Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cải thiện các thuộc tính quang phi tuyến bậc ba của tinh thể đơn methyl orange dye-pigmented potassium penta borate octa hydrate (MOPPB) sử dụng laser diode CW cho ứng dụng giới hạn quang học
Tóm tắt
Chúng tôi báo cáo về kali penta borate octa hydrate nguyên chất (PPB) và kali penta borate octa hydrate được pha màu methyl orange (MOPPB) cho các ứng dụng giới hạn quang học. Các tinh thể được phát triển bằng kỹ thuật phát triển dung dịch bay hơi chậm ở điều kiện môi trường. Phân tích nhiễu xạ tia X đơn tinh thể (SXRD) chứng minh lớp tinh thể orthorhombic của tinh thể nguyên chất và MOPPB. Sự hình thành của PPB và sự kết hợp của thuốc nhuộm MO trong PPB đã được xác nhận thông qua nghiên cứu phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Số độ cứng tính toán và hằng số độ cứng với nghiên cứu độ cứng vi mô Vickers mô tả tính mềm mại của các tinh thể được đề cập. Sự giảm băng tần của MOPPB là do các mức năng lượng bổ sung được giới thiệu giữa dải hóa trị và dải dẫn, điều này thúc đẩy khả năng phân cực tổng thể của tinh thể. Hiệu quả phát sinh hài bậc hai tương đối (SHG) của PPB nguyên chất và MOPPB lần lượt là 0.45 lần và 0.40 lần so với đầu ra SHG của KDP. Các nghiên cứu Z-scan cho thấy cả hai tinh thể đều biểu hiện sự hấp thụ bão hòa ngược (RSA) được gán cho quá trình hấp thụ hai photon (TPA). MOPPB [β = 1.68 × 10–5 m/W, n2 = 10.2 × 10–12 m2/W, χ(3) = 3.5 × 10–9 m2/V2] sở hữu các hệ số NLO cao hơn so với PPB nguyên chất [β = 0.98 × 10–5 m/W, n2 = 4.62 × 10–12 m2/W, χ(3) = 6.1 × 10–9 m2/V2] chứng tỏ sự vượt trội trong việc kết hợp thuốc nhuộm azo vào tinh thể PPB. Các tinh thể nguyên chất và MOPPB cho thấy đặc tính giới hạn quang học (OL) dưới bức xạ laser diode sóng liên tục (CW) tại 785 nm. Do đó, các thuộc tính tuyến tính và phi tuyến thể hiện rằng tinh thể đơn MOPPB là một vật liệu phù hợp cho các thiết bị giới hạn quang học sử dụng để bảo vệ các thành phần quang học khỏi hư hại do laser.
Từ khóa
#potassium penta borate #methyl orange #optical limiting #nonlinear optics #single crystalTài liệu tham khảo
N.P. Rajesh, V. Kannan, M. Ashok et al., A new nonlinear optical semi-organic material: cadmium thio urea acetate. J. Cryst. Growth 262, 561–566 (2004)
D. Yu, D. Xue, H. Ratajczak, Bond-valence parameters for characterizing O–H2O hydrogen bonds in hydrated borates. J. Mol. Struct. 792, 280–285l (2006)
K. Kamatchi, T. Radhakrishnan, Synthesis, optical, thermal and microhardness studies of L-alanine potassium penta borate octa hydrate (LAPPB). J. Appl. Sci. 14, 1670–1673 (2014). https://doi.org/10.3923/jas.2014.1670.1673
K. Kamatchi, S. Gopinath, T. Radhakrishnan, Thermal, spectral and mechanical analysis of glycine potassium penta borate octa hydrate (GPPB) crystal. Int. J. Chem. Tech Res. 7(01), 408–411 (2014)
K. Kamatchi, T. Radhakrishnan, A potentially useful semiorganic nonlinear optical material L-asparagine potassium penta borate octa hydrate (Lasppb) for opto-electronic device fabrication. Int. J. Chem. Tech Res. 8(8), 227–233 (2015)
K. Kamatchi, P. Umarani, T. Radhakrishnan, C.R. Raja, Investigation on organic-inorganic hybrid NLO material L-valine potassium penta borate octa hydrate (LVPPB) for NLO applications. Optik 172, 674–679 (2018). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.07.054
D. Sliney, M. Wolbarsht, Optical Radiation Hazards to the Skin. Safety with Lasers and Other Optical Sources (Springer, Boston, 1980).
