Published June 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
A kinetic model for the equilibrium dynamics of absorption and scattering processes in four-wave mixing spectroscopy
Creators
- 1. National University of San Marcos
- 2. Universidad del Rosario
- 3. Universidad San Francisco de Quito
- 4. University of Zulia
- 5. Universidad del Norte
- 6. Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas
- 7. Arizona State University
- 8. University of the Basque Country
Description
We construct a kinetic model, analogous to a simple chemical reaction, to describe the spatial propagation of the electromagnetic fields in four-wave mixing spectroscopy in a two-level molecular model, explicitly taking into account the stochastic effects of the solvent. We show that in this case, the nonlinear optics processes (absorption and scattering) along the optical path can be described using an analogy with the kinetic processes that occur in a chemical reaction. A key result is that it is possible to define an apparent equilibrium constant that regulates the competition of the photonic processes that take place, an idea conceptually similar to Einstein's model for spontaneous emission and how it can be connected to induced emission in atoms and molecules but including an extension to nonlinear optical and relaxation processes. Our model can be generalized to describe a variety of phenomena in nano-photonics and plasmonic systems.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نحن نبني نموذجًا حركيًا، مشابهًا لتفاعل كيميائي بسيط، لوصف الانتشار المكاني للمجالات الكهرومغناطيسية في التحليل الطيفي للخلط رباعي الموجات في نموذج جزيئي ثنائي المستوى، مع الأخذ في الاعتبار صراحة التأثيرات العشوائية للمذيب. نوضح أنه في هذه الحالة، يمكن وصف العمليات البصرية غير الخطية (الامتصاص والتشتت) على طول المسار البصري باستخدام تشبيه مع العمليات الحركية التي تحدث في التفاعل الكيميائي. والنتيجة الرئيسية هي أنه من الممكن تحديد ثابت توازن ظاهري ينظم منافسة العمليات الضوئية التي تحدث، وهي فكرة تشبه من الناحية المفاهيمية نموذج أينشتاين للانبعاثات التلقائية وكيف يمكن ربطها بالانبعاثات المستحثة في الذرات والجزيئات ولكن بما في ذلك امتداد للعمليات البصرية والاسترخاء غير الخطية. يمكن تعميم نموذجنا لوصف مجموعة متنوعة من الظواهر في أنظمة النانو الضوئية والبلازمونية.Translated Description (French)
Nous construisons un modèle cinétique, analogue à une réaction chimique simple, pour décrire la propagation spatiale des champs électromagnétiques en spectroscopie de mélange à quatre ondes dans un modèle moléculaire à deux niveaux, prenant explicitement en compte les effets stochastiques du solvant. Nous montrons que dans ce cas, les processus optiques non linéaires (absorption et diffusion) le long du chemin optique peuvent être décrits en utilisant une analogie avec les processus cinétiques qui se produisent dans une réaction chimique. Un résultat clé est qu'il est possible de définir une constante d'équilibre apparente qui régule la concurrence des processus photoniques qui ont lieu, une idée conceptuellement similaire au modèle d'Einstein pour l'émission spontanée et comment elle peut être liée à l'émission induite dans les atomes et les molécules, mais comprenant une extension aux processus optiques et de relaxation non linéaires. Notre modèle peut être généralisé pour décrire une variété de phénomènes en nano-photonique et systèmes plasmoniques.Translated Description (Spanish)
Construimos un modelo cinético, análogo a una reacción química simple, para describir la propagación espacial de los campos electromagnéticos en espectroscopia de mezcla de cuatro ondas en un modelo molecular de dos niveles, teniendo en cuenta explícitamente los efectos estocásticos del disolvente. Mostramos que en este caso, los procesos ópticos no lineales (absorción y dispersión) a lo largo de la trayectoria óptica se pueden describir utilizando una analogía con los procesos cinéticos que se producen en una reacción química. Un resultado clave es que es posible definir una constante de equilibrio aparente que regula la competencia de los procesos fotónicos que tienen lugar, una idea conceptualmente similar al modelo de Einstein para la emisión espontánea y cómo se puede conectar a la emisión inducida en átomos y moléculas, pero incluyendo una extensión a los procesos ópticos y de relajación no lineales. Nuestro modelo puede generalizarse para describir una variedad de fenómenos en nanofotónica y sistemas plasmónicos.Files
5.0086769.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نموذج حركي لديناميكيات توازن عمليات الامتصاص والتشتت في مطيافية الخلط رباعي الموجات
- Translated title (French)
- Un modèle cinétique pour la dynamique d'équilibre des processus d'absorption et de diffusion en spectroscopie de mélange à quatre ondes
- Translated title (Spanish)
- Un modelo cinético para la dinámica de equilibrio de los procesos de absorción y dispersión en la espectroscopia de mezcla de cuatro ondas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4283580494
- DOI
- 10.1063/5.0086769
References
- https://openalex.org/W1971111320
- https://openalex.org/W1977430285
- https://openalex.org/W1984151313
- https://openalex.org/W1987658758
- https://openalex.org/W1988389729
- https://openalex.org/W2011132928
- https://openalex.org/W2020696750
- https://openalex.org/W2024763533
- https://openalex.org/W2034139232
- https://openalex.org/W2053377018
- https://openalex.org/W2072170121
- https://openalex.org/W2075561282
- https://openalex.org/W2086663883
- https://openalex.org/W2171146789
- https://openalex.org/W2294928499
- https://openalex.org/W2892618422
- https://openalex.org/W3088024023
- https://openalex.org/W4240982280