Estudio experimental del comportamiento no lineal de una interfase entre vidrio

85-1 ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO
NO LINEAL DE UNA INTERFASE ENTRE VIDRIO Y
MBBA NEMÁTICO, Y ANÁLISIS DE LA FACTIBILIDAD
DE CONMUTACIÓN BIESTABLE EN INTERFASES
NO LINEALES NEGATIVAS.
P. Hernández-Valdés, J.A. Martín Pereda.
E.T.S.I. Telecomunicación, Univ. Politécnica de Madrid Ciudad Universitaria, 28040
Madrid.
A la p r o p u e s t a de K a p l a n de B i e s t a b l e s O p t i c o s r e a l i z a b l e s en ¡ n t e r f a s e s e n t r e un m e d i o lineal y o t r o no l i n e a l 1
h a s e g u i d o u n a b u e n a c a n t i d a d de t r a b a j o e x p e r i m e n t a l . L a
d i s p o n i b i l i d a d d e l í q u i d o s K e r r m a n e j a b l e s v o l c ó t o d o s los
e s f u e r z o s h a c i a el c a s o en q u e la s u s c e p t i b i l i d a d no lineal
fuese positiva (medios a u t o e n f o c a n t e s ) , d e m o s t r á n d o s e f i n a l m e n t e q u e en tal c a s o no e r a p o s i b l e o b t e n e r B i e s t a b i I i d a d
O p t i c a (BO) c u a n d o el c a m p o i n c i d e n t e es u n h a z G a u s s i a n o 2 .
S i n e m b a r g o , en el c a s o de a l i n e a l i d a d n e g a t i v a ( m e d i o s a u t o d e s e n f o c a n t e s ) , h a n a p a r e c i d o t r a b a j o s del p r o p i o K a p l a n q u e
c o m p l e m e n t a n el e s t u d i o t e ó r i c o del t e m a , p e r o n a d a s e h a h e c h o en el t e r r e n o e x p e r i m e n t a l .
Los e s t u d i o s t e ó r i c o s r e a l i z a d o s p r e v i a m e n t e 3 han sug e r i d o el i n t e r é s del e s t u d i o del c o m p o r t a m i e n t o de u n a int e r f a s e e n t r e un v i d r i o y u n m a t e r i a l a u t o d e s e n f o c a n t e . L a
g r a n m a g n i t u d q u e p r e s e n t a la a l i n e a l i d a d t é r m i c a del M B B A
( p - N - m e t o x i b e n c i 1 i d e n - p ' - n - b u t i Iani I i n a ) , m a t e r i a l c o l o r e a d o
que p r e s e n t a a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e fase n e m á t i c a de gran
a n i s o t r o p l a y b a j a t e m p e r a t u r a d e t r a n s i c i ó n , le h a c e i d ó n e o
a e s t o s e f e c t o s . L a r e o r i e n t a c i ó n m o l e c u l a r i n d u c i d a p o r el
c a m p o ó p t i c o , q u e e n m a s c a r a r l a el e f e c t o t é r m i c o , p u e d e e v i t a r s e i n d u c i e n d o s o b r e las m o l é c u l a s u n a o r i e n t a c i ó n inicial
h o m o g é n e a ( p a r a l e l a a las p a r e d e s d e la m u e s t r a ) 4 .
Incidiendo
c o n luz e x t r a o r d i n a r i a ( p o l a r i z a d a p a r a l e l a al e j e d e las m o l é c u l a s ) el c a l e n t a m i e n t o i n d u c i d o p o r l á s e r p r o d u c e u n a a l i n e a I i d a d n e g a t iva.
A n a l i z a n d o la luz r e f l e j a d a e n la i n t e r f a s e e n t r e un
v i d r i o S F - 1 0 (n ^ 1.739 a X = 5 1 4 . 5 nm) y el M B B A (ne » 1 . 8 1 3
a 20*0 a la m i s m a l o n g i t u d d e o n d a ) , 3e o b t u v o el c o m p o r t a m i e n t o de la f i g u r a 1 c u a n d o s e i n c i d e c o n un á n g u l o r a s a n t e
de 6®.
R e a l i z a n d o un a j u s t e c o n s i s t e n t e e n b u s c a r u n v a l o r
p a r a x ^ q u e p e r m i t a a p r o x i m a r la a l i n e a l i d a d real p o r
e = n e *(20°C) - x < % *
(1)
s i e n d o E el c a m p o e n el n e m á t i c o , d e m o d o q u e la t e o r í a d e s c r i t a e n } a p r o x i m e el c o m p o r t a m i e n t o e x p e r i m e n t a l , s e o b t i e ne x<}> » - 1 . 3 6 9 - 1 0 " ^ m'/v*. c o n e s t e v a l o r el c o m p o r t a m i e n to q u e p r e d i c e la t e o r í a p a r a u n a o n d a p l a n a i n c i d e n t e e s el
q u e r e p r e s e n t a la f i g u r a 2. S e c o m p r u e b a q u e - e l c o m p o r t a m i e n to es m u y s i m i l a r , p e r o en el p r e s e n t e e x p e r i m e n t o la c o n m u t a c i ó n e n t r e los d o s e s t a d o s d e t r a n s m i s i ó n (de r e s p u e s t a lineal y de r e s p u e s t a no l i n e a l ) n o t i e n e h i s t é r e s i s .
E n t r e las c o n d i c i o n e s t e ó r i c a s y las e x p e r i m e n t a l e s
e x i s t e n las s i g u i e n t e s d i f e r e n c i a s :
(i) la o n d a i n c i d e n t e no e s p l a n a , s i n o G a u s s i a n a ,
(i i) la a l i n e a l i d a d t é r m i c a n o e s l o c a l , p r o d u c i e n d o
i n h o m o g e n e i d a d e s en el I n d i c e d e r e f r a c c i ó n d i f e r e n t e s d e las i n h o m o g e n e i d a d e s d e c a m p o ,
(i i i) la a l i n e a l i d a d n o d e p e n d e del c a m p o t r a n s m i t i do, s i n o d e la p o t e n c i a t r a n s m i t i d a .
Se p u e d e d e m o s t r a r q u e el e f e c t o (i i i) e s s u f i c i e n t e
para i n h i b i r la p r e s e n c i a d e BO. E s t a c o n c l u s i ó n e s i m p o r t a n te si se t i e n e en c u e n t a q u e t o d o s los m e c a n i s m o s n o l i n e a l e s
q u e i n v o l u c r a n a b s o r c i ó n d e p e n d e n d e la t r a n s m i s i ó n d e p o t e n cia, y no de c a m p o . S o l a m e n t e los e f e c t o s s o b r e ta p o l a r i z a ción s o n a n a l i z a b l e s p o r la t e o r í a d e K a p l a n , p e r o e s t e t i p o
de e f e c t o s s u e l e n p r e s e n t a r aI i n e a l i d a d e s p o s i t i v a s .
[11 A. E. K a p l a n , J E T P L e t t . 24, 114 ( 1 9 7 6 ) , S o v . P h y s . J E T P
45, 8 9 6 (1977)
[2] P. W . S m i t h , W. J. T o m l i n s o n , IEEE J. Q u a n t u m E l e c t r o n .
QE-20, 30-36 (1984).
[3] P. M e n é n d e z - V a I d é s , J. A. M a r t 1 n - P e r e d a , e n e s t e v o l u m e n
£4] P. M e n é n d e z - V a l d é s , M o l . C r y s t . L i q . C r y s t . , en p r e n s a .