有机材料双光子吸收及双光子泵浦荧光特性的研究

摘要

双光子吸收是处于基态的介质分子或原子在强光作用下，同时吸收两个光子直接跃迁到激发态的三阶非线性光学过程。具有强双光子吸收性质的有机材料在光限幅、光稳幅、上转换激光、三维光信息存储、共焦显微术、三维微机械加工等众多领域展现出诱人的应用前景，因而吸引了国内外科学家们的广泛关注。近年来，人们在这一领域已取得了丰硕的研究成果，一大批具有优异的有机双光子吸收和双光子荧光特性的材料被合成出来，人们对分子构型与双光子吸收之间的关系有了更加深入的认识，总结出多种分子设计策略来进一步提高有机材料的双光子吸收特性。但是，双光子吸收材料要实现大规模应用，仍然还有许多问题需要解决。对有机材料双光子吸收现象的深入研究具有重要的理论意义和应用价值。 由于双光子吸收是一种共振吸收，双光子吸收截面强烈的依赖于泵浦波长，而目前报道的文献中，以单一泵浦波长下有机材料双光子特性的研究为主。为寻找最佳泵浦波长，同时探索溶剂环境对双光子吸收特性的影响，我们研究了典型的有机双光子吸收分子反式-4-[4'-(N-羟乙基-N-甲基氨基)苯乙烯基]-N-甲基吡啶碘化盐(简称ASPI)在不同极性溶剂中的双光子吸收谱。结果表明，双光子吸收谱的峰值处的吸收截面远大于在1064nm泵浦下的双光子吸收截面，并且双光子吸收峰的位置均相对于线性吸收峰的两倍波长有一定蓝移；随着溶剂极性的逐渐增大，ASPI溶液的双光子吸收谱发生约30nm的蓝移，最大双光子吸收截面减小。ASPI的这种特性，对于进一步提高材料双光子吸收系数，研究材料与分子环境的相互作用，以及今后双光子吸收材料的实际应用都有积极而有益的借鉴意义。 本文还对一种新合成的有机分子的线性吸收，单光子荧光，双光子诱导的上转换荧光等光物理特性进行了详细研究。研究结果发现，这种染料分子具有较大的斯托克斯位移，经过荧光光谱和荧光寿命分析，由不同波长激发的单光子荧光是从相同的能级跃迁回到基态的。在800-1000nm的激光激发下，可观测到很明显的上转换荧光。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章双光子吸收基本理论和实验测量方法

第三章溶剂对ASPI双光子吸收谱的影响

第四章一种新的有机分子的荧光特性

第五章总结与展望

参考文献

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