D.S. Chemla, J. Zyss, Non-Linear Optical Properties of Organic Molecules and Crystals (Academic Press, Orlando, 1987).
N.J. Long, Organometallic compounds for nonlinear optics—the search for enlightenment. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 34, 21–38 (1995)
T. Verbiest, S. Houbrechts, M. Kauranen, K. Clays, A. Persoons, Second-order nonlinear optical materials: recent advances in chromophore design. J. Mater. Chem. 7, 2175–2189 (1997)
H. Yadav, N. Sinha, N. Tyagi, B. Kumar, Enhancement of optical, piezoelectric and mechanical properties in crystal violet dye-doped benzophenone crystals grown by Czochralski technique. Cryst. Growth Des. 15, 4908–4917 (2015)
S.K. Chandran, R. Paulraj, P. Ramasamy, Influence of amaranth dye on the growth and properties of KDP single crystals. Mater. Res. Bull. 68, 210 (2015)
B.S. Ragunath, K. Sangeetha, R.R. Babu, Reverse saturable absorption and optical limiting application of methyl orange dye doped L-arginine mono hydrochloride (LAHCl) single crystals. Cryst. Res. Technol. (2020). https://doi.org/10.1002/crat.201900190
R. Kayalvizhi, G. Meenakshi, S. Thiyagaraj, V.J. Priyadharshini, M. Indhumathi, Growth and characterisation of pure and methyl orange doped potassium dihydrogen phosphate (Kdp) crystal. Int. J. Adv. Sci. Eng. Technol. 1(2), 39–42 (2012)
T. Raguram, K.S. Rajni, P. Shanmugam, S. Meiyazhagan, Synthesis and characterisation of undoped and methyl orange (dye)doped L-alanine acetate single crystal. Int. J. Chem. Tech Res. 9(7), 678–687 (2016)
A. Kanagavalli, T. Seethalakshmi, J.T. Prakash, J.M. Gnanaraj, Growth and characterization of methyl orange doped kap crystals—a potential material for optical and second harmonic generation applications. Int. J. Res. Pharm. Nano Sci. 5(3), 164–175 (2016)
D. Narayanasamy, P. Kumaresan, P.M. Anbarasan, Effect of dyes on TGS crystals for IR detector applications. Int. J. Adv. Res. Phys. Sci. 2(1), 19–24 (2015)
M.F. Hadi Al-kadhemy et al., The effect of (He-Ne) laser irradiation on the optical properties of methyl orange doped PVA films. J. Radiat. Res. Appl. Sci. (2014). https://doi.org/10.1016/j.jrras.2014.05.006
M. Nageshwari, P. Jayaprakash, C.R. Kumari, G. Vinitha, M.L. Caroline, Growth, spectral, linear and non-linear optical characteristics of an efficient semiorganic acentric crystal: L-valinium L-valine chloride. Phys. B (2017). https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.01.027
M. Ghodrati, M. Mousavi-Kamazani, S. Zinatloo-Ajabshir, Zn3V3O8 nanostructures: facile hydrothermal/solvothermal synthesis, characterization, and electrochemical hydrogen storage. Ceram. Int. 46, 28894 (2020)
S. Zinatloo-Ajabshir, M. Baladi, M. Salavati-Niasari, Enhanced visible-light-driven photocatalytic performance for degradation of organic contaminants using PbWO4 nanostructure fabricated by a new, simple and green sonochemical approach. Ultrason. Sonochem. 72, 105420 (2021)
S. Zinatloo-Ajabshir, M. Baladi, O. Amiri, M. Salavati-Niasari, Sonochemical synthesis and characterization of silver tungstate nanostructures as visible-light-driven photocatalyst for waste-water treatment. Sep. Purif. Technol. 248, 117062 (2020)
M. Mousavi-Kamazani, S. Zinatloo-Ajabshir, M. Ghodrati, One-step sonochemical synthesis of Zn(OH)2/ZnV3O8 nanostructures as a potent material in electrochemical hydrogen storage. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 31, 17332 (2020)
R. Arivuselvi, P. RameshBabu, Investigation of inorganic nonlinear optical potassium penta borate tetra hydrate (PPBTH) Single crystals grown by slow evaporation method. Phys. B (2018). https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.12.051
