有机染料CSPI的双光子吸收和上转换荧光性质

报道了一种有机染料Trans 4 [p carbazol 9 ylstyryl] ] N methylpyridiniumiodide的线性和非线性光学性质。当用 830nm皮秒激光激发时 ,可以得到强烈的黄绿色上转换荧光 ,中心波长在 538nm附近。该染料的双光子荧光寿命为 95 .6ps。测试了该染料在 72 0～ 1 0 50nm的非线性透过率 ,并求出了该染料在上述波长时的双光子吸收截面。双光子吸收最强在 80 0nm ,吸收截面为 9.2× 1 0 - 48cm4 ·s/ photon。     

一种新型有机染料HEASPS在不同波长时的双光子吸收和频率上转换性质研究

报道了一种新型双光子吸收染料 ,即反式 - 4- [4′- (N-羟乙基 - N-乙基胺基 )苯乙烯基 ]- N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐的非线性光学性质 ;测试了染料在 72 0～ 110 0 nm波段的非线性透过率曲线。结果发现 :双光子吸收最强波长相对线性吸收峰波长的两倍处有明显蓝移 ;计算出的相应波长的双光子吸收截面在 930 nm处染料有最大双光子吸收截面(2 .0 6× 10 - 4 7cm4·s/ photon) ;测量了染料在 90 0～ 110 0 nm波段的上转换效率 ,在 10 2 0 nm处有最高效率 (5 .1% ) ,最高激射效率的波长相对最强双光子吸收的波长有明显红移     

有机染料HEASPS在不同波长时的激发态吸收和双光子吸收性质研究

提出了有机染料反式 4 [4′ (N 羟乙基 N 乙基胺基 )苯乙烯基 ] N 甲基吡啶对甲苯磺酸盐 (简称HEASPS)非线性吸收的三态模型。认为在较短波长 (<1 0 0 0nm)时 ,双光子吸收和激发态吸收同时存在。成功地解释了该染料双光子吸收峰相对线性吸收峰的两倍的明显蓝移 ,以及最高上转换效率波长相对最强吸收波长的明显红移。提出了一种新的计算方法 ,利用不同波长的非线性透过率和不同波长的上转换效率 ,求出了该染料的双光子吸收截面和激发态吸收系数。     

Ho3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特性

以52SiO_2-8Na_2CO_3-16Al_2O_3-33NaF-3LuF_3-0.15Yb_2O_3-0.03Ho_2O_3的配比方式,在1 500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ω_λ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度,二者的均方根差为δ_(rms)=8.23×10~(-7)。计算了Ho~(3+)的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明:(1)~5I_7级寿命较长,为0.28 ms,适合作为上转换中间能级;(2)~5I_6→~5I_8能级的跃迁分支比为90.90%,可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550 nm)上转换荧光和较强红色(650 nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应~5S_2,~5F_4→~5I_8和~5F_5→~5I_8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18,由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明,玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。     

自发参量下转换双光子场绝对校准光电探测器的方法研究

讨论了一种基于自发参量下转换双光子场绝对校准光电探测器灵敏度的新方法,着重推导了对自发参量下转换过程中产生的单光子的探测概率和双光子的符合速率,从而阐明了绝对测量光电探测器量子效率的原理.基于这一方法对光子计数型光电倍增管的响应灵敏度进行了测量,并将实验结果与常规方法测得的结果进行了比较. 关键词：     

超短激光脉冲调制上转换放大

在超短激光脉冲倍频过程中，由于调制不稳定性而产生多色圆锥辐射. 在多色圆锥辐射的任 意方向上同步注入一束宽带种子光，可以得到相应频率的调制上转换放大. 放大的光脉冲的 中心波长在500 nm时单脉冲能量最大可至150 μJ并且具有60 nm的频谱宽度. 通过改变种子 光的入射角度而实现上转换放大中心波长的连续调谐，范围约为290 nm. 关键词： 调制上转换放大 调制不稳定性 多色圆锥辐射     

