Journal of Interfaces, Thin Films, and Low dimensional systems

The third order nonlinear optical behavior of poly ether urethane

Document Type : Original Article

Authors

1 Department of Physics, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Lavizan, P. O. Box 16788-15811, Iran

2 Department of Physics, Tarbiat Modares University, P. O. Box 14115, Tehran, Iran

3 Department of Physics, University of Neyshabur, Neyshabur, P. O. Box 9319774400, Iran

Abstract

Poly (ether) urethane close/open cell (PEUCC/PEUOC) has been prepared by using in situ polymerization approach. The third-order optical nonlinearities of dissolved samples in DMF were characterized by Z-scan technique at the measurement wavelength of 532 nm. The synthesized samples were also examined by optical microscopy and UV-Vis absorption spectroscopy. The nonlinear refractive (NLR) indices of the synthesized samples were obtained in the order of 10-10(cm2/W) with negative sign. By focusing on the collected UV-Vis absorption spectra of PEUCC/PEUOC, it was found that the red shift in the absorption edge of the samples is larger in the case of PEUCC that in the PEUOC. It was revealed that introducing some materials into polyurethane (PU) spatially PEUCC could increase nonlinearity that they can be considered as a promising candidate for the application to optical limiting in the visible region.

Keywords

Main Subjects

Article Title [Persian]

رفتار نوری غیرخطی مرتبه سوم پلی اتر یورتان

Authors [Persian]

  • مرضیه ندافان 1
  • رسول ملک فر 2
  • زهرا دهقانی 3

1 گروه فیزیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، لویزان، کد پستی 15811-16788 ، ایران

2 گروه فیزیک، دانشگاه تربیت مدرس ، تهران، ایران

3 گروه فیزیک، دانشگاه نیشابور، نیشابور، کد پستی 9319774400 ، خراسان رضوی، ایران

Abstract [Persian]

سلول بسته/باز پلی (اتر) پلی یورتان (PEUCC/PEUOC) از طریق روش پلیمری کردن در محل تهیه گردید. تابعیت غیرخطی بودن نوری مرتبه سوم نمونه های حل شده در DMF به وسیله روش جاروب Z با طول موج لیزری 532 نانومتر مشخصه یابی گردید. نمونه های سنتز شده همچنین توسط میکروسکوپ نوری و طیف سنجی جذبی ماورای بنفش / مریی تحت آزمایش قرار گرفتند. شاخص های شکست (NLR) نمونه های سنتز شده در مرتبه 10-10 سانتیمتر مربع بر وات و با علامت منفی به دست آمدند. با کانونی کردن طیف های جذبی ماورای بنفش / مریی PEUCC/PEUOC مشخص گردید که جابه جایی قرمز در لبه جذبی نمونه ها بزرگتر از حالت PEUCC می باشد. همچنین این موضوع تایید گردید که با اضافه کردن موادی به پلی یورتان (PU) به صورت حجمی، PEUCC می تواند میزان پارامتر غیرخطی را افزایش دهد و می تواند به عنوان یک کاندیدای مناسب برای کاربرد در محدودیت های نوری در ناحیه مریی در نظر گرفته شود.

Keywords [Persian]

  • مشخصه غیرخطی
  • پلی یورتان
  • جاروب Z
[1] S. K. Yadav, J. W. Cho, “Functionalized graphene nanoplatelets for enhanced mechanical and thermal properties of polyurethane nanocomposites”, Appl. Sur. Sci., 266: 360-367 (2013).
[2] N. Kalra, F. Chand, S. C. Mshra, D. R. Vij, D. K. Chaturvedi, S. Kumar, S. Arora, S. C. K. Misra, “Electrical and optical non linearity in vacuum deposited thin films of poly [N-( 4-benzoil-phenyl)-2 methylacrylamide],” J. Nonlinear Optic. Phys. Mat., 13(1): 65-79 (2004).
[3] J. Wang, Y. X. Fan, J. Chen, B. Gu, H. T. Wang, “Nonlinear properties of polyurethane-eurea/multi-wall carbon nanotube composite films,” Opt. Laser Technol., 42: 956–959 (2010).
[4] G. Wu and H. Wang, “Polymeric 1×2 digital optical and 2×2 Mach-Zehnder interferometer waveguide thermo-optic switches: design and simulation” J. Nonlinear Optic. Phys. Mat., 22(4): 1350039 (19 pp.) (2013).
[5] M. Y. Kariduraganavar, S. M. Tambe, R. G. Tasaganva, A. A. Kittur, S. S. Kulkarni, S. R. Inamdar, “Studies on nonlinear optical polyurethanes containing heterocyclic chromophores” J. Mol. Struct., 987: 158–165 (2011).
[6] R.W. Boyd, Nonlinear Optics, second ed., Academic Press, San Diego, 2003.
[7] S. Li Guo, B. Gu, T. Zhang, “Third-Order Nonlinearities and Optical Limiting of C60 Polyurethane-Urea Films” J. Nonlinear Optic. Phys. Mat., 13(1): 45-54 (2004).
[8] K. N. Sharafudeen, G. R. C. Reddy, K. Chandrasekharan, “Donor/acceptor effects on the nonlinear optical properties of 1, 3 diphenyl propenones” J. Modern Opt., 56:  1853-1859 (2009).
[9] M. Nadafan, R. Malekfar, Z. Dehghani, “Microstructural and nonlinear optical properties of SiO2 and Al2O3 nanoparticles doped in polyurethane” J. Mater. Res., 30: 1788-1796 (2015).
[10] M. Sheik-Bahae, A.A. Said, E.W. Van Stryland, “High-sensitivity, single-beam n2 measurements” Opt. Lett., 14: 955-957 (1989).
[11] M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T. H. Wei, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, “Sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam” IEEE J. Quantum Electron., 26: 760-769 (1990).
[12] N. Qiu, D. Liu, S. Han, X. He, G. Cui and Q. Duan, “Synthesis of the end-functionalized polymethylmethacrylate incorporated with an asymmetrical porphyrin group via atom transfer radical polymerization and investigation on the third-order nonlinear optical properties”, J. Photochem. Photobiol., A272: 65- 72 (2013).
[13] S. Pramodini, P. Poornesh, K. K. Nagaraja, “Thermally induced nonlinear optical response and optical power limiting of acid blue 40 dye”, Curr. Appl. Phys., 13: 1175-1182 (2013).
[14] D. H. G. Espinosa, R. K. Onmori,
“Optical nonlinearities and thermal lens effect of a-Si: H films investigated by Z-scan technique” Phys. Procedia, 28: 33-38 (2012).
[15] M. Nadafan, R. Malekfar, Z. Dehghani, “Determination of Nonlinear Optical Properties of MgO Nanoparticles Doped in Poly (Ether) Urethane”, Acta Phys. Pol. A., 128: 29-33 (2015).
Journal of Interfaces, Thin Films, and Low dimensional systems
Volume 1, Issue 1
December 2017
Pages 23-28