rev. 127, 1918 (1962); see also F. A. Franken, J. F. Ward, Rev. Mod. Phys. 35, 23 (1963).
[CrossRef]

Armstrong, J. A.

J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Phys. Rev. 127, 1918 (1962); see also F. A. Franken, J. F. Ward, Rev. Mod. Phys. 35, 23 (1963).
[CrossRef]

Bjorkholm, J. E.

G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, P. F. Liao, Appl. Phys. Lett. 31, 330 (1977); G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, P. F. Liao, R. J. Storz, Appl. Phys. Lett. 29, 729 (1976); R. B. Miles, S. E. Harris, IEEE J. Quantum Electron. QE-9, 470 (1973); P. P. Sorokin, J. J. Wynne, J. R. Lankard, Appl. Phys. Lett. 22, 342 (1973); C. H. Muller, D. D. Lowenthal, M. DeFaccio, Opt. Lett. 13, 651 (1988).
[CrossRef]

Bjorklund, G. C.

G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, P. F. Liao, Appl. Phys. Lett. 31, 330 (1977); G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, P. F. Liao, R. J. Storz, Appl. Phys. Lett. 29, 729 (1976); R. B. Miles, S. E. Harris, IEEE J. Quantum Electron. QE-9, 470 (1973); P. P. Sorokin, J. J. Wynne, J. R. Lankard, Appl. Phys. Lett. 22, 342 (1973); C. H. Muller, D. D. Lowenthal, M. DeFaccio, Opt. Lett. 13, 651 (1988).
[CrossRef]

Bloembergen, N.

J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Phys. Rev. 127, 1918 (1962); see also F. A. Franken, J. F. Ward, Rev. Mod. Phys. 35, 23 (1963).
[CrossRef]

Brueck, S. R. J.

Cahill, P. A.

P. A. Cahill, Proc. Mat. Res. Soc. 109, 319 (1988).
[CrossRef]

Chemla, D. S.

J. L. Oudar, D. S. Chemla, J. Chem. Phys. 66, 2664 (1977).
[CrossRef]

Dirk, C. W.

Drexhage, K. H.

W. Leupacher, A. Penzkofer, B. Runde, K. H. Drexhage, Appl. Phys. B 44, 133 (1987); L. I. Al’perovich, T. B. Babaev, V. V. Shabalov, J. Appl. Spectrosc. USSR 26, 196 (1975); J. C. Diels, F. P. Schaefer, Appl. Phys. 5, 197 (1974); P. P. Bey, J. F. Giuliani, H. Rabin, IEEE J. Quantum Electron. QE-7, 86 (1971); IEEE J. Quantum Electron. QE-4, 932 (1968); R. K. Chang, L. E. Galbraith, Phys. Rev. 171, 993 (1968).
[CrossRef]

Ducuing, J.

J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Phys. Rev. 127, 1918 (1962); see also F. A. Franken, J. F. Ward, Rev. Mod. Phys. 35, 23 (1963).
[CrossRef]

Freeman, R. R.

G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, P. F. Liao, Appl. Phys. Lett. 31, 330 (1977); G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, P. F. Liao, R. J. Storz, Appl. Phys. Lett. 29, 729 (1976); R. B. Miles, S. E. Harris, IEEE J. Quantum Electron. QE-9, 470 (1973); P. P. Sorokin, J. J. Wynne, J. R. Lankard, Appl. Phys. Lett. 22, 342 (1973); C. H. Muller, D. D. Lowenthal, M. DeFaccio, Opt. Lett. 13, 651 (1988).
[CrossRef]

Garito, A. F.

K. D. Singer, A. F. Garito, J. Chem. Phys. 75, 3572 (1981).
[CrossRef]

Gordon, H. M.

Hu, J.

J. Hu, P. Skrabal, H. Zollinger, Dyes Pigments 8, 189 (1987).
[CrossRef]

Katz, H. E.

Kildal, H.

King, L. A.

Lalama, S. J.

K. D. Singer, J. E. Sohn, S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

Leupacher, W.

W. Leupacher, A. Penzkofer, B. Runde, K. H. Drexhage, Appl. Phys. B 44, 133 (1987); L. I. Al’perovich, T. B. Babaev, V. V. Shabalov, J. Appl. Spectrosc. USSR 26, 196 (1975); J. C. Diels, F. P. Schaefer, Appl. Phys. 5, 197 (1974); P. P. Bey, J. F. Giuliani, H. Rabin, IEEE J. Quantum Electron. QE-7, 86 (1971); IEEE J. Quantum Electron. QE-4, 932 (1968); R. K. Chang, L. E. Galbraith, Phys. Rev. 171, 993 (1968).
[CrossRef]

Liao, P. F.

G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, P. F. Liao, Appl. Phys. Lett. 31, 330 (1977); G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, P. F. Liao, R. J. Storz, Appl. Phys. Lett. 29, 729 (1976); R. B. Miles, S. E. Harris, IEEE J. Quantum Electron. QE-9, 470 (1973); P. P. Sorokin, J. J. Wynne, J. R. Lankard, Appl. Phys. Lett. 22, 342 (1973); C. H. Muller, D. D. Lowenthal, M. DeFaccio, Opt. Lett. 13, 651 (1988).
[CrossRef]

Oudar, J. L.

