Investigación

 

Efectos del solvente en la respuesta óptica de un sistema de dos niveles

 

J.L. Paz^a,b,c,*, M. Izquierdo^c, L.G. Rodríguez^a,b and C. Costa-Vera^b,d

 

^a Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación, Prometeo Project, Quito, Ecuador. * e-mail: jlpaz@usb.ve

^b Departamento de Física, Escuela Politécnica Nacional, Ladrón de Guevara, E11-253, 170517, Apartado Postal 17-12-866, Quito, Ecuador.

^c Departamento de Química, Universidad Simon Bolívar, Apartado Postal 89000, Caracas 1086, Venezuela.

^d Grupo Ecuatoriano para el estudio Experimental y Teórico de Nanosistemas, Diego de Robles y Vía Interoceánica, USFQ, N104-E, Quito, Ecuador.

 

Received 28 July 2015;
accepted 13 October 2015

 

Resumen

En este trabajo fueron modelados los efectos del reservorio térmico sobre las propiedades (ópticas no lineales absortivas y dispersivas de un sistema molecular de dos niveles en presencia de campos electromagnéticos clásicos. Los efectos colectivos del reservorio térmico son modelados como una frecuencia dependiente del tiempo, manifestada en el ensanchamiento del nivel superior, de acuerdo a una función aleatoria prescrita. Expresiones analíticas fueron obtenidas para las susceptibilidades no lineales inducidas y las propiedades ópticas, usando ecuaciones de Bloch ópticas estocásticas. Cálculos numéricos se llevaron a cabo para construir las superficies correspondientes a estas propiedades ópticas como una función de la desintonización de frecuencias bombeo-prueba, las relaciones entre los tiempos de relajación longitudinal y transversal, y la concentración molecular de soluto. Finalmente, se observa una atenuación de estas respuestas ópticas por los efectos de solvente y la alta intensidad del bombeo.

Palabras clave: Procesos estocásticos; propiedades ópticas; ecuaciones de Bloch.

 

Abstract

In this work, the thermal reservoir effects over the absorptive and dispersive nonlinear optical properties of a two-level molecular system in presence of classical electromagnetic fields, were modeled. The collective effects proper of the thermal reservoir are modeled as a time dependent frequency, whose manifestation is the broadening of the upper level according to a prescribed random function. Using the stochastic optical Bloch equations, analytical expression for the nonlinear induced susceptibilities and absorptive and dispersive optical properties, were obtained. Numerical calculations were carried out to construct surfaces corresponding to these optical properties as a function of the pump-probe frequency detuning, relationships between the longitudinal and transversal relaxation times, and molecular concentration of solute. Finally, we see an attenuation of these optical responses by the solvent effects and the high pump-intensity.

Keywords: Stochastic processes; optical properties; Bloch equations.

 

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