用带相位物体的泵浦探测方法测量有机盐化合物溶液的激发态动力学

论文摘要

具备大的非线性光学效应和短的响应时间的非线性光学材料因其在全光通信、光电器件等领域具备光明的应用前景而受到广泛关注。与无机材料相比,有机材料在非线性光学应用方面具有优势。因此在最近几年,对各种有机非线性光学材料的研究十分热门。吩噁嗪类化合物属于有机盐的一种,其分子结构为一个由π电子桥连接的共轭非对称结构。近年来,针对吩噁嗪及其衍生物的研究主要集中于材料制备及荧光性能方面,对相关分子的非线性光学性质的文献报道较少,且缺乏详细的激发态动力学过程的研究。本文通过使用一种改进的带相位物体的泵浦探测实验方法,对一种新型吩噁嗪化合物/乙腈溶液的非线性激发态动力学过程进行了研究。并通过纳秒Z扫描实验的辅助,确定了吩噁嗪分子的相关激发态参数。论文首先介绍了有机分子激发态五能级模型,对测量激发态动力学过程的带相位物体的泵浦探测实验方法进行了详细说明,并讨论了不同激发态参数对实验结果的影响。然后在532 nm波段,使用皮秒激光脉冲对一种新型吩噁嗪类化合物的溶液进行了非线性光学性质测试。皮秒泵浦探测的实验结果表明溶液的非线性光学响应来自于溶质有机盐分子的激发态非线性机制,样品分子的非线性吸收为反饱和吸收,非线性折射为自聚焦。接下来在相同波长的纳秒Z扫描实验的辅助下,通过将皮秒的泵浦探测实验结果与纳秒的Z扫描实验结果相结合,最终确定了吩噁嗪分子的所有激发态参数。实验结果表明吩噁嗪化合物具备大的激发态吸收截面和折射体积,且单重态第一激发态寿命较长。这些结果表明该化合物具备非线性光学应用潜力。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 论文背景及意义
• 1.1.1 非线性光学的基本原理
• 1.1.2 本论文研究的目的和意义
• 1.2 有机盐非线性光学材料的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本论文研究的主要内容
• 第二章.带相位物体的泵浦探测方法
• 2.1 五能级模型
• 2.2 带相位物体的时间分辨泵浦探测方法
• 2.2.1 实验光路
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 实验理论
• 2.3 理论模拟
• 2.3.1 不同的非线性机制对透过率曲线的作用
• 2.3.2 激发态作用参数对探测光透过率曲线的影响
• 2.3.3 激发态寿命对实验结果的影响
• 2.4 实验实例
• 2.5 本章小结
• 第三章 皮秒泵浦探测实验
• 3.1 泵浦探测实验
• 3.1.1 样品
• 3.1.2 实验装置及实验条件
• 3.1.3 实验结果与简要分析
• 3.2 实验结果讨论
• 3.2.1 单重态第一激发态吸收截面与折射体积的确定
• 3.2.2 单重态第一激发态的寿命讨论
• 3.2.3 假定第一激发态寿命的拟合结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 纳秒Z 扫描实验
• 4.1 实验原理
• 4.1.1 Z 扫描测量方法简介
• 4.1.2 纳秒时间域下的简化激发态三能级模型
• 4.2 纳秒Z 扫描实验及结果
• 4.2.1 实验条件
• 4.2.2 实验结果
• 4.3 实验结果讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章.结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