多维树枝状有机分子的双光子吸收特性

利用响应理论方法，研究了新近合成的以二-(苯乙烯基)苯为主干的多分枝有机物的双光子吸收特性。结果表明这些多维有机分子显示了较好的双光子吸收特性，其中A-π-A型的有机分子具有较大的双光子吸收截面，进一步说明了到底是对称型的还是不对称型的有机分子具有大的双光子吸收截面还与分子的π中心有关。     

1，4-二甲氧基-2，5-二乙烯基苯系列衍生物的双光子吸收截面

在HF水平上，利用解析响应函数方法，研究了1，4_二甲氧基_2，5_二乙烯基苯系列衍生物 分子的单光子和双光子吸收特性. 实验测量了反，反_2，5_双(4′_N,N_二丁胺基苯乙烯)_1 ，4_二甲氧基苯分子的单光子和双光子荧光谱. 研究结果表明该系列分子具有较强的双光子 吸收特性. 在低能量范围内，对于D_π-A型分子，分子的单光子吸收强度和双光子吸收截面 最大值都发生在分子的第一激发态. 对于D_π_D型分子，单光子吸收强度最大值出现在分子 的第一激发态，而最大双光子吸收值则对应于分子的第二激发态. 分子的单和双光子吸收强 度和分子官能团的电性有关. 对于由该类π中心部分构成的分子，其对称型不一定比不对称型更有利于提高双光子吸收截面. 分子基态与电荷转移态的电荷转移过程定性地解释了双光 子聚合反应的聚合机理. 关键词： 双光子吸收 响应函数方法 非线性光学     

二苯乙烯衍生物分子双光子吸收截面：官能团对称性的影响

选取了具有不同对称性的二苯乙烯系列衍生物分子，在HF水平上，利用响应函数方法，研究了该系列分子的单光子和双光子特性. 研究结果表明，该系列分子具有较强的双光子特性. 在可见光范围内，反对称分子的最大双光子吸收态是第一激发态，而对称分子的最大双光子吸收出现在第四激发态. 相对于对称分子而言，反对称分子具有更大的双光子吸收截面. 因此，分子的对称性是否比不对称性更有利于增大分子的双光子吸收截面，还与分子的π中心部分的特性有关. 还给出了电荷转移态的电荷迁移过程. 关键词： 双光子吸收 响应函数方法 非线性光学     

以芘为中心系列衍生物的单光子和双光子吸收特性理论研究

在含时密度泛函理论的水平上,利用响应场理论方法研究了以芘为中心系列衍生物的单光子和双光子吸收特性. 研究结果表明,在低能量范围内,每个分子有多个电荷转移态. 单光子吸收性质与实验结果符合较好. 随着分子尺寸的增加,分子的最大双光子吸收截面显著增加,其中具有四分枝结构分子的最大双光子吸收截面是单枝结构分子的5.6倍. 同时,分子的双光子吸收截面与分子结构的对称性有关.其中对称结构分子具有较大的双光子吸收截面.     

(E,E)-1,4-双{2''-[5''-(B,B-二甲基苯硼)-2-噻吩基]乙烯基}-苯分子双光子吸收特性的理论研究

在密度泛函水平上,利用响应函数方法,研究了分子的单光子和双光子吸收特性.计算出了该分子在低能量范围内的最大双光子吸收截面为6.47×10-47cm4s/photon,与实验符合的较好.研究结果表明该分子具有较强的双光子吸收特性,是较好的双光子吸收材料.     

(E,E)-1,4-双{2''-[5''-(B,B-二甲基苯硼)-2-噻吩基]乙烯基}-苯分子双光子吸收特性的理论研究

在密度泛函水平上,利用响应函数方法,研究了分子的单光子和双光子吸收特性.计算出了该分子在低能量范围内的最大双光子吸收截面为6.47×10-47 cm4 s/photon,与实验符合的较好.研究结果表明该分子具有较强的双光子吸收特性,是较好的双光子吸收材料.     

新型多共轭链有机分子双光子吸收特性的理论研究

在密度泛函理论水平上,利用解析响应函数方法研究了以（4-{2-［4-（2-吡啶-4-乙烯基）-苯基］-乙烯基}-苯基）-胺为基本结构单元的单支、双支和三支共轭链有机分子的单光子和双光子吸收特性.计算结果表明,这三种有机分子都具有较大的线性和非线性吸收强度.在紫外-可见光区域,它们的单光子吸收谱都存在两个峰,这与实验结果符合较好.在近红外区域,多共轭链有机分子呈现出宽达300 nm的宽带双光子吸收,单支、双支和三支分子的最大双光子吸收截面比约为1.0∶2.3∶4.0,其中三支分子具有最大的双光子吸收截面101.73×10^-48 cm⁴·s.从理论上进一步证实,增加分子的共轭链可有效提高分子的双光子吸收特性.同时还给出了电荷转移态的电荷迁移过程. 关键词： 双光子吸收 响应函数方法 多共轭链有机分子     