一种新型有机染料的宽带双光子吸收和光限幅特性的研究

研究了一种新型双共轭链有机染料分子的双光子吸收（TPA）及其光功率限幅特性，实验研究了该有机染料的双光子吸收谱和光功率限幅曲线. 结果证实在浓度为1×10^-2 mol/L的四氢呋喃（THF）溶液中，该有机染料在近红外区有宽达400nm的宽带非线性双光子吸收及光功率限幅特性. 它的双光子吸收谱存在三个峰，分别位于730，850和980nm，并且在850nm处有最大的TPA截面，为σ′₂＝25.9×10^-47　cm^{4·s 关键词： 宽带 双光子吸收 光限幅 双共轭链有机分子}     

双光子吸收材料二苯乙烯衍生物的合成及光谱性质

设计、合成并用红外光谱、1H NMR、元素分析表征了三种用于双光子吸收材料的二苯乙烯衍生物,4,4′-双(二苯氨基-反式-苯乙烯基)联苯(BPSBP),4,4′-双(二乙氨基-反式-苯乙烯基)联苯(BESBP)和4,4′-双(9-咔唑基-反式-苯乙烯基)联苯(BCSBP)。实验结果表明三者最强的单光子吸收出现在350～400 nm之间,且单光子吸收和荧光光谱中表现出明显的溶剂化显色效应,揭示了分子内对称电荷转移的本质,双光子荧光光谱则揭示了单光子和双光子吸收具有相同的发射机理。利用双光子上转换荧光法测试发现,三种双光子吸收材料在800 nm飞秒激光的激发下具有较大的吸收截面,分别为892,617和483 GM,这表明在双光子领域有潜在的应用价值。     

新型Tm^3＋掺杂的MFT玻璃上转换发光特性

设计并制备了一种Ｔｍ＾３＋掺杂的以多种氟化物为调整剂的碲酸盐玻璃材料,研究了Ｔｍ＾３＋离子上转换发光强度与掺杂浓度的关系,测量不同波长的红外光激发下Ｔｍ＾３＋离子的上转换发光,及其在可见范围内的吸收光谱,测量了上转换发光的斜率效率。     

溶胶-凝胶制备ZnO-SiO2复合膜的量子效应和上转换发光

采用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜和ZnO-SiO2复合膜.原子力显微镜照片显示ZnO薄膜具有球状纳米晶粒;可见光-紫外透射光谱表明ZnO-SiO2复合膜在可见光区的透过率大约是85%,透过率从330 nm开始下降,到290 nm附近降为零.由于量子效应,吸收边出现明显的蓝移.在室温下用不同波长的光激发ZnO-SiO2复合膜,光致发光谱显示ZnO-SiO2复合膜对应于激子发射的290 nm附近的紫外发光峰与透射谱所显示的吸收边位置一致,没有出现斯托克斯红移.同时,ZnO-SiO2复合膜出现了双光子和三光子吸收现象和上转换发光现象.     

Absorption and Emission Properties of a New Two-photon Absorption Dye

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｗｏ ｐｈｏｔｏｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ (ＴＰＡ )ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｎｏｎｌｉｎｅａｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｂｏｔｈｂａｓｉｃａｎｄａｐｐｌｉｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ.Ｆｏｒｍａｎｙｙｅａｒｓ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌＴＰＡｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆｍｏｓｔｍａｔｅｒｉａｌｓ,ｔｗｏ ｐｈｏｔｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｌｉｍｉｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.Ｌａｔｅｌｙ ,ｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｈａｖ…     

掺Yb3+双包层光纤激光器中频率上转换产生可见光的实验研究

报道了激光二极管阵列泵浦的双包层掺Yb3+光纤激光器中频率上转换产生可见光的现象,对可见光区的光谱进行了测量,发现该上转换过程包括倍频效应和稀土离子间的合作发光效应,并对频率上转换的通道进行了分析.     

