芘衍生物的超快非线性吸收动力学及光限幅研究

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1、硕士学位论文芘衍生物的超快非线性吸收动力学及光限幅研究THEINVESTIGATIONOFULTRAFASTNONLINEARABSORPTIONDYNAMICSANDBROADBANDOPTICALLIMITINGPROPERTIESONPYRENE-BASEDDERIVATIVE李镇江哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：O433.4学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文芘衍生物的超快非线性吸收动力学及光限幅研究硕士研究生：李镇江导师：宋瑛林教授申请学位：理学硕士学科：

2、光学所在单位：物理系答辩日期：2016年6月30日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O433.4U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinScienceTHEINVESTIGATIONOFULTRAFASTNONLINEARABSORPTIONDYNAMICSANDBROADBANDOPTICALLIMITINGPROPERTIESONPYRENE-BASEDDERIVATIVECandidate：LiZhenjiangSupervisor：P

3、rof.SongYinglinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June30,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要激光的问世极大的促进了社会的进步，它被广泛的应用于科研，军事，医疗等领域。但激光同时也是一把双刃剑，为人类以及光学设备带来不少威胁。所以

4、激光的防护越来越受到人们的关注，人们渐渐聚焦于光限幅材料和器件的研究。本文的工作主要是利用飞秒时域下宽波段Z扫描实验探究一种新型对称芘基衍生物的宽波段光学非线性吸收响应,发现样品在一定波长范围内具有反饱和吸收。通过515nm泵浦探测实验并结合线性吸收谱实验分析样品的非线性吸收机制来源，确定样品在此波段的非线性吸收机制为双光子吸收及其诱导的激发态吸收。通过五能级模型及其速率方程拟合出515nm下的各能级寿命和激发态吸收截面等光物理参数。利用飞秒瞬态吸收谱研究了样品在不同波段下的非线性吸收特性，实验表明样品在波长

5、350nm光泵浦下，470nm~780nm内都表现出较强的激发态吸收特性，通过对光动力学曲线的全局拟合确定了样品内部的能量弛豫过程。通过建立飞秒条件下的简化三能级模型对不同波长下飞秒Z扫描实验结果进行数值拟合，提取出样品的两个非线性吸收参数（双光子吸收系数和激发态吸收截面）。最后对样品进行了宽波段的光限幅测试，实验结果表明双光子吸收系数和激发态吸收截面与样品的光限幅能力成正比，通过与现有文献相比较，表明实验样品在宽波段内具有良好的光限幅性能，可以作为超快领域潜在的光限幅理想材料。关键词：芘衍生物，飞秒，Z扫描

6、，宽谱光限幅，瞬态吸收谱。IAbstractTheinventionoflaserhasgreatlypromotedtheprogressofthesociety,ithasbeenwidelyusedinscientificresearch,military,medicalandotherfields.Whilethelaserisalsoadouble-edgedsword,whichalsobringsmuchthreattohumanandopticalequipment.Asaresult,muc

7、hattentionisattractedtodesigntheopticallimitingmaterialsanddevicesforprotectingopticaldetectorsfromhighopticaldensitydamage.Here,thebroadbandnonlinearopticalresponseofanewsymmetricpyrenederivativeisinvestigatedbymeansofmulti-wavelengthsfemtosecond(fs)Z-scan

8、measurement.Accordingexperimentalresults,reversesaturationabsorptionareobservedatallexperimentalwavelengths.Thenonlinearabsorptionmechanismofthesampleisanalyzedbycombinationthetime-resolvedpump-probeme