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偶氮材料的非线性光学性质及表面增强拉曼光谱研究

作　者: 王秀如
导　师: 莫育俊
学　校: 河南大学
专　业: 光学
关键词: 偶氮聚合物 非线性折射率 Z扫描技术 表面增强拉曼散射 光致双折射 偏振全息
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


自从发现偶氮分子在光照下能够发生可逆顺反异构这一开创性工作以来，对含偶氮类聚合物及聚合物液晶材料非线性光学等性质的研究日益活跃，是目前国内外非线性光学及其应用研究的一个热门话题。然而，长期以来人们只了解了偶氮材料的双折射和偏振全息等性质，并借此推断偶氮材料具有极大的非线性光学系数。为了进一步定量了解偶氮材料的非线性光学性质，便于与同类非线性光学材料进行比较，本文采用单光束Z扫描技术对新型光学信息存储材料—偶氮分散红聚合物的薄膜样品进行了测量。实验结果表明，该样品的非线性折射率为负值。为消除非线性吸收的影响, 将实验所得数据进行了处理，以有孔Z扫描曲线除以开孔Z扫描曲线。从Z扫描曲线的实验数据处理得到这种新型偶氮分散红聚合物薄膜材料的非线性折射率为：－5.52×10-6cm2/w，其值比常见无机非线性光学材料大8～9个数量级, 是一种很有应用前景的新型光学存储材料。同时，对这种偶氮聚合物薄膜具有大的非线性折射率的物理机制进行了分析。初步认为是一种类似液晶相的集体响应。偶氮分子在线偏振光照射下，薄膜分子变为各向异性。这些类似液晶相的分子是很好地关联在一起的。这种分子的取向对外界扰动的响应是一种集体的效果，所以它们具有很强的非线性响应。同时，作为一种很好的光学应用材料来研究偶氮材料在薄膜状态辅助衬底表面的结构特征，不仅有利于加深对材料物理性质的了解，同时对于优化材料及器件性能，起着不可或缺的作用。因此，本文借助于表面增强拉曼散射光谱（SERS）技术，研究了一种典型的偶氮材料—甲基黄在化学沉积法制备的银岛膜表面的吸附行为和拉曼增强效应。实验结果显示，甲基黄在银表面的状态被判断为：结构式左端的两个甲基与银镜衬底发生物理吸附，向右依次成一定角度远离银镜的表<WP=3>面，在第一个苯环处发生弯曲，氮－氮双键与作为基底的银表面基本平行，在第二个苯环处再次发生弯曲，第二个苯环相对与银镜表面垂直，它们之间为物理吸附。最后，为了检验偶氮材料作为光学存储材料的优良特性，在前人工作的基础上我们对偶氮材料的光致双折射测量光路进行了改进。初步的理论推导表明，改进后的光路会得到更加精确的实验值。同时，本文对偶氮材料进行了偏振全息实验。研究发现：该样品具有显著的偏振敏感特性。并在其中记录了由两束相互正交线偏光形成的偏振全息图，衍射效率达19.3％。样品多次使用后没有出现明显的疲劳现象，说明该材料是一种比较理想的偏振全息记录材料。

全文目录


中文摘要  2-4
英文摘要  4-8
第一章 概论  8-24
  §1．1偶氮材料的基本特性  8-11
  §1．2材料非线性光学性质及其物理机制的简单介绍  11-12
  §1．3非线性折射率测量的Z扫描方法  12-13
  §1．4拉曼光谱简介  13-18
    1．4．1 拉曼光谱简介  13-16
    1．4．2 表面增强拉曼光谱的物理机制  16-18
  §1．5偶氮材料的偏振全息研究  18-19
  参考文献  19-24
第二章 偶氮材料非线性光学特性的Z扫描技术研究  24-35
  §2．1引言  24
  §2．2Z扫描原理  24-27
  §2．3实验  27-31
    2．3．1 样品制备  27-29
    2．3．2 实验  29-31
  §2．4结果与讨论  31-32
  §2．5本章小结  32-33
  参考文献  33-35
第三章 偶氮材料的表面增强拉曼特性研究  35-49
  §3．1引言  35
  §3．2甲基黄表面增强拉曼光谱研究  35-42
    3．2．1 样品制备  35-36
    3．2．2 实验  36-41
    3．2．3 结果与讨论  41-42
  §3．3偶氮聚合物表面增强拉曼光谱研究  42-47
    3．3．1 样品制备  42
    3．3．2 实验  42-45
    3．3．3 结果与讨论  45-47
  §3．4本章小结  47
  参考文献  47-49
第四章 偶氮材料的双折射性质及偏振全息研究  49-59
  §4．1引言  49-50
  §4．2偶氮材料光致双折射性质传统测量方法  50-52
  §4．3偶氮材料双折射性质测量光路改进的理论分析  52-54
  §4．4偶氮材料的偏振全息研究  54-57
  §4．5本章小结  57-58
  参考文献  58-59
第五章 偶氮材料的非线性光学性质及表面增强拉曼光谱研究总结  59-61
攻读硕士学位期间发表和完成的论文  61-62
致谢  62

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 非线性光学（强光与物质的作用）
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