T. Balakrishnan, G. Bagavannarayana, K. Ramamurthi, Growth, structural, optical, thermal and mechanical properties of ammonium penta borate single crystals. Spectra Chim. Acta A 71, 578–583 (2008)
R.N. Jayaprakash, P. Kumaradass, Growth and characterization of urea L-valine an organic non linear optical crystal. Orient. J. Chem. 29(4), 1409–1414 (2018)
S. Moitra, T. Kar, Growth and characterization of L-valine-a non linear optical crystal. Cryst. Res. Technol. 45(1), 70–74 (2010). https://doi.org/10.1002/Crat200900447
K. Vikram, R. Nandi, R.K. Singh, Low temperature Raman study of a liuid crystalline system 4-Decycloxybenzoic acid (4DBA). Spectrochim. Acta A 112, 377–383 (2013)
H.G. Brittain, Vibrational spectroscopic studies of cocrystals and salts. J. Cryst. Growth Des. 11, 2500–2509 (2011)
A.N. Vigneshwaran, A.A. Joseph, C.R. Raja, A study on the properties of potassium penta borate crystals. Optik 127, 5365–5369 (2016)
K. Sangwal, On the reverse indentation size effect and microhardness measurement of solids. Mater. Chem. Phys. 63, 145 (2000)
E.M. Onitsch, The present status of testing the hardness of materials. Mikroskopie 2, 131 (1947)
W.A. Wooster, Physical properties and atomic arrangements in crystals. Rep. Prog. Phys. 16, 62 (1953)
S. Arumugam et al., Investigation on the impact of xylenol orange dye on the growth and properties of unidirectional grown KDP crystals for photonic applications. J. Cryst. Growth 523, 125154 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2019.125154
S. Ramakanth, S. Hamad, S. Venugopal Rao, K.C.J. Raju, Magnetic and nonlinear optical properties BaTiO3 nanoparticles. AIP Adv. 5, 057139 (2015)
M. Saravanan, T.C. Sabari Girisun, G. Vinitha, S. Venugopal Rao, Improved third-order optical nonlinearity and optical limiting behavior of (nanospindle and nanosphere) zincferrite decorated reduced graphene oxide under continuous and ultrafast laser excitation. RSC Adv. 6, 91083 (2016)
J.H. Joshi, S. Kalainathan, D.K. Kanchan, M.J. Joshi, K.D. Parikh, Crystal growth, AC electrical and nonlinear optical studies of pure and di-methionine doped ammonium dihydrogen phosphate single crystals. Mater. Sci. Mater. Electron. 30, 2985–2993 (2019)
Z. Zang, All-optical switching in sagnac loop mirror containing an ytterbium-doped fiber and fiber Bragg grating. Appl. Opt. 52, 5701–5706 (2013)
Z. Zang, Y. Zhang, Analysis of optical switching in a Yb3+-doped fiber Bragg grating by using self-phase modulation and cross-phase modulation. Appl. Opt. 51, 3424–3430 (2012)
Z.-G. Zang, Y.-J. Zhang, Low-switching power (45mW) optical bistability based on optical nonlinearity of ytterbium-doped fiber with a fiber Bragg grating pair. J. Mod. Opt. 59(2), 161–165 (2012)
T.C. Sabari Girisun, S. Dhanushkodi, G. Vinitha, X(3)Measurement and optical limiting properties of metal complexes of thiourea using Z-scan. Mater. Chem. Phys. 129, 9 (2011)
T.C. Sabari Girisun, S. Dhanuskodi, Nonlinear optical susceptibilities of diglycinal thiourea for frequency conversion and optical limiting applications. Chem. Phys. Lett. 491, 248–253 (2010)
P. Srinivasan, A.Y. Nooraldeen, T. Kanagasekaran, A.N. Dhinaa, P.K. Palanisamy, R. Gopalkrishan, Z-scan determination of the third-order optical nonlinearity of L-asparaginium picrate (LASP) crystal. Laser Phys. 18, 790–793 (2008)
S.J. Mathews, S. Chaitanya Kumar, L. Giribabu, S. Venugopal Rao, Large third order optical nonlinearity and optical limiting in symmetric and unsymmetrical pthalocyanines studied using Z-scan. Opt. Commun. 280, 206–212 (2007)
S. Dhanushkodi, T.C. Sabarigirisun, G. Vinitha, Optical limiting behavior of certain thiourea metal complexes under CW laser excitation. Curr. Appl. Phys. 11, 860–864 (2011)