有機(jī)材料雙光子吸收截面測試方法的研究.pdf

1、強(qiáng)雙光子吸收有機(jī)材料由于在光限幅和光穩(wěn)幅，頻率上轉(zhuǎn)換激光，三維光信息存儲，三維微加工，熒光顯微術(shù)以及光動力學(xué)醫(yī)療等高科技領(lǐng)域中具有誘人的應(yīng)用前景，引起國內(nèi)外學(xué)者的高度重視，九十年代中后期，己成為材料物理學(xué)、材料化學(xué)以及量子化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn)。有關(guān)強(qiáng)雙光子吸收材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系以及雙光子吸收效應(yīng)的研究是當(dāng)前國內(nèi)外光電子領(lǐng)域內(nèi)的前沿課題之一。雙光子吸收是指分子及分子的各種凝集態(tài)通過虛中間態(tài)(Virtualstates)直接吸收兩個

2、光子，達(dá)到較高能態(tài)的過程。它是一種三階非線性過程，只有具備了很強(qiáng)的激發(fā)功率才能誘導(dǎo)材料發(fā)生顯著的雙光子吸收。雙光子吸收截面是雙光子材料的重要特性，它標(biāo)志了分子吸收雙光子能力的強(qiáng)弱，決定了雙光子材料的應(yīng)用前景。性能是材料的眼睛。材料設(shè)計(jì)與合成的結(jié)果全靠測試研究來表征。因此，雙光子吸收截面測試方法的研究對于促進(jìn)強(qiáng)雙光子吸收材料的研究及其應(yīng)用具有非常重要的意義。 一般情況下，雙光子吸收截面要比單光子吸收截面小十幾個數(shù)量級，因此其發(fā)生的

3、幾率較單光子吸收低的多，要求的光強(qiáng)比單光子吸收高很多。有關(guān)雙光子吸收截面的測試和雙光子吸收材料的應(yīng)用研究長期以來受到了光源的限制。隨著超快激光技術(shù)的發(fā)展，雙光子吸收截面的測量方法也逐漸發(fā)展起來。目前，國際上比較常用的有雙光子誘導(dǎo)熒光法、非線性透過率法、Z-掃描法等。近年來，美國加州大學(xué)Irvine分校的Oulianov等又提出了一種新的測量方法：雙光子瞬態(tài)吸收光譜法。 雙光子誘導(dǎo)熒光法特別適合于吸收截面大熒光較強(qiáng)的材料，通過測量

4、樣品的熒光強(qiáng)度，根據(jù)熒光強(qiáng)度對入射光強(qiáng)的依賴關(guān)系，可以求得雙光子吸收截面。非線性透過率法適合于溶解度較高抗激光損傷閾值較高熒光較弱或沒有熒光的材料。通過測量材料對激光的透過率隨光強(qiáng)的變化關(guān)系，擬合曲線求得雙光子吸收系數(shù)以及截面。Z-掃描法適合各種溶解度高的材料，是測量材料的非線性折射率和非線性吸收系數(shù)的常用方法。測試雙光子吸收系數(shù)采用的是開孔Z-掃描法，將待測薄樣品沿著通光方向在焦點(diǎn)附近移動，通過測試并記錄透過率與樣品位置的關(guān)系，通過擬

5、合求得材料的雙光子吸收系數(shù)及截面。 本文對雙光子吸收過程進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)的研究，著重研究雙光子誘導(dǎo)熒光法、非線性透過率法和Z-掃描法在有機(jī)雙光子吸收材料的測試應(yīng)用。利用美國光譜物理公司生產(chǎn)的飛秒激光系統(tǒng)進(jìn)行了大量的新材料的雙光子吸收系數(shù)和截面測定，對于各種測量方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較和分析。 本論文主要包含以下內(nèi)容：1.雙光子吸收過程研究的歷史及發(fā)展回顧。簡要介紹了雙光子吸收的基本原理，介紹雙光子技術(shù)的應(yīng)用前景。