Em sólidos dopados com Cr⁺³, o efeito não-linear ocorre devido à população de íons dopantes no estado metaestável, o qual possui uma polarizabilidade diferente do estado fundamental. Nestes materiais, o índice de refração não-linear n₂ é proporcional a Δα/I_s , onde Δα é a diferença de polarizabilidade, entre os estados, excitado (metaestável) e o fundamental, e I_s a intensidade de saturação da transição. A técnica conhecida como Z-Scan é na atualidade a mais popular para medidas de n2 e foi recentemente aplicada em cristais dopados com Cr⁺³. Nestes materiais, o tempo de resposta do meio não-linear é dado pelo longo tempo de vida espontâneo do estado excitado τ₀ (usualmente τ₀ > 100 µs) tornando possível medidas da resposta transiente do sinal. Isto torna possível a normalização do sinal pela medida em t =O (quando o efeito não-linear ainda não se manifestou) com o intuito de eliminar efeitos lineares parasíticos (devido a imperfeições da superfície da amostra, não paralelismo, etc.). Neste trabalho 7 nós usamos o método de Z-Scan resolvido no tempo para determinar não apenas n₂, mas também a intensidade de saturação I_s. Nós introduzimos um novo método para determinação de I_s, através da medida de Z-Scan transiente. Os valores de n₂ e I_s, podem ser usados para calcular a seção de choque da absorção no estado fundamental σ₁, Δα e Δσ (a diferença de seção de choque de absorção entre o estado excitado e metaestável). , Fizemos medidas em cristais de rubi e alexandrita usando um laser de Ar modulado por um "chopper". No caso da alexandrita, o Cr⁺³ pode ocupar dois sítios que apresentam propriedades bastante diferentes. A técnica resolvida no tempo permite que se diferencie estes dois sítios, e então se determine n₂, I_s, τ₀, Δα e Δσ para o íon de Cr⁺³ em cada tipo de sítio (no caso do sítio de espelho os valores de n₂ e Δα são inéditos).

In Cr⁺³ doped solids, the nonlinearity originates from the population of dopant íon metastable excited state, which has a polarizability different from that of ground state. In these materials, the non-linear refractive index n₂ is proportional to a Δα/I_s, where a Δα is polarizability difference between excited and ground states and I_s is the transition saturation intensity. The thecnique known as Z-Scan is nowadays the most popular one for n₂ measurements and was recently applied to Cr⁺³ doped solids. In this material, the nonlinearity response time is given by the excited state spontaneous lifetime τ₀ (usually τ₀ > 100 µs) permitting transient response measurements. This allows signal normalization at t=0 (when the nonlinear effect did not appear yet) in order to eliminate parasitic linear effects (due to nonparallel sample surfaces, surface imperfections, etc.). In the present work we used a time resolved Z-Scan method to determine not only n₂ but also the saturation intensity I_s and these values can be used to calculate the ground state absorption cross section σ₁, Δα and Δσ (where Δσ is the absorption cross section difference between excited and ground states). We introduced a new method to measure I_s through transient Z-Scan measurements. We performed measurements in ruby and alexandrite using a chopped Ar⁺ ion laser. In the alexandrite crystal the Cr⁺³ ion can occupied two different sites that have very different spectroscopy properties. The time resolved technique allowed us to distinguished these two sites and then determine n₂, σ₀, Δα , Δσ and I_s for the Cr⁺³ ion each kind of site(our n₂, Δα and I_s results for the mirror site are original contributions of these work).