细菌视紫红质蛋白聚合物复合膜的光学性质以及在光子学器件方面的应用研究

论文摘要

细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin,或bR）是盐生嗜盐菌（Halobacteriumsalinarium）等细菌的跨膜蛋白质,它是一种对光具有奇异光敏特性的生物分子材料,因自身优良的光学特性在近些年引起科学家以及同行们的广泛注意并展开了深度研究,在光子学器件以及信息存储方面也有着优良的应用前景。在本论文中,我们对细菌视紫红质聚合物复合膜的光学性质作些讨论,并进行了在图像显示及光开关器件应用方面的初步研究。主要工作如下:1,建立了用红,蓝,绿多束偏振激光束作为泵浦和探测光的光致双折射系统。测量了自制的细菌视紫红质蛋白聚合物薄膜样品的光致双折射性质并获得较大的非线性系数。对于476nm的探测泵浦光组合,在93mW/cm2的泵浦光强度下△n值可以达到5.57*10-4。在90mW/cm2的低泵浦功率密度线性区域内,最大的透过率相比较最小的透过率的对比度CR达到350,这是一个很高的比值,使之后的图像复杂显示应用成为可能。我们首次运用多束偏振泵浦-探测光对样品内部分子分布进行调制,达到了对透过信号探测光的调制,即获得探测的输出信号的增强,减弱以及不变等状态。2,我们利用在偏振光作用下样品折射率分布的变化,实现了在整个可见光区域内的宽带全光图像显示。采用三原色光波长的探测泵浦光组合,可以经样品调制得到新的调和色,得到一定灰阶的图像显示。通过调节泵浦光探测光功率以及探测光波长组合做到了多颜色复杂图像显示。利用多泵浦光对探测光信号的复合调制特性,我们最终还实现了对图像信息进行处理包括正图像的显示、负图象的显示、图像信息擦除以及图像更改显示。3,我们发现控制光对于通过样品的传输光具有一定的波长选择性。基于此,我们可以通过调节控制光的参数,有选择地开关某一具有特定颜色和形状的光束传播。同样可以采用多波长激光束集中为一束作为控制光束来实现对多波长传输光束的选择性开关。4,我们尝试以bR样品为材料进行了四波混频实验,并在实验的基础上进行了全息图像存储显示上的应用研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 细菌视紫红质的概述
• 1.2 细菌视紫红质蛋白的光学特性
• 1.2.1 光化学循环
• 1.2.2 质子泵功能
• 1.2.3 光电响应
• 1.3 细菌视紫红质蛋白的光学应用
• 第二章 细菌视紫红质蛋白光学性质测量及分析
• 2.1 样品的制备
• 2.2 吸收光谱测量
• 2.3 光致双折射特性及实验测量
• 2.4 小结
• 第三章 细菌视紫红质蛋白在图像显示和光开关上的应用
• 3.1 全光图像显示及处理上应用
• 3.2 全光光学开关的应用探讨
• 3.3 小结
• 第四章 共轭波及全息图像产生的探讨
• 4.1 小结
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