Abstract

The spectral dependence of the third-order nonlinear susceptibility χ(3) (ω; ω, −ω, ω) of the polydiacetylene 9-BCMU has been measured, and the imaginary component is found to change sign in the exciton absorption tail. In the red-phase material, a significant refractive nonlinearity was observed around the 1.93-eV input energy range, whereas the absorption change was too small to quantify. A magnitude for the nonlinear refractive index coefficient |n2| = 1.9 (±1.0) × 10−10 cm2 W−1 was measured at this Im χ(3) = 0 position, indicating good figures of merit for all-optical switching.

© 1993 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
    [CrossRef]
  2. P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
    [CrossRef]
  3. H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.
  4. C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
    [CrossRef]
  5. M. L. Shand, R. R. Chance, R. Sibley, Chem. Phys. Lett. 64, 448 (1979).
    [CrossRef]
  6. G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, S. Eternad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989).
    [CrossRef]
  7. J. Bolger, T. G. Harvey, W. Ji, A. K. Kar, S. Molyneux, B. S. Wherrett, D. Bloor, P. Norman, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1552 (1992).
    [CrossRef]
  8. D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).
  9. T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).
  10. H. Vanherzeele, J. S. Meth, S. A. Jenekhe, M. F. Roberts, J. Opt. Soc. Am. B 9, 524 (1992).
    [CrossRef]
  11. B. S. Wherrett, A. L. Smirl, T. F. Boggess, IEEE J. Quantum Electron. QE-19, 680 (1983).
    [CrossRef]
  12. S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, T. L. Axon, D. Bloor, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), p. 259–264.
  13. R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, San Diego, Calif., 1992), p. 162.
  14. V. Mizrahi, K. W. DeLong, G. I. Stegeman, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, Opt. Lett. 14, 1140 (1989).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
    [CrossRef]

1993 (1)

T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).

1992 (3)

1989 (2)

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, S. Eternad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989).
[CrossRef]

V. Mizrahi, K. W. DeLong, G. I. Stegeman, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, Opt. Lett. 14, 1140 (1989).
[CrossRef] [PubMed]

1988 (1)

P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
[CrossRef]

1986 (2)

G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
[CrossRef]

D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).

1983 (1)

B. S. Wherrett, A. L. Smirl, T. F. Boggess, IEEE J. Quantum Electron. QE-19, 680 (1983).
[CrossRef]

1979 (1)

M. L. Shand, R. R. Chance, R. Sibley, Chem. Phys. Lett. 64, 448 (1979).
[CrossRef]

1976 (1)

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Aitchison, J. S.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Ando, D. J.

D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).

Andrejco, M. J.

Axon, T. L.

T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).

S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, T. L. Axon, D. Bloor, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), p. 259–264.

Baker, G. L.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, S. Eternad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989).
[CrossRef]

P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
[CrossRef]

Baughman, R. H.

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Blanchard, G. J.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, S. Eternad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989).
[CrossRef]

Bloor, D.

T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).

J. Bolger, T. G. Harvey, W. Ji, A. K. Kar, S. Molyneux, B. S. Wherrett, D. Bloor, P. Norman, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1552 (1992).
[CrossRef]

D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).

S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, T. L. Axon, D. Bloor, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), p. 259–264.

Boggess, T. F.

B. S. Wherrett, A. L. Smirl, T. F. Boggess, IEEE J. Quantum Electron. QE-19, 680 (1983).
[CrossRef]

Bolger, J.

Boyd, R. W.

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, San Diego, Calif., 1992), p. 162.

Carter, G. M.

G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
[CrossRef]

Chance, R. R.

M. L. Shand, R. R. Chance, R. Sibley, Chem. Phys. Lett. 64, 448 (1979).
[CrossRef]

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Chen, Y. J.

G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
[CrossRef]

DeLong, K. W.

Ducuing, J.

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Etemad, S.

P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
[CrossRef]

Eternad, S.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, S. Eternad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989).
[CrossRef]

Frey, R.

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Harvey, T. G.

Heritage, J. P.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, S. Eternad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989).
[CrossRef]

Hermann, J.-P.

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Hryniewicz, J. V.

G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
[CrossRef]

Ironside, C. N.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Jenekhe, S. A.

Ji, W.

Kar, A. K.

T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).

J. Bolger, T. G. Harvey, W. Ji, A. K. Kar, S. Molyneux, B. S. Wherrett, D. Bloor, P. Norman, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1552 (1992).
[CrossRef]

H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.

S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, T. L. Axon, D. Bloor, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), p. 259–264.

Klausner, C. F.

P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
[CrossRef]

Mann, S.

D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).

Matsuda, H.

H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.

Meth, J. S.

