偏振操控圖像和雙光子熒光偏振調(diào)制的研究.pdf

1、受益于高方向性、高亮度的激光光源，在進入21世紀后光學信息存儲獲得飛速的發(fā)展并正式步入實際應(yīng)用范疇。相比于磁存儲和半導體存儲，光存儲具有更高的存儲密度和信噪比并且可以重復擦寫等優(yōu)勢，順應(yīng)時代的潮流，具有不可估量的應(yīng)用前景。近年來，有機高分子材料在光學邏輯、光學存儲、光纖通信、光限幅以及光學顯微等方面都表現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用價值，相比于無機材料材料來說這類材料非線性系數(shù)更好、非線性響應(yīng)速度更快、光學損傷閾值更高且分子結(jié)構(gòu)容易根據(jù)實際需求而修改

2、等優(yōu)勢，因此正式步入光學應(yīng)用的黃金期后，有機高分子材料的研究獲得了急速的發(fā)展。其中最為典型的類光學材料便是偶氮聚合物材料，當出現(xiàn)吸收帶內(nèi)的強激光泵浦下，偶氮材料具有出色的光致各向異性，使得該類材料在光學存儲應(yīng)用方面有著很大的應(yīng)用前景。另外，雙光子熒光成像技術(shù)由于雙光子熒光的非線性本質(zhì)具有強穿透力、很強的選擇激發(fā)性、高橫向及縱向分辨率并且降低生物組織對激發(fā)光的吸收和散射等特點，因此針對雙光子熒光的調(diào)控技術(shù)對雙光子熒光應(yīng)用來說是有趣并且具有

3、廣泛的應(yīng)用前景。在本論文中，我們運用偶氮聚合物材料優(yōu)秀的光致各向異性以及一類 D-π-A材料優(yōu)異的雙光子熒光效應(yīng)對非線性光學應(yīng)用以及雙光子熒光偏振調(diào)制進行了一系列的研究。
　　第一章，描述了信息存儲的研究史，其中重點介紹了光信息存儲技術(shù)的發(fā)展史，對現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的的全息存儲與偏振全息光存儲的存儲機理和特點進行了簡單的描述，并且分析了相比于普通的全息存儲，偏振全息存儲的優(yōu)勢及應(yīng)用前景進而引出本論文中最重要的研究材料：偶氮材料，隨

4、后介紹了含偶氮功能團材料的結(jié)構(gòu)特征和光致各向異性。最后對雙光子熒光的應(yīng)用發(fā)展進行介紹，分析了雙光子熒光在應(yīng)用中的優(yōu)缺點及發(fā)展瓶頸。最后引出本文的創(chuàng)新點并概述了本文的主要提綱。
　　第二章，研究了偶氮聚合物材料的光致雙折射性質(zhì)，并對實驗結(jié)果進行了理論分析。結(jié)果表明在室溫下偶氮側(cè)鏈液晶材料樣品的雙折射存儲非常穩(wěn)定，在關(guān)閉泵浦光后會弛豫到一穩(wěn)定數(shù)值并且長時間保持不變，是一種非常適合進行偏振全息存儲的材料。并且研究了外界條件（泵浦光強和溫

5、度）對材料光致雙折射的影響，發(fā)現(xiàn)改變泵浦光的強度或者材料樣品溫度能有效的控制光致雙折射值的大小，文中對其機理進行了討論。
　　第三章，基于偶氮液晶材料物材料的光致各向異性，我們在材料薄膜中完成了線以及圓偏振全息光柵的記錄并對所記錄的偏振全息光柵的偏振轉(zhuǎn)換特性進行了詳細的實驗研究和理論推導。此外，采用二次曝光的方法在樣品的同一個點上記錄了兩個不同的圓偏振全息光柵，并對其偏振轉(zhuǎn)換特性進行了研究。通過理論計算和實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)記錄的二次曝

6、光的偏振全息光柵并非是兩個單獨光柵的簡單的疊加，其偏振轉(zhuǎn)換特性有了一定的變化。最后利用二次記錄的偏振全息光柵進行了圖像的存儲與調(diào)控，實現(xiàn)對圖像光強、形貌及偏振態(tài)的實時控制。
　　第四章，作為光學領(lǐng)域的一個重要分支，光學邏輯運算具有著高度的互聯(lián)性與并行性、高傳遞速度以及高開關(guān)速度等優(yōu)勢，本章中，我們利用偶氮材料光致雙折射對線-圓偏振光的不同響應(yīng)實現(xiàn)“與”、“或”、“異或”等全光邏輯門。另外，利用二次曝光的偏振全息光柵實現(xiàn)光學邏輯運算

7、中的加法和減法，并且完成“或”和“異或”的光學邏輯門的實驗設(shè)計。
　　第五章，本章中，我們對兩種有機高分子材料的雙光子熒光進行了測量并對它們的熒光偏振調(diào)制特性進行了研究，實驗中發(fā)現(xiàn)，這兩種D-π-A型熒光材料具有優(yōu)異的雙光子熒光效應(yīng)，并且它們的雙光子熒光強度受到泵浦光的偏振調(diào)制并且與其調(diào)制特性激發(fā)光的線偏振組分緊密相關(guān)，且改變一些外在因素雙光子熒光的偏振調(diào)制效率也會產(chǎn)生改變。結(jié)合分子聚合以及激發(fā)態(tài)吸收的特性，對雙光子熒光偏振調(diào)制效