激光誘導(dǎo)高分子溶液折射率變化研究.pdf

1、聚合物作為一種新型的非線性光學(xué)材料，具有非線性光學(xué)系數(shù)大和光學(xué)損傷閾值高等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，光與聚合物的相互作用日益得到重視。
　　2002年，R．Sigel等人發(fā)現(xiàn)了一種由松聚焦低功率連續(xù)波可見(jiàn)光激光在完全透明的纏結(jié)態(tài)聚烯烴溶液中誘導(dǎo)出現(xiàn)的折射率變化現(xiàn)象，至今還沒(méi)有一個(gè)合適的理論模型能對(duì)其作出解釋。本文的工作就是在實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上探索其產(chǎn)生的物理機(jī)制。
　　實(shí)驗(yàn)上，使用波長(zhǎng)為532nm、功率為200mW的松聚焦連續(xù)波激光對(duì)順式

2、1,4-聚異戊二烯的甲苯纏結(jié)態(tài)溶液進(jìn)行光誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。光束通過(guò)溶液后的透射光斑逐漸擴(kuò)展并在12分鐘后穩(wěn)定下來(lái)，這是一種明顯的激光誘導(dǎo)溶液折射率變化而產(chǎn)生的空間自相位調(diào)制現(xiàn)象。該過(guò)程中伴有徑向亮線的旋轉(zhuǎn)，這可能由溶液中分子的取向?qū)е?。該效?yīng)具有非局域性。當(dāng)透鏡焦點(diǎn)距離比色皿的出射端面較近時(shí)，透射圖樣的變化與上述變化明顯不同，這可能是出射端面的表面力克服光場(chǎng)梯度力而導(dǎo)致的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在光程為5mm的比色皿中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要比在光程為10mm的比色皿中

3、的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。徑向亮線的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象、比色皿端面及比色皿的光程對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響至今未見(jiàn)報(bào)道。
　　為了分析上述光致折射率變化現(xiàn)象的物理機(jī)制，分別在C60的甲苯溶液、含有順式1,4-聚異戊二烯的C60的甲苯溶液和順式1,4-聚異戊二烯的正己烷懸浮液進(jìn)行了光誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，排除了光熱效應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)、熱擊穿效應(yīng)導(dǎo)致順式1,4-聚異戊二烯的甲苯纏結(jié)態(tài)溶液折射率變化的可能性，得出了電致伸縮力、電致伸縮力矩及高分子鏈間的協(xié)同作用導(dǎo)致該效應(yīng)的結(jié)論。

4、>　　在理論上，建立了描述激光誘導(dǎo)纏結(jié)態(tài)聚烯烴溶液高分子粒子數(shù)密度分布的理論模型。使用平均場(chǎng)近似，將高分子鏈間的協(xié)同作用表述為高分子鏈的排除體積效應(yīng)。把粒子在電致伸縮作用和排除體積作用下的勢(shì)能代入Planck-Nernst方程的弱場(chǎng)近似穩(wěn)態(tài)解，采用傍軸近似，導(dǎo)出了松聚焦激光作用下高分子粒子數(shù)密度的穩(wěn)態(tài)分布。高分子粒子數(shù)密度的分布對(duì)應(yīng)于溶液折射率的分布，因而，該粒子數(shù)密度分布方程的建立對(duì)進(jìn)一步研究激光誘導(dǎo)聚合物溶液折射率的變化規(guī)律具有一定