J. L. Oudar, J. Chem. Phys. 67, 446 (1977).
[CrossRef]

J. L. Oudar, D. S. Chemla, J. Chem. Phys. 66, 2664 (1977).
[CrossRef]

Penzkofer, A.

W. Leupacher, A. Penzkofer, B. Runde, K. H. Drexhage, Appl. Phys. B 44, 133 (1987); L. I. Al’perovich, T. B. Babaev, V. V. Shabalov, J. Appl. Spectrosc. USSR 26, 196 (1975); J. C. Diels, F. P. Schaefer, Appl. Phys. 5, 197 (1974); P. P. Bey, J. F. Giuliani, H. Rabin, IEEE J. Quantum Electron. QE-7, 86 (1971); IEEE J. Quantum Electron. QE-4, 932 (1968); R. K. Chang, L. E. Galbraith, Phys. Rev. 171, 993 (1968).
[CrossRef]

Pershan, P. S.

J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Phys. Rev. 127, 1918 (1962); see also F. A. Franken, J. F. Ward, Rev. Mod. Phys. 35, 23 (1963).
[CrossRef]

Runde, B.

W. Leupacher, A. Penzkofer, B. Runde, K. H. Drexhage, Appl. Phys. B 44, 133 (1987); L. I. Al’perovich, T. B. Babaev, V. V. Shabalov, J. Appl. Spectrosc. USSR 26, 196 (1975); J. C. Diels, F. P. Schaefer, Appl. Phys. 5, 197 (1974); P. P. Bey, J. F. Giuliani, H. Rabin, IEEE J. Quantum Electron. QE-7, 86 (1971); IEEE J. Quantum Electron. QE-4, 932 (1968); R. K. Chang, L. E. Galbraith, Phys. Rev. 171, 993 (1968).
[CrossRef]

Singer, K. D.

K. D. Singer, J. E. Sohn, L. A. King, H. M. Gordon, H. E. Katz, C. W. Dirk, J. Opt. Soc. Am. B 6, 1339 (1989).
[CrossRef]

K. D. Singer, J. E. Sohn, S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

K. D. Singer, A. F. Garito, J. Chem. Phys. 75, 3572 (1981).
[CrossRef]

Skrabal, P.

J. Hu, P. Skrabal, H. Zollinger, Dyes Pigments 8, 189 (1987).
[CrossRef]

Sohn, J. E.

Zernike, F.

F. Zernike, Phys. Rev. Lett. 22, 931 (1969).
[CrossRef]

Zollinger, H.

J. Hu, P. Skrabal, H. Zollinger, Dyes Pigments 8, 189 (1987).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

W. Leupacher, A. Penzkofer, B. Runde, K. H. Drexhage, Appl. Phys. B 44, 133 (1987); L. I. Al’perovich, T. B. Babaev, V. V. Shabalov, J. Appl. Spectrosc. USSR 26, 196 (1975); J. C. Diels, F. P. Schaefer, Appl. Phys. 5, 197 (1974); P. P. Bey, J. F. Giuliani, H. Rabin, IEEE J. Quantum Electron. QE-7, 86 (1971); IEEE J. Quantum Electron. QE-4, 932 (1968); R. K. Chang, L. E. Galbraith, Phys. Rev. 171, 993 (1968).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

K. D. Singer, J. E. Sohn, S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, P. F. Liao, Appl. Phys. Lett. 31, 330 (1977); G. C. Bjorklund, J. E. Bjorkholm, P. F. Liao, R. J. Storz, Appl. Phys. Lett. 29, 729 (1976); R. B. Miles, S. E. Harris, IEEE J. Quantum Electron. QE-9, 470 (1973); P. P. Sorokin, J. J. Wynne, J. R. Lankard, Appl. Phys. Lett. 22, 342 (1973); C. H. Muller, D. D. Lowenthal, M. DeFaccio, Opt. Lett. 13, 651 (1988).
[CrossRef]

Dyes Pigments (1)

J. Hu, P. Skrabal, H. Zollinger, Dyes Pigments 8, 189 (1987).
[CrossRef]

J. Chem. Phys. (3)

K. D. Singer, A. F. Garito, J. Chem. Phys. 75, 3572 (1981).
[CrossRef]

J. L. Oudar, J. Chem. Phys. 67, 446 (1977).
[CrossRef]

J. L. Oudar, D. S. Chemla, J. Chem. Phys. 66, 2664 (1977).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Mat. Res. Soc. (1)

P. A. Cahill, Proc. Mat. Res. Soc. 109, 319 (1988).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. (1)

J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Phys. Rev. 127, 1918 (1962); see also F. A. Franken, J. F. Ward, Rev. Mod. Phys. 35, 23 (1963).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

F. Zernike, Phys. Rev. Lett. 22, 931 (1969).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Molecular structure of FBB.

Fig. 2
Fig. 2

Absorption spectrum of FBB in DMSO.

Fig. 3
Fig. 3

Dispersion versus concentration for solutions of FBB in acetonitrile.

Fig. 4
Fig. 4

Second-harmonic intensity versus concentration for solutions of FBB in acetonitrile near the anomalous-dispersion phase-matched condition.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

β x x x ( 2 ω ; ω ; ω ) = e 3 | μ 01 | 2 ( μ 11 μ 00 ) 2 F ( ω ) ,
F ( ω ) = 3 ω 0 2 ( ω 0 2 ω 2 ) ( ω 0 2 4 ω 2 ) ,

Metrics