偶氮苯聚合物的光致异构与分子链段的取向效应

本文通过实验和计算机模拟对偶氮苯聚合物光致双折射的写入、弛豫、擦写特性进行研究并对光致双折射的产生机制提出了一个新模型.指出对光致双折射有贡献的不仅是光致异构,分子链段的取向也有贡献,因而导致光致双折射有快和慢两个过程。     

新型偶氮化合物的光致双折射及双波长图像共存研究

合成了新型偶氮分子 4 硝基 3 偶氮 9 乙基 咔唑 (ANECz) ,将其掺入聚甲基丙烯酸甲脂 (PMMA)中制成薄膜器件。实验结果表明 ,样品具有极大的光致双折射 (δn =1.8× 10 -2 )。还利用四波混频 (DFWM )技术实现了双波长光点及图像的共同存储 ,给出了相应的光电记录曲线和摄影记录 ,并分析了双波长共存中的竞争机制。     

偶氮苯侧链聚合物液晶薄膜的光致双折射和永久光学性存储研究

研究了一种含偶氮基侧链聚合物液晶薄膜,该液晶薄膜表现出显着的光致双折射(Δn～1.1×10^-2).当关闭写光作用后,光致双折射的大小没有任何衰减,表现出永久光存储特性.光致双折射的擦除可通过将样品加热到接近其清亮点温度,或用一束圆偏振光照射来实现.分析了偶氮侧链聚合物永久性光学存储的物理机制.     

新型含偶氮侧链聚合物中光致各向异性及偏振全息记录

研究了偶氮侧链聚合物中光致各向异性和偏振全息, 确认在这种聚合物中分析光致各向异性动力学过程时, 必须考虑光漂白效应的影响, 测量表明该聚合物具有大的光致双折射（Δｎ ＝７．８×１０－ ３）, 并在其中记录了高衍射效率（η＝ １９．３％ ）的偏振全息图     

不同类型偶氮材料光致双折射的温度特性研究

在不同温度下,分别测量了掺杂偶氮材料、偶氮聚合物和偶氮液晶聚合物的光致双折射行为,并利用双e指数模型对光致双折射的动力学过程进行了拟合.实验结果表明,偶氮材料的光致双折射源于偶氮分子的光致异构和光致分子取向,光致双折射大小随温度的升高表现出先增大后减小的趋势.在抽运光的作用下,含偶氮材料的光致双折射包含一个由偶氮分子取向引起的快过程和一个由偶氮分子带动大分子取向引起的慢过程.关闭抽运光后,掺杂偶氮材料和偶氮聚合物表现为可逆的弛豫,而偶氮液晶聚合物则展现出长久光存储特性.     

偶氮苯光致异构反饱和吸收的光学双稳态开关的理论研究

讨论了稳态条件下,反饱和吸收的偶氮苯分子光学双稳态的开关性能.先根据偶氮苯光致异构的理论模型,计算了影响偶氮苯反饱和吸收系数的因素,然后理论模拟其反饱和吸收的光学双稳态开关过程.模拟结果表明:基于偶氮苯分子的反饱和吸收可实现双稳态全光开关.增大偶氮苯分子的顺式基态吸收截面,减小热弛豫系数K能够降低反饱和吸收偶氮苯光学双稳态的开关能量;反式吸收截面大不利于反饱和吸收光学双稳态的形成.     

新型偶氮苯侧链共聚物的超快光致双折射特性

采用抽运探测方法测量了一种新型的含 4 偶氮苯 4′ 偶氮苯酚侧链的共聚物 (DAP PGMA)的光致异构特性。实验结果表明DAP PGMA比含单偶氮苯侧链共聚物P (MMA co MAZ)有较大的光致双折射效应 ,Δn～ 6 .6 0× 10 -4 ;同时DAP PGMA比P(MMA co MAZ)具有更快的开启速度 ,光致向向异性上升时间为 40 ps,这种皮秒量级的快过程对应于双偶氮苯生色团的顺反异构过程。     

偶氮类有机材料光致双折射的测量

研究了2种偶氮聚合物薄膜的光致双折射效应,并探讨了泵浦光偏振态和光强对光致双折射的影响.采用远离共振区的He-Ne光(633nm)作为探测光,用Ar+激光(488nm)作为泵浦光,通过测量相关参量得到了样品的光致双折射值.实验结果表明:改变泵浦光的偏振态可以控制光致双折射值和探测光的透过信号强度,在0°～45°范围内,泵浦光光强存在最佳值,此时偶氮薄膜实验样品具有最大的双折射值.     