以二乙烯硫/砜基为中心的新型电荷转移分子双光子吸收特性

理论研究分子结构与双光子吸收性质之间的关系对于指导实验者设计与合成功能分子材料具有重要意义. 在杂化密度泛函水平上, 利用响应函数方法, 计算了一类以二乙烯硫/砜基为中心的新型电荷转移分子的双光子吸收截面, 并在相同计算水平上, 与联苯乙烯类强双光子吸收分子做了比较; 以新型电荷转移分子为基础, 利用异构效应, 设计出了可以增强双光子吸收强度的分子结构. 研究表明, 在可应用波长范围内, 该系列分子表现出较强的双光子吸收响应, 与相似共轭长度的强双光子吸收分子具有相同量级的双光子吸收截面; 二乙烯硫/砜基在分子中心作为吸电子基团可以形成有效的电荷转移分子; 改变咔唑基的连接方式可以有效提高双光子吸收截面. 该研究为实验合成新型双光子吸收分子材料提供了理论依据.     

超短脉冲激光在DBASVP分子中传播时的双光子面积演化和光限幅效应

以一维不对称π共轭分子体系（DBASVP分子）为介质,在双光子共振条件下,从双光子面积定理和严格数值求解Maxwell-Bloch方程两方面出发,分别研究超短脉冲激光在该有机分子介质中的传播过程,从而探讨双光子面积的演化规律,并分析双光子面积定理的适用性.提出了一种数值模拟分子介质光限幅特性的理论方法.分子的电子结构和电偶极矩是基于密度泛函理论利用从头计算方法得到的.研究结果表明,基于慢变幅和慢变相近似以及单模场条件下的双光子面积定理不能很好地描述超短脉冲的双光子面积在该分子介质中的演化规律.基于双光子吸收的分子光限幅特性与分子介质的厚度有关. 关键词： 双光子吸收 光限幅效应 双光子面积定理 超短脉冲激光     

溶剂对N-{4-[(反式)-2-(4-硝基苯基)乙烯基]苯基}-N,N-二苯氨基分子双光子吸收特性的影响

在从头计算的基础上,利用两态模型对溶剂对N-{4-[(反式)-2-(4-硝基苯基)乙烯基]苯基}-N,N-二苯氨基分子双光子吸收特性的影响进行了理论研究.计算结果表明,溶剂对该分子的双光子吸收截面影响较大,双光子吸收截面随着溶剂极性的增加而增加.     

反-4,4''-双(N,N-二丁胺基)二苯乙烯分子双光子吸收性质研究

对于实验室合成的反-4,4'-双(N,N-二丁胺基)二苯乙烯分子,实验测量了该分子的单光子和双光子荧光谱,然后从理论上研究了其单光子和双光子吸收特性.研究结果表明,在低能量范围内,分子的单光子吸收主要发生在分子的第一激发态,而分子的双光子吸收主要发生在分子的第二和第四激发态上.该分子在相应系列衍生物中具有最大的双光子吸收截面.分子的相关能对分子的激发态能量影响较大.我们给出了分子基态与电荷转移态的电荷转移过程,并从理论上定性解释了双光子聚合反应的聚合机理.     

含时电离对分子动态双光子吸收截面的影响

通过采用时域有限差分法和预估矫正法数值求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了含时电离对分子材料4,4'-二甲氨基二苯乙烯的动态双光子吸收截面的影响.研究结果表明,对周期量级的飞秒脉冲,介质发生的主要是一步共振双光子吸收,入射光强较高时出现双光子吸收饱和现象,入射光强小于双光子吸收饱和光强时介质的双光子吸收截面随入射光强的增大线性减小.在不同的传播距离处,分子的双光子吸收截面有较大的差别,因此,在对不f川的实验条件下测得的双光子吸收截而数值进行比较时,需要考虑样晶厚度对实验结果的影响.在同一传播距离处,随光电离截面取值的增人介质的双光子吸收截面减小.利用匕秒脉冲测量分子的双光子吸收截面时,通过数值模拟,讨论了已有解析结果的适用条件.     

D-A型二噻吩并磷杂茂衍生物分子的双光子吸收性质

在密度泛函理论理论水平上,采用响应理论方法计算了一系列2,6-donor-acceptor二噻吩并磷杂茂衍生物分子的单、双光子吸收性质.理论计算结果表明该系列分子都具有较大的双光子吸收截面,并且分子中心的磷原子无论被氧化还是金属配合,其双光子吸收截面几乎保持不变.此外,还考虑了溶剂效应对分子光学性质的影响,研究表明分子能级发生了溶剂化蓝移,并且分子的单光子和双光子吸收性质随着溶剂极性表现出非单调变化.     