Two-photon polymerisation of novel shapes using a conically diffracted femtosecond laser beam

Sub-micron ring, pillar and wall structures were written by two-photon polymerisation of a sol-gel resin using a femtosecond laser beam which was shaped using internal conical diffraction. The ring structure was written using a demagnified image of the ring-shaped beam which arises in conical diffraction of a narrow light beam. The pillar and wall structures were produced by imaging the Bessel beam formed by conical diffraction in combination with a converging lens.     

Tm~(3+)掺杂MFT玻璃材料上转换荧光浓度猝灭的研究

我们制备了Tm3 +掺杂的不同浓度的MFT玻璃材料 ,在 6 5 0nm激发下观察了Tm3+掺杂的MFT玻璃材料的两个蓝色上转换发光 ,研究了上转换发光的浓度猝灭。实验结果证明这种材料的蓝色上转换荧光的猝灭浓度达到 0 6mol· % ,比其他材料中报道的猝灭浓度高 3倍。研究了Tm3 +离子间的交叉弛豫行为 ,详细讨论了引起浓度猝灭的原因     

Two-photon absorption and nonlinear optical properties of a new organic dye PSPI

Trans-4-[p-(pyrrolidinyl)styryl]-N-methylpyridinium iodide (abbreviated as PSPI thereafter) is a two-photon absorption (TPA) dye newly synthesized by our research group. It possesses much larger TPA cross-section and much stronger upconversion fluorescence emission than those of common organic dye (such as rhodamine) when excited with near infrared (IR) radiation. TPA spectrum and upconversion efficiency spectrum of HEASPI solution at various wavelengths were measured. There is 34 nm blue shift for the central wavelength of the TPA induced absorption peak compared with two times of the linear absorption peak. The biggest molecular TPA cross-section σ₂^′ is 2.85×10⁻⁴⁷ cm⁴ s/photon at 930 nm. At 1064 nm, σ₂^′ is 3.12×10⁻⁴⁸ cm⁴ s/photon. The highest efficiency is 3.9% at 1010 nm, whereas 2.9% at 1064 nm. Its optical power limiting properties at 930 nm have also been illustrated.     

Er3+/Yb3+共掺杂纯氧化物材料上转换发光特性的研究

对实验制备的Er3 /Yb3 共掺杂3CaO-Al2O3-3SiO2样品在980激发下的上转换发光特性进行了研究, 检测到由处于激发态能级2H11/2, 4S3/2和4F9/2的Er3 离子分别向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为523, 547和656 nm的上转换发光. 做出了上转换发光强度与激发功率关系的曲线图, 并结合测得的声子能量对相应跃迁机制进行了分析, 发现上转换过程中Yb3 对的敏化作用起主要作用.     

光谱学方法研究Tm3+离子的上转换发光影响因素

应用激光光谱学的研究手段和方法,探讨了红色激光抽运Tm3+离子掺杂纳米体系中上转换荧光辐射性质的影响因素.通过变化基质和改变样品的环境温度,研究了声子能量大小对Tm3+离子掺杂纳米体系中上转换效率的影响.结果显示:合适声子能量可以有效提高Tm3+离子蓝色上转换效率.此外,依据声子能量与温度之间的联系,改变样品环境温度可调节低声子基质材料中Tm3+离子激发态能级的布居速率,改变上转换效率.     

钬镱掺杂波导适用型锗酸盐玻璃上转换荧光光子定量

制备了适用于钾钠离子交换波导的钬镱离子掺杂锗酸盐玻璃,采用荧光光谱绝对测试系统在975nm激光泵浦下对玻璃的上转换发光性能进行表征,解析出样品的绝对光谱功率分布,并计算了光量子数分布和荧光量子产率等绝对荧光参量.测试与计算结果表明,当Ho3+/Yb3+掺杂的锗酸盐玻璃在370℃的KNO3熔盐中热离子交换4h时,K+-Na+离子交换有效扩散系数为0.068μm2/min.锗酸盐玻璃样品中,Ho3+主要发出548nm绿光和660nm红光,其中红色上转换荧光为支配性发射.当激光激发功率密度为1 227 W/cm2时,660nm红光绝对光谱功率和净发射光量子数分别为28.03μW和9.26×1013 cps.此时,548nm绿光和660nm红光发射的荧光量子产率分别为0.17×10-5和2.41×10-5,可见区总荧光量子产率达2.61×10-5.净发射光子数与激发功率密度的双对数曲线斜率表明Ho3+/Yb3+掺杂锗酸盐玻璃的红色和绿色上转换发射均属双光子激发过程.基于波导适用型锗酸盐玻璃实施的钬离子上转换荧光发射的绝对化表征,为稀土光电功能材料的进一步研发提供了可依赖的数据参考.     