偶氮苯聚合物薄膜光致微结构的研究

利用光场梯度力理论,对前向四波混频光路制作偶氮苯聚合物薄膜表面微结构的结果进行解释,经过分析认为用这种方法制作亚微米微结构存在机理缺陷.采用“Step-by-Step”制作偶氮苯聚合物薄膜表面四方微结构,该方法将是制作二维亚微米微结构的有效手段,同时指出这种规则微结构光学各向异性特点有利于二维光子晶体完全带隙的形成.     

偶氮苯共聚PMMA薄膜的光致双折射特性研究

研究了偶氮共聚聚合物的光致双折射特性,利用幂指数和高斯函数拟合双折射过程中不同的物理过程,对各种不同的浓度、泵浦功率、主链运动及实验温度对双折射特性的影响进行了讨论,并在光致双折射过程中对样品的饱和回落进行了观察和分析,随着样品浓度的增加,尽管双折射的绝对值增大,但残留比例减小.     

菌紫质光致各向异性动力学的理论和实验

对菌紫质(Bacteriorhodopsin,BR)薄膜的光致各向异性特性进行了理论模拟.由随机取向的极性BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上是各向同性的,但在线偏振光的作用下,BR分子对激发光的选择性吸收,导致不同异构体分子取向的不均匀分布,从而使BR薄膜在宏观上呈现出各向异性.利用BR光循环的二能级模型,得到了B态分子取向分布随时间的变化关系,推导出了BR薄膜光致各向异性动力学的数学表达式,模拟了不同激发光强下BR薄膜的光致各向异性动力学曲线,得到了和实验结果一致的计算结果.     

偶氮分散红聚合物薄膜的Z扫描研究

采用单光束Z扫描技术对新型光学存储材料偶氮分散红聚合物的薄膜样品进行了测量。实验结果表明 ,该样品的非线性折射率为负值。为消除非线性吸收的影响 ,将实验所得有孔Z扫描曲线除以开孔Z扫描曲线进行了处理。从Z扫描曲线的实验数据处理得到这种新型偶氮分散红聚合物薄膜材料的非线性折射率为 :- 5 .5× 10 -6cm2 /W ,其值比常见无机非线性光学材料大 8～ 9个数量级 ,是一种很有应用前景的新型光学存储材料。最后 ,对这种偶氮聚合物薄膜具有大的非线性折射率的物理机制进行了分析。初步认为 :在线偏振光照射下 ,偶氮分子变为各向异性。这些类似液晶相的分子很好地关联在一起 ,分子的取向对外界扰动的响应是一种集体的效果 ,所以他们具有很大的非线性响应。     

不同生色团对聚合物薄膜全光开关效应的影响

在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中掺人不同的偶氮染料并制成薄膜样品,以调制的线偏振Ar^ 激光(514nrn,CW)作为控制光,He-Ne激光(632．8nm,CW)为信号光,研究了样品的光致双折射效应及全光开关效应。通过对样品的响应特性和全光开关效应进行比较,发现电子推拉势较强的生色团分子在控制光作用下,可以产生较大的光致双折射效应,但光响应速度较慢,其光致双折射效应以光致异构取向为主要机制;而对于具有较弱电子推拉势的生色团分子,其光致双折射效应则主要来自光致异构烧孔机制,虽然其光致双折射效应小,但光响应速度快。     

