Een groot aantal onderzoekers werkt op het gebied van niet-lineaire optica, dat is de studie van alle effecten die kunnen worden beschreven als multi-foton-interacties in verschillende materiaalsystemen, inclusief gevallen waarin de frequentie van een of meer fotonen naar nul neigt. Gemotiveerd door de behoeften van deze onderzoekers, de afgelopen jaren zijn er bijeenkomsten ontstaan ​​onder de naam 'Foundations of Nonlinear Optics'. De twee meest recente van deze bijeenkomsten vonden plaats aan de Lehigh University in 2015, en aan de Tufts University in 2016, en de volgende vindt plaats aan de Universiteit van Bahama's.

Nutsvoorzieningen, een speciaal kenmerk van The Journal of the Optical Society of America B is gepubliceerd met bijdragen van verschillende deelnemers aan deze bijeenkomsten, evenals anderen. Het nummer heet niet-lineaire optica nabij de fundamentele limiet en het bevat artikelen variërend van de fundamentele, analyse van de eerste principes van de niet-lineaire respons en zijn oorsprong, tot experimenteel werk.

Volgens de inleiding van de uitgave:"Deze hoofduitgave is gewijd aan werken aan zowel tweede-orde niet-lineaire optica (drie-fotoninteracties) als derde-orde niet-lineaire optica (vier-fotoninteracties) die zich richten op het begrijpen van de fundamentele mechanismen van de niet-lineaire optische reactie wanneer de niet-lineariteit groot is en de fundamentele kwantumlimiet nadert - een regime dat vereist is voor toepassingen en wordt gekenmerkt door interessante fysica."

Mederedacteur Biaggio, een professor in Lehigh's Department of Physics zegt:"Het hele probleem gaat over het zoeken naar nieuwe manieren om het vermogen van bepaalde materialen om licht-licht-interactie te bemiddelen te begrijpen en te optimaliseren. Voorbeelden zijn twee fotonen van dezelfde frequentie die worden gecombineerd om één op twee te creëren de frequentie - bekend als tweede harmonische generatie - of drie fotonen die worden gecombineerd om een ​​vierde te produceren - wat mogelijk kan leiden tot zaken als optische transistors."

Een artikel van Biaggio's onderzoeksgroep - getiteld "Optimale conjugatielengte in donor-acceptormoleculen voor niet-lineaire optica van de derde orde" - is ook opgenomen in het hoofdartikel. De studie bouwt voort op het eerdere onderzoek van het team dat recordhoge prestaties voor individuele moleculen aantoonde en een nieuwe manier ontwikkelde om die moleculen te gebruiken om hoogwaardige solid-state materialen te fabriceren - materialen die vervolgens zijn gebruikt om niet-lineaire optische functionaliteit toe te voegen aan standaard geïntegreerde optische circuits .

Biaggio zegt dat het belangrijk is om te bestuderen hoe de niet-lineaire optische efficiëntie behouden blijft wanneer de moleculen groter worden gemaakt, omdat het vergroten van de molecuulgrootte een van de manieren is om de effecten die tot multi-fotoninteracties leiden, te versterken. Het team had eerder opgemerkt dat door speciale groepen toe te voegen aan een klein molecuul - donor- en acceptorgroepen genaamd - het mogelijk is om het molecuul in efficiëntie dicht bij die recordhoge waarden te houden. Maar, hij zegt, dit kan alleen werken als de moleculen niet te groot worden.

"Dit artikel geeft een eerste blik op hoe het langer maken van organische moleculen - door meer koolstofatomen toe te voegen aan een keten van koolstofatomen - hun vermogen beïnvloedt om multi-foton-interacties te bemiddelen voor volledig optische schakeling, en hoe dat vermogen afhangt van de golflengte van de fotonen, ' zegt Biaggio.

Hij voegt eraan toe:"In dit onderzoek we hebben eindelijk experimenteel bepaald hoe ver men kan gaan in het groter maken van het molecuul, terwijl we toch genieten van de voordelen van donor-acceptorsubstitutie."