Desarrollo de un modelo teórico-computacional para determinar el índice de refracción no lineal en una perovskita de haluro híbrido bidimensional a partir de la técnica RF-SCAN

En este trabajo, se presenta el desarrollo del modelo teórico-computacional de la técnica RF-scan, la cual, es una técnica de caracterización óptica que utiliza elementos importantes de la técnica F-scan, como la utilización de una EFTL, o lente de distancia focal eléctricamente ajustable, pero, que en lugar de utilizar el fenómeno de transmisión de la luz, utiliza el fenómeno de reflexión para determinar, a partir de una curva de reflectancia, el índice de refracción no lineal 𝑛2 y el coeficiente de absorción de dos fotones 𝛽 en una muestra de material no lineal. Es así como, partiendo de una revisión bibliográfica, se utiliza, en primera medida, el coeficiente de Fresnel para la reflexión, que en su expansión en primer orden incluye el cambio en el índice de refracción, que, por ende, contiene al índice de refracción no lineal dependiente de la intensidad, y, como segunda medida, la ecuación de reflectancia normalizada, donde se incluye la sumatoria de las contribuciones de la intensidad de un haz con perfil espacial Gaussiano. Luego de un desarrollo matemático, con los parámetros anteriormente indicados, e incluyendo otras variables propias del haz Gaussiano y la variable de distancia focal de la EFTL, se crea el modelo teórico de reflectancia en función de la distancia focal 𝑓, producida por la EFTL, y del ángulo de incidencia 𝜃, que se forma entre el haz Gaussiano y la normal a una muestra de material no lineal. Después de creado el modelo teórico, este se ajusta teniendo en cuenta el esquema experimental utilizado en la técnica, el cual incluye una lente de distancia focal fija 𝐿1. Esto, crea dos etapas ópticas y la necesidad de tener en cuenta diferentes ecuaciones para aplicar en la propagación del haz Gaussiano, antes de lente de distancia focal fija y después de esta. La aplicación de estas ecuaciones se realiza en el programa computacional, el cual, toma datos experimentales de distancia focal 𝑓 producidos por una EFTL y de reflectancia medidos con RF-scan, los cuales se
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normalizan, y, a partir del modelo teórico desarrollado, se realiza un ajuste que sigue a la curva de reflectancia experimental en función de la distancia focal 𝑓, lográndose con esto, encontrar el valor de 𝑛2 en una perovskita de haluro híbrido bidimensional para longitudes de onda que van desde 700nm hasta 800nm, utilizando pasos de 20 nm. Por último, con el objetivo de validar el modelo teórico-computacional de reflectancia RF-scan, se realizan diferentes tareas, una de ellas es el análisis de la intensidad del haz Gaussiano cuando se varía la reflectancia y la distancia focal de la EFTL, otra tarea, es el análisis teórico de la reflectancia cuando se varía el ángulo de incidencia, desde una incidencia normal hasta el ángulo de Brewster. El otro punto de validación del modelo es el funcionamiento del gráfico de dispersión, donde se muestra la variación del valor de 𝑛2 contra la variación de la energía en electronvoltios. La última tarea de validación se hace; en primera medida, resaltando la concordancia entre la teoría desarrollada y los parámetros y datos experimentales; como segunda medida, mencionando los grandes valores de 𝑛2 obtenidos, los cuales son comparativamente similares, en orden de magnitud, a los encontrados por algunos autores en distintas perovskitas y que son típicos de materiales utilizados en aplicaciones de fotónica; y como última medida, resaltando la utilización de RF-scan por parte de otros autores, los cuales han publicado sus resultados en revistas aceptadas por la comunidad científica.