Abstract

The third-order Kerr nonlinear optical effect of a one-dimensional photonic bandgap structure of a cholesteric liquid crystal is investigated. In a femtosecond nonlinear transmission measurement, nonlinear optical changes in the bandgap edges are observed. From analysis of the dispersion relation, Kerr nonlinear coefficients of nematics, forming the cholesteric liquid crystal, are found to be enhanced by 1–2 orders of magnitude through the photonic bandgap structure.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
    [CrossRef]
  2. P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
    [CrossRef]
  3. P. M. Johnson, A. F. Koenderink, and W. L. Vos, Phys. Rev. B 66, 081102(R) (2002).
    [CrossRef]
  4. V. I. Kopp and A. Z. Genack, Phys. Rev. Lett. 89, 033901 (2002).
    [CrossRef]
  5. H. Hoshi, D.-H. Chung, K. Ishikawa, and H. Takezoe, Phys. Rev. E 63, 056610 (2001).
    [CrossRef]
  6. V. I. Kopp, B. Fan, H. K. M. Vithana, and A. Z. Genack, Opt. Lett. 23, 1707 (1998).
    [CrossRef]
  7. D. W. Berreman, J. Opt. Soc. Am. 62, 502 (1972).
  8. Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
    [CrossRef]
  9. P. G. De Gennes and J. Prost, The Physics of Liquid Crystals (Clarendon, Oxford, 1993).
  10. J. W. Wu, J. R. Heflin, R. A. Norwood, K. Y. Wong, O. Zamani-Khamiri, A. F. Garito, P. Kalyanaraman, and J. Sounik, J. Opt. Soc. Am. B 6, 707 (1989).
    [CrossRef]
  11. K. Y. Wong and A. F. Garito, Phys. Rev. A 34, 5051 (1986).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).
  13. F. W. Deeg and M. D. Fayer, J. Chem. Phys. 91, 2269 (1989).
  14. J. Etchepare, G. Grillon, I. Thomazeau, A. Migus, and A. Antonetti, J. Opt. Soc. Am. B 2, 649 (1985).
    [CrossRef]
  15. J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
    [CrossRef]
  16. H. G. Winful, Phys. Rev. Lett. 49, 1179 (1982).
    [CrossRef]
  17. D. Grebe, R. MacDonald, and H. J. Eichler, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 282, 309 (1996).
    [CrossRef]
  18. S. G. Lukishova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 9, 365 (2000).
    [CrossRef]
  19. B. Bahadur, Liquid Crystals: Applications and Uses (World Scientific, Singapore, 1990).
  20. I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
    [CrossRef]
  21. G. Eyring and M. D. Fayer, Chem. Phys. Lett. 98, 428 (1983).

2004 (1)

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

2002 (2)

P. M. Johnson, A. F. Koenderink, and W. L. Vos, Phys. Rev. B 66, 081102(R) (2002).
[CrossRef]

V. I. Kopp and A. Z. Genack, Phys. Rev. Lett. 89, 033901 (2002).
[CrossRef]

2001 (2)

H. Hoshi, D.-H. Chung, K. Ishikawa, and H. Takezoe, Phys. Rev. E 63, 056610 (2001).
[CrossRef]

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

S. G. Lukishova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 9, 365 (2000).
[CrossRef]

1998 (1)

1997 (1)

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

D. Grebe, R. MacDonald, and H. J. Eichler, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 282, 309 (1996).
[CrossRef]

1991 (1)

I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
[CrossRef]

1989 (2)

1987 (1)

J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
[CrossRef]

1986 (1)

K. Y. Wong and A. F. Garito, Phys. Rev. A 34, 5051 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

1985 (1)

1983 (1)

G. Eyring and M. D. Fayer, Chem. Phys. Lett. 98, 428 (1983).

1982 (2)

L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).

H. G. Winful, Phys. Rev. Lett. 49, 1179 (1982).
[CrossRef]

1972 (1)

Antonetti, A.

Aslanyan, L. S.

L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).

Badalyan, N. N.

L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).

Bahadur, B.

