Abstract

Strong four-photon absorption corresponding to Imχ7-ω; ω, -ω, ω, -ω, ω, -ω, ω has been measured for the first time to the authors’ knowledge with 100-fs pulses at 1600  nm in the single-crystal polymer poly[bis(p-toluene sulfonate)] of 2,4-hexadiyne-1,6-diol. The transition involved is from the even-symmetry ground state into the vibronic subband of the dominant, even-symmetry, excited two-photon state at an energy of 2.7  eV.

© 1998 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
    [CrossRef]
  2. S. Etemad, G. L. Baker, and Z. G. Soos, in Molecular Nonlinear Optics:?Materials, Physics and Devices, J. Zyss ed. (Academic, San Diego, Calif., 1994), pp. 433–465.
    [CrossRef]
  3. W. Yu, P. T. C. So, T. French, and E. Gratton, Biophys. J. 70, 626 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. G. I. Stegeman and A. Miller, in Photonic Switching, J. Midwinter, ed. (Academic, Orlando, Fla., 1992), Vol. I, pp. 81–146.
  5. S. He, J. D. Bhawalkar, P. N. Prasad, and B. A. Reinhard, Opt. Lett. 20, 1524 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. M. P. Hasselbeck, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, J. Opt. Soc. Am. B 14, 1616 (1997), and references therein.
    [CrossRef]
  7. C. Sauteret, J. P. Hermann, R. Frey, F. Pradere, J. Ducuing, R. H. Baughman, and R. R. Chance, Phys. Rev. Lett. 36, 956 (1976).
    [CrossRef]
  8. B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. W. E. Torruellas, B. L. Lawrence, G. I. Stegeman, and G. Baker, Opt. Lett. 21, 1777 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
    [CrossRef]
  11. G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, and S. Etemad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989); M. Thakur, R. C. Frye, and B. I. Greene, Appl. Phys. Lett. 56, 1187 (1990).
    [CrossRef]
  12. N. Bloembergen, Harvard University, Cambridge, Mass. 02138 (personal communication, 1997).
  13. B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
    [CrossRef]
  14. D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
    [CrossRef]

1997

1996

1995

1994

E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
[CrossRef]

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
[CrossRef]

1990

M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
[CrossRef]

1989

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, and S. Etemad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989); M. Thakur, R. C. Frye, and B. I. Greene, Appl. Phys. Lett. 56, 1187 (1990).
[CrossRef]

1976

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

Baker, G.

W. E. Torruellas, B. L. Lawrence, G. I. Stegeman, and G. Baker, Opt. Lett. 21, 1777 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
[CrossRef]

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Baker, G. L.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, and S. Etemad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989); M. Thakur, R. C. Frye, and B. I. Greene, Appl. Phys. Lett. 56, 1187 (1990).
[CrossRef]

S. Etemad, G. L. Baker, and Z. G. Soos, in Molecular Nonlinear Optics:?Materials, Physics and Devices, J. Zyss ed. (Academic, San Diego, Calif., 1994), pp. 433–465.
[CrossRef]

Baughman, R. H.

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

Bhawalkar, J. D.

Blanchard, G. J.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, and S. Etemad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989); M. Thakur, R. C. Frye, and B. I. Greene, Appl. Phys. Lett. 56, 1187 (1990).
[CrossRef]

Bloembergen, N.

N. Bloembergen, Harvard University, Cambridge, Mass. 02138 (personal communication, 1997).

Cha, M.

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Chance, R. R.

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

Ducuing, J.

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

Etemad, S.

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, and S. Etemad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989); M. Thakur, R. C. Frye, and B. I. Greene, Appl. Phys. Lett. 56, 1187 (1990).
[CrossRef]

S. Etemad, G. L. Baker, and Z. G. Soos, in Molecular Nonlinear Optics:?Materials, Physics and Devices, J. Zyss ed. (Academic, San Diego, Calif., 1994), pp. 433–465.
[CrossRef]

French, T.

W. Yu, P. T. C. So, T. French, and E. Gratton, Biophys. J. 70, 626 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Frey, R.

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

Gratton, E.

W. Yu, P. T. C. So, T. French, and E. Gratton, Biophys. J. 70, 626 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Hagan, D. J.

E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
[CrossRef]

M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
[CrossRef]

Hasselbeck, M. P.

He, S.

Heritage, J. P.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, and S. Etemad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989); M. Thakur, R. C. Frye, and B. I. Greene, Appl. Phys. Lett. 56, 1187 (1990).
[CrossRef]

Hermann, J. P.

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

Kang, J. U.

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

Kim, D. Y.

D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
[CrossRef]

Lawrence, B.

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Lawrence, B. L.

W. E. Torruellas, B. L. Lawrence, G. I. Stegeman, and G. Baker, Opt. Lett. 21, 1777 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
[CrossRef]

Meth, J.

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
[CrossRef]

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Miller, A.

