论文摘要
飞秒激光因具有脉冲宽度窄、时间分辨率高、瞬时功率高等特点,被广泛地应用到物理、生物、化学、光电子学、医学等众多领域超快过程的研究中。自超短脉冲的激光器诞生以来,飞秒实验技术迅速地发展,人们对激发过程的测量已经可以达到飞秒量级的时间分辨率。而这个时间尺度刚好对应于振动弛豫、内转换、系间窜越等激发态最开始的演变过程。因此,飞秒激光研究材料的超快动力学过程成为光学领域的前沿课题之一。近二十年来,伴随着分子工程和有机合成的发展,许多具有良好的非线性光学性质的有机材料相继问世。有机双光子材料因在光限幅、光学微加工、三维光信息存储、频率上转换激光及光生物等许多领域应用前景良好,激起了科学家们的浓厚兴趣。他们合成了许多有机双光子材料,对增大其双光子吸收截面的方法及其结构--性能关系进行分析研究。为了对此类材料有更深入的了解,还需要对其激发态的信息进行研究。在激光脉冲激发下,有机材料会出现一些光物理和光化学的过程,而这些过程都是由第一激发单重态或第一激发三重态开始的。激发态分子处于高能且不稳定的状态,容易以各种方式释放出它从基态跃迁到激发态时所吸收的能量,重新回到基态。激发态失活回到基态的过程包括辐射跃迁（发射荧光和磷光等）、无辐射跃迁（内转换和系间窜越）、能量传递、电子转移等物理失活过程和化学反应失活过程。本文主体是利用飞秒泵浦-探测技术对几种新型有机双光子齐聚物的超快动力学过程进行了研究,得到一定的结论：1.双光子蒽衍生物An-OFVn （n=1,2,3,4）系列：由紫外-可见吸收谱知,随着共轭长度的增加,吸收峰增强且出现明显的红移。由瞬态吸收谱知,四种双光子齐聚物的激发态弛豫过程均在几百皮秒内完成,对比这一特征时间发现,弛豫过程包括振动弛豫和内转换；共轭长度增加,能隙减小且激基缔合物难于形成,弛豫时间减小。2.芴酮为受体、不同给体的双光子齐聚物：由紫外-可见吸收谱知,随着齐聚物中给体强度的增加,分子内电荷对称转移增强,最大吸收峰红移,且最弱的峰是电荷转移（Charge Transfer）态的吸收峰。由瞬态吸收谱知,齐聚物中给体基团推电子能力增加,分子内电荷转移效应随之增加,弛豫时间逐渐减小,F-FO-F、TPA-FO-TPA、P-FO-P完成整个弛豫过程的时间分别为660ps、590ps、510ps；激发态的弛豫过程包括振动弛豫、内转换及系间窜越。3.芴酮为受体、不同共轭长度的双光子齐聚物（P-FO-P、P-F-FO-F-P）:由紫外-可见吸收谱知,随着共轭长度的增加,吸收增强且峰位红移；P-F-FO-F-P分子内的芴基团阻止吩噻嗪与芴酮之间的电荷对称转移,使CT态的吸收峰较P-FO-P的弱。由瞬态吸收谱知,样品P-F-FO-F-P中的芴基团抑制吩噻嗪给体与芴酮受体之间的电荷转移,使其与P-FO-P的弛豫时间相近,均在510ps左右完成弛豫过程；激发态的弛豫过程包括振动弛豫、内转换及系间窜越。另外,这几种样品都在零点（等光程点）处出现不同程度的骤降。尽管得到零点处光强下降幅度随齐聚物双光子吸收能力的增强而减小的规律,但这是否还与分子的单分散线型结构有关,还需要进一步证明。