Optical Properties of a New Two-photon Absorption Dye DEASPI

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｗｏ ｐｈｏｔｏｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ (ＴＰＡ)ｉｓａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｗｈｉｃｈｔｗｏｐｈｏｔｏｎｓａｒｅｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙａｂｓｏｒｂｅｄｔｏａｎｅｘｃｉｔｅｄｓｔａｔｅｉｎａｍｅｄｉｕｍｖｉａａｖｉｒｔｕａｌｓｔａｔｅ .ＴＰＡｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＴＰＡｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ .ＳｕｃｈｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｌａｒｇｅＴＰＡｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉ…     

卟啉钯敏化剂构效性质与三线态-三线态湮灭上转换性能研究

上转换发光是一种将长波长的激发光转化为短波长发射的反斯托克斯发光现象,三线态-三线态湮灭上转换（TTA-UC）能够在较低密度能量下被激发,且上转换量子产率高,因此获得研究者们广泛关注。关于敏化剂分子结构与上转换发光性能相关性的研究一直是TTA-UC研究领域的重要热点,选择两种代表性的卟啉钯光敏剂[PdOEP-八乙基卟啉钯(Ⅱ)和PdBrTPP-四溴苯基卟啉钯(Ⅱ)]与蒽衍生物9,10-(4-羟甲基)苯基蒽p-DHMPA发光剂组合上转换体系作为研究模型,通过一系列合成工作获得材料分子后,进一步比较两种敏化剂的光谱性质与体系最终上转换性能之间关系。通过细致研究敏化剂和发光剂的荧光发射和寿命等光谱性质对敏化剂系间窜越,三线态-三线态能量转移及三线态-三线态湮灭等能量传递过程的影响后,发现在532 nm处的摩尔吸光系数PdBrTPP (10.8 cm-1·mmol-1)大于PdOEP (3.0 cm-1·mmol-1);三线态寿命PdBrTPP (173.13 μs)大于PdOEP (109.21 μs)。但与p-DHMPA配对时光敏剂与发光剂的三线态能级差ΔE_TT,PdOEP (0.140 eV)却高于PdBrTPP (0.062 eV),通过Stern-Volmer方程得到Stern-Volmer猝灭常数K_SV和双分子猝灭常数k_q值也是PdOEP略高,最终表现出上转换阈值PdOEP/p-DHMPA (22.40 mW·cm-2)小于PdBrTPP/p-DHMPA (29.78 mW·cm-2),上转换发光效率Φ_UC,PdOEP/p-DHMPA (28.3％)大于PdBrTPP/p-DHMPA (26.8％)。因此,卟啉钯敏化剂的构效对三重态湮灭上转换发光效率影响最为重要的决定因素是敏化剂三线态高低。对于不同的敏化剂,在分子主体结构、摩尔吸光系数与三线态寿命等光谱参数差别不大的情况下,敏化剂的三线态能级越高,就将会具有更大的上转换发光效率。然而如果以总上转换能力指标来评价,PdBrTPP的共轭结构能够提升其在激发波长处吸收更多光子的能力,具有比PdOEP更高的摩尔吸光系数,造成其总上转换能力η比PdOEP高3.4倍。因此从上转换总效能指标来评价,通过敏化剂分子设计调控其在激发光波长处的摩尔吸光系数也不失为一种简单易行的方法。