B. Bahadur, Liquid Crystals: Applications and Uses (World Scientific, Singapore, 1990).

Berreman, D. W.

Boyd, R. W.

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

Centini, M.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Chambaret, J. P.

J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
[CrossRef]

Chilingaryan, Yu. S.

L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).

Chung, D.-H.

H. Hoshi, D.-H. Chung, K. Ishikawa, and H. Takezoe, Phys. Rev. E 63, 056610 (2001).
[CrossRef]

D’Aguanno, G.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

De Gennes, P. G.

P. G. De Gennes and J. Prost, The Physics of Liquid Crystals (Clarendon, Oxford, 1993).

Deeg, F. W.

F. W. Deeg and M. D. Fayer, J. Chem. Phys. 91, 2269 (1989).

Dumeige, Y.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Eichler, H. J.

D. Grebe, R. MacDonald, and H. J. Eichler, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 282, 309 (1996).
[CrossRef]

Etchepare, J.

J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
[CrossRef]

J. Etchepare, G. Grillon, I. Thomazeau, A. Migus, and A. Antonetti, J. Opt. Soc. Am. B 2, 649 (1985).
[CrossRef]

Eyring, G.

G. Eyring and M. D. Fayer, Chem. Phys. Lett. 98, 428 (1983).

Fan, B.

Fan, S.

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

Fayer, M. D.

F. W. Deeg and M. D. Fayer, J. Chem. Phys. 91, 2269 (1989).

G. Eyring and M. D. Fayer, Chem. Phys. Lett. 98, 428 (1983).

Garito, A. F.

Genack, A. Z.

Grebe, D.

D. Grebe, R. MacDonald, and H. J. Eichler, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 282, 309 (1996).
[CrossRef]

Grillon, G.

J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
[CrossRef]

J. Etchepare, G. Grillon, I. Thomazeau, A. Migus, and A. Antonetti, J. Opt. Soc. Am. B 2, 649 (1985).
[CrossRef]

Hamoniaux, G.

J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
[CrossRef]

Heflin, J. R.

Hoshi, H.

H. Hoshi, D.-H. Chung, K. Ishikawa, and H. Takezoe, Phys. Rev. E 63, 056610 (2001).
[CrossRef]

Ishikawa, K.

H. Hoshi, D.-H. Chung, K. Ishikawa, and H. Takezoe, Phys. Rev. E 63, 056610 (2001).
[CrossRef]

Joannopoulos, J. D.

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

Johnson, P. M.

P. M. Johnson, A. F. Koenderink, and W. L. Vos, Phys. Rev. B 66, 081102(R) (2002).
[CrossRef]

Kalyanaraman, P.

Khoo, I. C.

I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
[CrossRef]

Khurshudyan, M. A.

L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).

Koenderink, A. F.

P. M. Johnson, A. F. Koenderink, and W. L. Vos, Phys. Rev. B 66, 081102(R) (2002).
[CrossRef]

Kopp, V. I.

Lepeshkin, N. N.

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

Levenson, J. A.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Lindquist, R. G.

I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
[CrossRef]

LoPresti, P.

I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
[CrossRef]

Lukishova, S. G.

S. G. Lukishova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 9, 365 (2000).
[CrossRef]

MacDonald, R.

D. Grebe, R. MacDonald, and H. J. Eichler, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 282, 309 (1996).
[CrossRef]

Mansfield, R. J.

I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
[CrossRef]

Markowicz, P. P.

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

Michael, R. R.

I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
[CrossRef]

Migus, A.

Norwood, R. A.

Orszag, A.

J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
[CrossRef]

Petrosyan, A. A.

L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).

Prasad, P. N.

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

Prost, J.

P. G. De Gennes and J. Prost, The Physics of Liquid Crystals (Clarendon, Oxford, 1993).

Pudavar, H.

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

Sagnes, I.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Sauvage, S.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Scalora, M.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Sibilia, C.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Sounik, J.

Takezoe, H.

