偶氮染料的光致双折射

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1、偶氮染料的光致双折射摘要本实验应用532nm的半导体激光作为泵浦光，633nm的氦氖激光作为读出光，研究了偶氮染料参杂的聚合物薄膜的光致双折射特性，并研究了双折射程度与泵浦光的功率之间的关系，以及双折射与泵浦和读出光偏振夹角之间的关系。关键词偶氮染料光存储光致双折射写入光读出光生长擦除功率偏振夹角引言近年来,偶氮苯作为一个非线性光学材料(NLO)以其特异的光学性质在光子学领域得到重视和应用[1-2]。偶氮化合物的分子结构是在两个苯环之间以N=N双键连接为特征,在光的作用下,偶氮化合物能产生反式(trans)和顺式(cis)之间的异构化反应，从而导致光致双折

2、射效应。在线性光学领域中，光折变材料引起了科技工作者的广泛关注，在诸多材料中，有机偶氮染料参杂聚合物薄膜具有更加伏越的光学特性，其中，偶氮染料的光致双折射特性，由于在光存储、光调制、光开发方面的应用已愈发引起人们的关注。实验原理：偶氮染料在一束线偏振光的照顾下，由反式能去折变为顺式结构（周期性变化）概率正比于角的余弦值的平方，此角为泵浦光电场方向与分子轴向之间的夹角。由于分子由反式到顺式是杂乱无章的，各种取向。当夹角为90度时，便不会由反式变为顺式。由此，夹角为90度的分子取向会越积越多，最后当大多数分子取向为90度时，便由原光的各向同性变为各向异性，发生

3、双折射现象。如图1.图1如图2中p1,p2偏振方向垂直，若材料是各向同性的，读在p2后的接收屏上的读出光强是0，若材料在写入光的照射下产生双折射，由右图知输出光强I=Iosin2(2a)sin2[2d(ne-no)/入]其中Io为经过p1后的读出光的光强，角a为p1偏振方向与分子轴向之间的夹角，d为材料的厚度，neo分别为材料对e光、o光的折射率。可见，发生双折射后，可以在p2后接受到光信号，即可以通过p2后读出光的信号来反映材料的双折射。图2.实验内容：装置如上图。P2后放一个CCD与电脑连接，写入光为线偏振光。（1）用一个1/4玻片将写入光变为圆偏

4、振光用来擦除（可以实现快速擦除）。做双折射的生长曲线、擦出曲线，如下图（2）激发光偏振方向固定，照射在薄膜上，改变写入光的功率其功率从0..5mW到8.5mW变化，每隔0.5mW记录一次透射光强度。不同的激发光强度，所对应的透射光的饱和值不同。从实验数据看出，随激发光强度增加，透射光的强度也增加。生长过程中的饱和值随功率的变化曲线，如下图。.功率曲线（3）将激发光的强度保持不变，改变其偏振方向，使其与探测光的偏振方向夹角从10°到90°变化，每隔10°记录一次，得到透射光随时间的变化曲线，如图所示。可见，夹角与样品的双折射性质的强弱有着密切的关系。当夹角很

5、小时（<10°），双折射很不明显，随着夹角的增大,透射光明显增大，其饱和值在夹角为45度左右时达到最大。若继续增大夹角，则透射光减小，在90°时透射光为最小。如下图.。角角度曲线结论用一束535nm的激光照射样品时，在样品中发生了trans-cis-trans的异构变化，由于激发光为线偏振光，偶氮分子沿垂直于光场方向重新取向，这样便产生了光致各向异性，同时产生了光致双折射。用一束633nm的激光探测光致双折射，其折射率的变化与激发光的强度有关，激发光强，则饱和值大；反之，饱和值小。在激发光强度一定的情况下，其偏振方向与探测光偏振方向的夹角也对透射光有着显著

6、的影响。在生长过程中，红光信号随时间的增加而增加，最终达到饱和值擦出过程中，红光信号随时间增加而减小，但最后不为0，红光信号随写入功率的增加而增加，红光信号在写入、读出光偏振夹角为45度时，达到最大值。参考文献东北师大物理学院实验室，东北师大出版社《近代物理实验》，2007，9，177~~180李群,毕东瀛,魏雄等.偶氮侧基聚合物光致异构动力学研究.光子学报,1997,26(5):403～407祁胜文等.偶氮材料——乙基橙的光致双折射特性.物理学报.2005,54(7):3189～3193