D-A型二噻吩并磷杂茂衍生物分子的双光子吸收性质

在密度泛函理论理论水平上,采用响应理论方法计算了一系列2,6-donor-acceptor 二噻吩并磷杂茂衍生物分子的单、双光子吸收性质. 理论计算结果表明该系列分子都具有较大的双光子吸收截面,并且分子中心的磷原子无论被氧化还是金属配合,其双光子吸收截面几乎保持不变. 此外,还考虑了溶剂效应对分子光学性质的影响,研究表明分子能级发生了溶剂化蓝移,并且分子的单光子和双光子吸收性质随着溶剂极性表现出非单调变化.     

有机材料的双光子吸收物理特性及其应用

近年来，具有大双光子吸收截面的有机材料的物理性质及其应用的研究成为令人关注的重要研究课题。文章综述了有机材料的双光子吸收过程，物理特性以及其实验测试和研究方法，评述了有机材料的双光子吸收效应的应用，包括上转换散射，光学限幅，双光子荧光显微成像、三维光信息存储和光学微加工等。     

给体位置和数目对四苯基乙烯衍生物双光子吸收性质的影响

在杂化密度泛函水平上,利用响应函数方法,计算了一类四苯基乙烯衍生物的双光子吸收性质.考虑了四苯基乙烯上给电子基团的位置和数目对双光子吸收性质的影响.并且,根据实验者采用的分子,通过增加分子的平面性和共轭长度,以及增强给体强度,理论设计了三种分子结构,并计算了它们的双光子吸收性质.结果表明,给体位置和数目对双光子吸收性质有重要影响.位于分子末端的给体取代基能有效提高双光子吸收强度.随着给体数目的增加,双光子吸收波长发生红移.在四苯基乙烯的不同侧位上添加给体取代基对双光子吸收性质的影响有明显差异.与实验者采用的分子相比,理论设计的分子结构双光子吸收截面均明显增大.当三苯胺基代替四苯基乙烯基之后,双光子吸收峰发生较大红移,双光子吸收截面明显增大.     

氧化石墨烯-卟啉复合材料光限幅性能的理论研究

利用时域有限差分法数值求解速率-场强方程,研究了一系列共价连接的氧化石墨烯-卟啉复合材料在纳秒时域内的光限幅性质和双光子吸收. 计算结果表明,氧化石墨烯-卟啉复合分子与单独的卟啉分子相比展现出增强的光限幅效应,并且有着更大的双光子吸收截面.与之前得到的含重金属的卟啉分子具有更强非线性光学性质的结论不同,不含金属元素的卟啉分子与氧化石墨烯结合后展现出了更强的非线性光学性质. 理论计算的结果与实验测量符合较好. 此外,着重研究了介质的厚度和脉冲宽度对分子双光子吸收截面的影响. 结果表明,随着介质厚度的增加或者脉宽的变宽分子的动态双光子吸收截面增大.     

4,4''-二甲氨基二苯乙烯双光子吸收理论研究--溶剂效应

对最近实验室合成的分子材料 4 ,4 ' 二甲氨基二苯乙烯的双光子吸收特性在从头计算的基础上进行了理论研究。理论模型是建立在密度泛函理论的基础上的。利用含时的密度泛函理论来计算分子的非线性光学性质 ,而溶剂效应则通过自洽响应场方法的极化连续模型来模拟。计算结果表明 ,三态模型可以很好地给出该分子在低激发态范围内的双光子吸收截面。随着溶剂极性的增加 ,单光子波长红移 ,双光子吸收截面增加。双光子吸收截面的大小和实验给出的结果符合得较好。     

取代效应对脂滴检测NAPBr染料分子的双光子吸收和激发态性质影响的理论探究

双光子荧光染料分子在生物医学成像中具有广阔的应用前景,但取代效应对分子结构以及光物理性质影响的探求相对匮乏. 本文设计并研究了一系列脂滴检测染料分子,分析了分子的光学性质以及无辐射跃迁等. 通过分子内弱相互作用和电子- 空穴布居分析,阐述了其内在机理. 结果表明,所研究的分子均具有优良的光物理性能、高效荧光量子产量、大的斯托克斯位移以及显著的双光子吸收截面等. 本工作合理地解释了实验现象并阐述了取代效应对脂滴检测NAPBr染料分子的双光子吸收和激发态性质的影响,这为设计新型的高效有机分子提供了理论指导.     

4，4′-二甲氨基二苯乙烯双光子吸收理论研究——溶剂效应

对最近实验室合成的分子材料4，4′-二甲氨基二苯乙烯的双光子吸收特性在从头计算的基础上进行了理论研究。理论模型是建立在密度泛函理论的基础上的。利用含时的密度泛函理论来计算分子的非线性光学性质，而溶剂效应则通过自洽响应场方法的极化连续模型来模拟。计算结果表明，三态模型可以很好地给出该分子在低激发态范围内的双光子吸收截面。随着溶剂极性的增加，单光子波长红移，双光子吸收截面增加。双光子吸收截面的大小和实验给出的结果符合得较好。