有机染料柠檬黄的光谱和非线性光学特性

作     者：刘子怡 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张斯文

授予年度：2022年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：有机染料柠檬黄 光学非线性 吸收光谱 荧光光谱 时间分辨荧光光谱 

摘      要：在光电子技术领域,非线性光学器件将会是一个非常有意义的课题和研究方向。非线性光学材料可应用于信息处理、激光技术、通讯、光计算机、光开关等领域。目前,对于不同的非线性光学材料已有较多的研究。其中包括半导体量子点、无机纳米薄膜、金属纳米颗粒、质子转移材料和有机分子材料等。根据非线性光学分子设计理论,有机染料分子具有共轭π键结构,其具有强的非线性效应。因此,本文以有机分子染料柠檬黄为研究对象,对其开展了光谱和光学非线性特性研究,具体的研究内容如下:首先,通过对有机染料柠檬黄进行紫外-可见吸收光谱的扫描测量,发现其存在两个吸收带,吸收峰值对应的波长分别为257nm和425nm。其吸收主要来自于(?)跃迁。并对吸收峰和最佳激发波长以及其吸收峰随着激发波长的变化规律进行系统分析。其次,还使用瞬态光谱技术测量了有机染料柠檬黄在激发波长为369nm下的时间分辨荧光光谱,拟合计算出峰值波长为551nm的荧光寿命,并分析了产生荧光的机理,为以后的相关光谱分析提供了有效依据。最后,我们采用532nm的激发光,通过改变激发光的能量,利用Z-扫描测量技术研究探讨了有机染料柠檬黄的光学非线性特性。结果表明,有机染料柠檬黄在532nm光的激发下具有很大的非线性光学系数。根据紫外吸收光谱的结果,我们把有机染料柠檬黄的非线性吸收归因于于双光子吸收。实验结果显示,柠檬黄的非线性折射率达到10量级,非线性吸收截面达到了数百个GM,使其拥有较好的光学非线性光学特性主要来源于两个机制:畸变的电子云和处于激发态电子的分布情况。这两个机制在有机染料柠檬黄的光学非线性特性中占主导地位。这使柠檬黄在光限幅器、光开关、光存储、光标记和生物领域方面有着广泛的应用。