G. I. Stegeman and A. Miller, in Photonic Switching, J. Midwinter, ed. (Academic, Orlando, Fla., 1992), Vol. I, pp. 81–146.

Pradere, F.

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

Prasad, P. N.

Reinhard, B. A.

Said, A. A.

E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
[CrossRef]

M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
[CrossRef]

Sauteret, C.

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

Sheik-Bahae, M.

M. P. Hasselbeck, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, J. Opt. Soc. Am. B 14, 1616 (1997), and references therein.
[CrossRef]

E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
[CrossRef]

M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
[CrossRef]

So, P. T. C.

W. Yu, P. T. C. So, T. French, and E. Gratton, Biophys. J. 70, 626 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Soileau, M. J.

E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
[CrossRef]

Soos, Z. G.

S. Etemad, G. L. Baker, and Z. G. Soos, in Molecular Nonlinear Optics:?Materials, Physics and Devices, J. Zyss ed. (Academic, San Diego, Calif., 1994), pp. 433–465.
[CrossRef]

Stegeman, G. I.

W. E. Torruellas, B. L. Lawrence, G. I. Stegeman, and G. Baker, Opt. Lett. 21, 1777 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

G. I. Stegeman and A. Miller, in Photonic Switching, J. Midwinter, ed. (Academic, Orlando, Fla., 1992), Vol. I, pp. 81–146.

Torruellas, W. E.

W. E. Torruellas, B. L. Lawrence, G. I. Stegeman, and G. Baker, Opt. Lett. 21, 1777 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
[CrossRef]

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

Van Stryland, E. W.

M. P. Hasselbeck, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, J. Opt. Soc. Am. B 14, 1616 (1997), and references therein.
[CrossRef]

E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
[CrossRef]

M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
[CrossRef]

Wei, T.-H.

M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
[CrossRef]

Yu, W.

W. Yu, P. T. C. So, T. French, and E. Gratton, Biophys. J. 70, 626 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett.

D. Y. Kim, B. L. Lawrence, W. E. Torruellas, G. Baker, and J. Meth, Appl. Phys. Lett. 65, 1742 (1994); B. L. Lawrence, M. Cha, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, S. Etemad, and G. Baker, Appl. Phys. Lett. 64, 2773 (1994).
[CrossRef]

Biophys. J.

W. Yu, P. T. C. So, T. French, and E. Gratton, Biophys. J. 70, 626 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Chem. Phys. Lett.

G. J. Blanchard, J. P. Heritage, G. L. Baker, and S. Etemad, Chem. Phys. Lett. 158, 329 (1989); M. Thakur, R. C. Frye, and B. I. Greene, Appl. Phys. Lett. 56, 1187 (1990).
[CrossRef]

Electron. Lett.

B. Lawrence, M. Cha, J. U. Kang, W. E. Torruellas, G. I. Stegeman, G. Baker, J. Meth, and S. Etemad, Electron. Lett. 30, 447 (1994).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B

Opt. Lett.

Phys. Rev. Lett.

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

B. Lawrence, W. E. Torruellas, M. Cha, G. I. Stegeman, J. Meth, S. Etemad, and G. Baker, Phys. Rev. Lett. 73, 597 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. SPIE

E. W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, D. J. Hagan, and M. J. Soileau, Proc. SPIE 2114, 444 (1994).
[CrossRef]

Other

S. Etemad, G. L. Baker, and Z. G. Soos, in Molecular Nonlinear Optics:?Materials, Physics and Devices, J. Zyss ed. (Academic, San Diego, Calif., 1994), pp. 433–465.
[CrossRef]

G. I. Stegeman and A. Miller, in Photonic Switching, J. Midwinter, ed. (Academic, Orlando, Fla., 1992), Vol. I, pp. 81–146.

N. Bloembergen, Harvard University, Cambridge, Mass. 02138 (personal communication, 1997).

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Previously measured two-photon absorption spectrum of PTS. Solid line, the location that can be reached by four-photon absorption for excitation at 1600  nm.

Fig. 2
Fig. 2

Apparatus used to measure open- and closed-aperture Z scans: A’s, apertures; ND, neutral-density filter; P, polarizer; BS’s, beam-splitters; D1, D2, detectors.

Fig. 3
Fig. 3

Two representative open-aperture Z scans. Dashed and solid curves, best fits to three- and four-photon absorption, respectively, as the mechanism solely responsible for the multiphoton absorption. The measured beam diameter is used in the fitting.

Fig. 4
Fig. 4

Intensity dependence of the effective three- and four-photon absorption coefficients α3 and α4 obtained by fitting the Z scans to Δα=α3I2 and Δa=α4I3 separately.

Fig. 5
Fig. 5

Closed-aperture Z scans at 1600  nm for two different input intensities, (a) 3.7 GW/cm2 and (b) 15 GW/cm2.

Metrics