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偶氮染料的光致双折射.doc

上传人:hskm5268 文档编号:8202916 上传时间:2019-06-13 格式:DOC 页数:5 大小:110.50KB
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资源描述

1、偶氮染料的光致双折射摘要本实验应用532nm的半导体激光作为泵浦光,633nm的氦氖激光作为读出光,研究了偶氮染料参杂的聚合物薄膜的光致双折射特性,并研究了双折射程度与泵浦光的功率之间的关系,以及双折射与泵浦和读出光偏振夹角之间的关系。关键词 偶氮染料 光存储 光致双折射 写入光 读出光 生长 擦除 功率 偏振 夹角引言近年来,偶氮苯作为一个非线性光学材料(NLO) 以其特异的光学性质在光子学领域得到重视和应用1-2 。偶氮化合物的分子结构是在两个苯环之间以 N = N 双键连接为特征,在光的作用下,偶氮化合物能产生反式(trans) 和顺式(cis) 之间的异构化反应,从而导致光致双折射效应

2、。在线性光学领域中,光折变材料引起了科技工作者的广泛关注,在诸多材料中,有机偶氮染料参杂聚合物薄膜具有更加伏越的光学特性,其中,偶氮染料的光致双折射特性,由于在光存储、光调制、光开发方面的应用已愈发引起人们的关注。实验原理 :偶氮染料在一束线偏振光的照顾下,由反式能去折变为顺式结构(周期性变化)概率正比于角的余弦值的平方,此角为泵浦光电场方向与分子轴向之间的夹角。由于分子由反式到顺式是杂乱无章的,各种取向。当夹角为 90 度时,便不会由反式变为顺式。由此,夹角为 90 度的分子取向会越积越多,最后当大多数分子取向为 90 度时,便由原光的各向同性变为各向异性,发生双折射现象。如图 1.图 1如

3、图 2 中 p1,p2 偏振方向垂直,若材料是各向同性的,读在 p2 后的接收屏上的读出光强是 0,若材料在写入光的照射下产生双折射,由右图知输出光强 I=Io sin2 (2a)sin22d(ne-no)/入其中 Io 为经过 p1 后的读出光的光强,角 a 为 p1 偏振方向与分子轴向之间的夹角,d 为材料的厚度,neno 分别为材料对 e 光、o 光的折射率。可见,发生双折射后,可以在 p2 后接受到光信号,即可以通过 p2后读出光的信号来反映材料的双折射。图 2.实验内容 :装置如上图。P2 后放一个 CCD 与电脑连接,写入光为线偏振光。(1) 用一个 1/4 玻片将写入光变为圆偏振

4、光用来擦除(可以实现快速擦除) 。做双折射的生长曲线、擦出曲线,如下图(2)激发光偏振方向固定,照射在薄膜上,改变写入光的功率其功率从05mW 到 8.5mW 变化,每隔 0.5mW 记录一次透射光强度。不同的激发光强度,所对应的透射光的饱和值不同。从实验数据看出,随激发光强度增加,透射光的强度也增加。生长过程中的饱和值随功率的变化曲线,如下图。.功率曲线(3)将激发光的强度保持不变,改变其偏振方向,使其与探测光的偏振方向夹角从 10到 90变化,每隔 10记录一次,得到透射光随时间的变化曲线,如图所示。可见,夹角 与样品的双折射性质的强弱有着密切的关系。当 夹角很小时(10) ,双折射很不明

5、显,随着夹角的增大,透射光明显增大,其饱和值在夹角为 45 度左右时达到最大。若继续增大夹角 ,则透射光减小,在 90时透射光为最小。如下图.。角角度曲线结论 用一束 535nm 的激光照射样品时,在样品中发生了 trans-cis-trans 的异构变化,由于激发光为线偏振光,偶氮分子沿垂直于光场方向重新取向,这样便产生了光致各向异性,同时产生了光致双折射。用一束 633nm 的激光探测光致双折射,其折射率的变化与激发光的强度有关,激发光强,则饱和值大;反之,饱和值小。在激发光强度一定的情况下,其偏振方向与探测光偏振方向的夹角也对透射光有着显著的影响。在生长过程中,红光信号随时间的增加而增加,最终达到饱和值擦出过程中,红光信号随时间增加而减小,但最后不为 0,红光信号随写入功率的增加而增加,红光信号在写入、读出光偏振夹角为 45 度时,达到最大值。参考文献 东北师大物理学院实验室,东北师大出版社 近代物理实验 ,2007,9,177180李群,毕东瀛,魏雄等.偶氮侧基聚合物光致异构动力学研究.光子学报,1997,26 (5) :403407祁胜文等.偶氮材料乙基橙的光致双折射特性.物理学报.2005,54(7):31893193

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