Meyler, S. E.

G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
[CrossRef]

Mizrahi, V.

Molyneux, S.

T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).

J. Bolger, T. G. Harvey, W. Ji, A. K. Kar, S. Molyneux, B. S. Wherrett, D. Bloor, P. Norman, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1552 (1992).
[CrossRef]

H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.

S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, T. L. Axon, D. Bloor, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), p. 259–264.

Nakanishi, H.

H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.

Norman, P.

Ohbi, J. S.

D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).

Okada, S.

H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.

Pradere, F.

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Roberts, M. F.

Saifi, M. A.

Sauteret, C.

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Schlotter, N. E.

P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
[CrossRef]

Shand, M. L.

M. L. Shand, R. R. Chance, R. Sibley, Chem. Phys. Lett. 64, 448 (1979).
[CrossRef]

Sibley, R.

M. L. Shand, R. R. Chance, R. Sibley, Chem. Phys. Lett. 64, 448 (1979).
[CrossRef]

Smirl, A. L.

B. S. Wherrett, A. L. Smirl, T. F. Boggess, IEEE J. Quantum Electron. QE-19, 680 (1983).
[CrossRef]

Stegeman, G. I.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

V. Mizrahi, K. W. DeLong, G. I. Stegeman, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, Opt. Lett. 14, 1140 (1989).
[CrossRef] [PubMed]

Thakur, M. K

G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
[CrossRef]

Townsend, P. D.

P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
[CrossRef]

Vanherzeele, H.

Villeneuve, A.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Wherrett, B. S.

T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).

J. Bolger, T. G. Harvey, W. Ji, A. K. Kar, S. Molyneux, B. S. Wherrett, D. Bloor, P. Norman, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1552 (1992).
[CrossRef]

B. S. Wherrett, A. L. Smirl, T. F. Boggess, IEEE J. Quantum Electron. QE-19, 680 (1983).
[CrossRef]

S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, T. L. Axon, D. Bloor, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), p. 259–264.

H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.

Wigley, P. G. J.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Worboys, M. R.

D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).

Yang, C. C.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (3)

G. M. Carter, J. V. Hryniewicz, M. K Thakur, Y. J. Chen, S. E. Meyler, Appl. Phys. Lett. 49, 988 (1986).
[CrossRef]

P. D. Townsend, G. L. Baker, N. E. Schlotter, C. F. Klausner, S. Etemad, Appl. Phys. Lett. 53, 1782 (1988).
[CrossRef]

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Chem. Phys. Lett. (2)

M. L. Shand, R. R. Chance, R. Sibley, Chem. Phys. Lett. 64, 448 (1979).
[CrossRef]

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, S. Eternad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

B. S. Wherrett, A. L. Smirl, T. F. Boggess, IEEE J. Quantum Electron. QE-19, 680 (1983).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Makromol. Chem. (1)

D. Bloor, D. J. Ando, J. S. Ohbi, S. Mann, M. R. Worboys, Makromol. Chem. 7, 665 (1986).

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (1)

C. Sauteret, J.-P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
[CrossRef]

Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. (1)

T. L. Axon, D. Bloor, S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2025, 44 (1993).

Other (3)

H. Matsuda, S. Molyneux, A. K. Kar, S. Okada, H. Nakanishi, B. S. Wherrett, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), pp. 219–224.

S. Molyneux, A. K. Kar, B. S. Wherrett, T. L. Axon, D. Bloor, in Organic Materials for Nonlinear Optics III, D. Bloor, G. J. Ashwell, eds. (Royal Society of Chemistry, London, 1993), p. 259–264.

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, San Diego, Calif., 1992), p. 162.

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Linear absorption spectrum and dispersion of the 1.3-μm red-phase 9-BCMU thin film. Between 2.3 and 2.65 eV, the absorption exceeds the detection limit of the spectrophotometer. The photon energies used for these experiments are indicated by arrows.

Fig. 2
Fig. 2

Differential transmission change (ΔT/T) as a function of probe-beam time delay at three photon energies. A positive ΔT/T indicates a bleaching nonlinearity. The solid curves are a fit to an analytical expression for Im χ(3).7

Fig. 3
Fig. 3

Self-diffracted conjugate signal as a function of probe-beam time delay at three photon energies. The solid curves are a fit to an analytical expression for |χ(3)|.7

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Nonlinear Refractive-Index Coefficient n2 Obtained from χ(3) Measurements for Red-Phase 9-BCMU with Figures of Merit

Equations (3)

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

F = | n 2 | / α τ ,
n 2 ( cm 2 W 1 ) = 0.0395 Re χ ( 3 ) ( esu ) n 0 2 .
T = α NL λ / 2 π | n 2 | ,

Metrics