H. Hoshi, D.-H. Chung, K. Ishikawa, and H. Takezoe, Phys. Rev. E 63, 056610 (2001).
[CrossRef]

Thomazeau, I.

Tiryaki, H.

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

Vidakovic, P.

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Villeneuve, P. R.

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

Vithana, H. K. M.

Vos, W. L.

P. M. Johnson, A. F. Koenderink, and W. L. Vos, Phys. Rev. B 66, 081102(R) (2002).
[CrossRef]

Winful, H. G.

H. G. Winful, Phys. Rev. Lett. 49, 1179 (1982).
[CrossRef]

Wong, K. Y.

Wu, J. W.

Zamani-Khamiri, O.

Appl. Phys. Lett. (1)

Y. Dumeige, P. Vidakovic, S. Sauvage, I. Sagnes, J. A. Levenson, C. Sibilia, M. Centini, G. D’Aguanno, and M. Scalora, Appl. Phys. Lett. 78, 3021 (2001).
[CrossRef]

Chem. Phys. Lett. (1)

G. Eyring and M. D. Fayer, Chem. Phys. Lett. 98, 428 (1983).

J. Appl. Phys. (1)

I. C. Khoo, R. G. Lindquist, R. R. Michael, R. J. Mansfield, and P. LoPresti, J. Appl. Phys. 69, 3853 (1991).
[CrossRef]

J. Chem. Phys. (1)

F. W. Deeg and M. D. Fayer, J. Chem. Phys. 91, 2269 (1989).

J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. (1)

S. G. Lukishova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 9, 365 (2000).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. (1)

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

Mol. Cryst. Liq. Cryst. (1)

D. Grebe, R. MacDonald, and H. J. Eichler, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 282, 309 (1996).
[CrossRef]

Nature (1)

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

J. Etchepare, G. Grillon, J. P. Chambaret, G. Hamoniaux, and A. Orszag, Opt. Commun. 63, 329 (1987).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Opt. Spectrosc. (USSR) (1)

L. S. Aslanyan, N. N. Badalyan, A. A. Petrosyan, M. A. Khurshudyan, and Yu. S. Chilingaryan, Opt. Spectrosc. (USSR) 53, 54 (1982).

Phys. Rev. A (1)

K. Y. Wong and A. F. Garito, Phys. Rev. A 34, 5051 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Rev. B (1)

P. M. Johnson, A. F. Koenderink, and W. L. Vos, Phys. Rev. B 66, 081102(R) (2002).
[CrossRef]

Phys. Rev. E (1)

H. Hoshi, D.-H. Chung, K. Ishikawa, and H. Takezoe, Phys. Rev. E 63, 056610 (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

H. G. Winful, Phys. Rev. Lett. 49, 1179 (1982).
[CrossRef]

V. I. Kopp and A. Z. Genack, Phys. Rev. Lett. 89, 033901 (2002).
[CrossRef]

P. P. Markowicz, H. Tiryaki, H. Pudavar, P. N. Prasad, N. N. Lepeshkin, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett. 92, 083903 (2004).
[CrossRef]

Other (2)

B. Bahadur, Liquid Crystals: Applications and Uses (World Scientific, Singapore, 1990).

P. G. De Gennes and J. Prost, The Physics of Liquid Crystals (Clarendon, Oxford, 1993).

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

Normalized transmission spectrum (dotted–dashed curve) for LCP light is shown with the least-squares fit (solid curve) based on the Berreman method. The dashed curve is the calculated DOM. Inset, the transmission spectrum measured at a spectrophotometer.

Fig. 2
Fig. 2

Normalized nonlinear transmission changes at the (a), (b) high intensity of 4.3 GW/cm2 are plotted along with the (c), (d) low intensity (10 MW/cm2) measurements.

Fig. 3
Fig. 3

Normalized nonlinear transmission changes are measured as a function of the incident laser intensity. Open triangles and filled circles correspond to the measurements for wavelengths of 800 and 740 nm, respectively. The inset shows the measurement data for 400-Hz (circles) and 4-MHz (triangles) repetition rates at the wavelength of 800 nm.

Metrics