在聚合物表面刻写方格子的新方法及理论研究

为了提高制作偶氮苯微结构的实验技术,在偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性的基础上,利用两激光束的新实验方案,运用比较简便的分步制作的方法,成功的在偶氮苯功能化聚合物薄膜表面“刻写”出二维的正方格子结构。提出了一个新的光异构取向场理论：在两束偏振方向互相垂直的偏振光照射下,偶氮苯聚合物表面光栅的形成是光异构取向场的干涉的结果,并对实验现象进行了解释。用计算机对实验结果进行了模拟,将模拟结果与实验结果进行了比较,结果表明计算机模拟将会更加有利于偶氮苯聚合物微结构的设计和制作。     

偶氮染料掺杂高分子薄膜的光谱和光存储性质研究

利用旋涂法,制备了以二乙基胺基〖Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２〗作为推电子基因、以具有强电负性的羧基（ＣＯＯＨ）作为拉电子基团的推－拉型偶氮染料掺杂的高分子（ＰＭＭＡ）薄膜。在室温下测试了该偶氮染料在溶液和薄膜态的吸收光谱、薄膜态的反射光谱和透过光,发现该薄膜在４００～５５０ｎｍ波长范围内具有强的吸收。在５１４．５ｎｍ光盘静脉测试仪上测试了膜片的静脉光存储性能,结果表明,用低功率Ａｒ＾＋激光（５１４．５ｎ     

一种新型偶氮化合物中的高效率实时全息光栅的实验研究

合成了一种新的含偶氮基的三元共聚物，由于在主链中链接柔性基团，使其具有相对较低的玻璃化温度，在６３３ｎｍ处光感生双折射δｎ值可达１０＾－３量级。实验上获得了几个乃至几百微米厚的具有高光学无效性的薄膜，在６３３ｎｍ波长处写一息光栅的实时单光束衍射效率可达１０％以上。     

Improved high birefringence photonic crystal fibres with dispersion flattened and single mode operation

A kind of improved high birefringence photonic crystal fibre (PCF) is proposed in this paper. The characteristics of birefringence, dispersion and leakage loss are studied by the multipole method. Numerical results show that the improved PCF possesses the properties of a flat dispersion and single mode operation. Moreover, with the operating wavelength λ = 1.55μm, the modal birefringence increases greatly in comparison with that of the original PCF, and the leakage loss is about 10⁴ times smaller than that of the original PCF because the modification gives rise to the strong confinement of guided modes. It is expected that the improved PCF can be used as high birefringence and dispersion flattened fibres.     

考虑扩散和吸附作用的聚合物驱替过程渗流数值模拟

采用显式求解饱和度、隐式求解浓度的思路,对考虑扩散和吸附作用的聚合物驱替过程渗流模型进行了数值求解.饱和度方程求解应用了显式全变差递减(TVD)法;浓度方程求解过程中,空间项离散采用Crank Nicolson差分格式,时间项变量进行拟线性处理,保证了计算的稳定性.通过与解析解对比,验证了该方法的有效性.计算实例分析表明,扩散使聚合物在溶液中稀释,导致浓度传播分散;吸附使聚合物损耗,导致浓度传播滞后.同时,计算结果直观反映了聚合物驱重要的"油墙"形成机理.在段塞注入情况下,原油富集区在出口端的突破是介于聚合物浓度前缘突破和聚合物浓度峰值突破之间.     

超短激光脉冲在不同色散参量光子晶体光纤中传输的数值模拟

为了使得数值模拟更为精确,采用广义非线性薛定谔方程(GNSE)描述超短激光脉冲在光子晶体光纤中的传输演化过程,并利用二阶分步傅里叶方法通过求解方程,数值计算了相同脉宽和能量的超短脉冲在不同色散参量的光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生。比较了超短脉冲在光纤不同色散区传输时,高阶色散和非线性效应对超连续谱的产生以及对脉冲波形演化的影响。结果表明,相对于超短脉冲中心波长位于光子晶体光纤的正常和反常色散区,可以相应获得短波波段和长波波段的超连续谱输出,当超短脉冲中心波长位于零色散波长点时,通过色散和非线性效应的联合作用,更易于产生全波长段的平坦超连续谱。