一种新型偶氮化合物的纳秒光限幅特性研究_李盛凤

DOI:10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2007.01.034

第33卷第1期Vol.33No.1

2007年1月OPTICALTECHNIQUEJan.　2007

光学技术

1002-1582(2007)01-0122-02　　文章编号:

一种新型偶氮化合物的纳秒光限幅特性研究

李盛凤1,苏丽娟2

(1.哈尔滨工业大学(威海)物理系,山东威海　264209;2.朝阳师范高等专科学校信息工程系,辽宁朝阳　122000)

摘　要:研究了反式—4—{[p—(N,N—二羟乙基胺基)偶氮苯]乙烯基}吡啶在N,N—二甲基甲酰胺(DMF)中的光限幅性能。实验结果表明,该偶氮化合物的DMF溶液对波长为532nm,脉冲宽度为8ns的激光脉冲具有很强的光限幅特性。理论分析表明,光限幅效应主要起源于材料的双光子吸收。利用双光子吸收模型拟合光限幅实验数据得到材料的双光子吸收系数β=1.6×10-9cm/W。

关

键

词:偶氮化合物;光限幅;双光子吸收

中图分类号:O437　　　文献标识码:A

Studyofnanosecondopticallimitinginanovelazocompound

LISheng_feng,SULi_juan

1

2

(1.DepartmentofPhysics,HarbinInstituteofTechnologyatWeihai,Weihai　264209,China)

(2.DepartmentofInformationEngineering,ChaoyangTeachers'College.Chaoyang　122000,China)Abstract:Theopticallimitingpropertyofthetrans—4—{[p—(N,N—dihydroxyethylamino)azobenzene]vinyl}pyridinesolu-tioninDMFwasinvestigatedusingaNd:YAGlasersystemwithpulsewidthof8nsat532nmwavelength.TheresultsshowthattheazocompoundDMFsolutionhasstrongopticallimitingpropertyandtheopticallimitingarisesmainlyfromtwophotonabsorption.The

-9

two_photonabsorptioncoefficientβisobtainedtobe1.6×10cm/Wbyfittingtheexperimentalresult.

Keywords:azocompound;opticallimiting;twophotonabsorption

0　引　言

偶氮化合物具有光致异构和分子重新取向等特性,这将引起材料吸收和折射的各向同性和各向异性变化,从而产生光学非线性效应。作为一种光电子功能材料(生色团),它可以通过各种方式加入到其他介质中,如将偶氮小分子掺杂在聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸甲脂等聚合物中,制成掺杂型薄膜材料;或将偶氮分子共价联接在聚合物骨架上,作为一个侧链基团;或者将偶氮分子联在聚合物骨架上。所以,偶氮化合物是一类应用前景广泛的非线性光电功能材料[1—3],可以应用于光调制,光开关,光计算,高密度数据存储等光电信息处理领域。此外,对偶氮化合物的限幅特性的研究也正引起人们广泛地关注[4,

5]

DMF中的线性吸收谱如图1所示。从图1中我们可以看出,C_3在267.3nm处有着很强的窄的吸收峰,在465.7nm处有一个相对弱的宽吸收峰。而在532nm处样品的吸收较弱。

光限幅实验的光路如图2所示。光源采用

Continiuum公司生产的倍频Nd:YAG锁模激光系统,输出激光波长为532nm,脉宽为8ns。A为衰减棒,用来调节激光能量;BS为分束镜,将入射光分成两束;L是焦距为308mm的凸透镜,用来会聚

激光束;S为厚度为5mm的石英样品池,放在L的

图2　光限幅实验装置图图1　C_3的线性吸收谱

。本文研究了一种新型偶氮化合物的纳秒

光限幅特性。

1　实　验

实验样品为反式—4—{[p—(N,N—二羟乙基胺基)偶氮苯]乙烯基}吡啶(简称C_3)。样品在

收稿日期:2005-12-02;收到修改稿日期:2006-01-24　　　　E-mail:lsf76@http://wendang.chazidian.com

作者简介:李盛凤(1976_),女,湖南人,哈尔滨工业大学硕士研究生,从事非线性光学材料研究。

第1期李盛凤,等:　一种新型偶氮化合物的纳秒光限幅特性研究

焦点位置;D1、D2为两个能量探测器。实验时,样

品C_3溶于DMF中,溶液浓度为0.01mg/ml,装在样品池S中,对532nm的激光线性透过率为80%。

激光器输出的激光首先经衰减棒A改变能量,然后经分束器BS分成两束,一束用来监测入射能量,由探测器D1(818J_09Benergyprobe,Newport公司)测量;另一束经透镜聚焦到样品S上,输出光由另一个同型号探测器D2检测,记录透射光能量。为保证每个激光脉冲都能遇到新的试样分子,消除光解及热效应的影响,激光重复频率选为1Hz。

　　由图1看出,C_3在267.3nm处有着很强的窄的吸收峰,对于532nm的激光很容易产生双光子吸收,所以基本可以确定这种材料的光限幅机制为双光子吸收。对于双光子吸收材料,输出光强与输入光强满足下面的关系[5]

Iout=ln(1+IinβL)/βL

(1)

式中Iout为输出光强;Iin为输入光强;β为双光子吸收系数;L为样品的厚度(L=5mm)。利用公式(1)

可以对材料的光限幅实验结果进行拟合。

当取β=1.6×10-9cm/W时得到了理论拟合的结果(图3中的实线)。可以看出理论拟合和实验结果吻合的很好,这也进一步证明该材料的限幅机理为双光子吸收。

当将激光脉冲的重复频率调为10Hz时,重复该实验,得到了几乎相同的结果。这说明实验中热效应不明显,并且该材料性质稳定,没有光解发生。

2　结果及分析

实验结果如图3、图4所示。图3为光限幅实验曲线,由图3可以看出,当光能流比较小时,输出随输入能流线性增加;当光能流较大时,输出能流随

图4为样品归一化透过率变化曲线,可以看出随输入能流增加,样品的透过率明显下降,最后降到了原来的30%。由图4中还可以看

图4　归一化透过率曲线图3　光限幅曲线

3　结　论

本文研究了新型偶氮化合物反式_4_{[p_(N,N_二羟乙基胺基)偶氮苯]乙烯基}吡啶的光限幅特性。研究表明该化合物的DMF溶液对于532nm的纳秒激光脉冲具有很强的限幅效应,可以确定限幅起源于强的双光子吸收。该样品的溶解性、分散性很好,对其掺杂固体膜的光限幅的研究也在进行。参考文献:

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[5]光善仪,尹守春,汪佳凤,等.对N,N_二羟乙基胺基偶氮苯基乙

炔的光限幅性能研究[J].安徽大学学报(自然科学版),2005,29(3):66—69.

输入能流增加明显变慢,产生了明显的限幅效应

。

到,材料的限幅阈值(透射率降到线性透射率的一半时的能流)为1.17J/cm。这些都表明该样品具有

强的光限幅特性。(上接第121页)参考文献:

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