金属团簇聚合物[Cu3IWS4（4-bpy）3]n的激发态吸收动力学

论文摘要

光学非线性材料在光开关、光限幅器等光电子器件方面具有很大的应用前景,受到了广泛的研究.近年来,金属团簇聚合物被发现具有很强的光学非线性。金属团簇聚合物结构及其重原子元素均可改变,从而使其光学非线性特性随之发生变化,为设计新型的光学非线性材料提供了帮助。金属团簇聚合物作为新型光电子材料在非线性光学和光电子领域引起了人们的兴趣。有关金属团簇聚合物的光学非线性以及光限幅特性研究正在各国相继开展。本文在波长532nm处,利用开孔Z-Scan技术在纳秒、皮秒脉冲时域分别研究了新型的金属团簇聚合物[Cu3IWS4（4-bpy）3]n溶液的反饱和吸收特性。在纳秒脉冲作用下发现此团簇聚合物具有较大的非线性吸收,而在皮秒脉冲的作用下,表现出较弱的非线性吸收。利用皮秒泵浦探测技术研究了团簇分子的非线性吸收机制,并与C60和碳水的泵浦探测结果进行了比较,发现该团簇的响应时间和C60相似,从而确定出团簇聚合物的非线性吸收机制为激发态非线性吸收。利用五能级模型描述了团簇的激发态非线性吸收机制。将泵浦探测实验和Z-Scan实验相结合来确定非线性介质的高级激发态的光物理参数。结合激发态吸收理论,利用自泵探实验确定了第一激发态的弛豫时间和吸收截面.纳秒的Z扫描实验和泵探实验相结合确定出系间跃迁时间以及三重态的吸收截面,从而确定出更高激发态的寿命。在纳秒脉冲作用下三重态的吸收起主要作用,而在皮秒脉冲作用下单重态的吸收起主要作用。由于三重态的吸收截面与基态吸收截面的比值大于单重态吸收截面与基态吸收截面的比值,因此造成了在纳秒脉冲作用下团簇具有较大的非线性吸收,而在皮秒脉冲的作用下,表现出较弱的非线性吸收。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 非线性光学发展简介
• 1.2 团簇材料的非线性研究概况
• 1.3 本论文研究的意义及主要内容
• 第二章 Z扫描方法和激发态吸收理论
• 引言
• 2.1 Z 扫描方法
• 2.1.1 纯折射（闭孔）Z 扫描
• 2.1.2 非线性吸收同时存在时的（开孔）Z 扫描
• 2.2 激发态吸收
• 2.2.1 激发态吸收特性
• 2.2.2 激发态吸收五能级理论
• 2.3 基于激发态光学非线性的开孔Z-SCAN 理论
• 2.3.1 皮秒Z-scan 激发态吸收理论
• 2.3.2 纳秒Z-scan 激发态吸收理论
• 小结
• 第三章 泵浦探测理论分析
• 引言
• 3.1 泵浦探测的实验装置
• 3.2 泵浦探测的一般原理
• 3.3 基于激发态光学非线性的泵浦探测理论分析
• 1 对泵浦探测结果的影响'>3.3.1 第一单重激发态吸收截面σ₁对泵浦探测结果的影响
• s1 对对泵浦探测结果的影响'>3.3.2 第一单重激发态寿命τ_s1对对泵浦探测结果的影响
• s2 对泵浦探测结果的影响'>3.3.3 第二单重激发态寿命τ_s2对泵浦探测结果的影响
• ISC 对泵浦探测结果的影响'>3.3.4 系间跃迁时间τ_ISC对泵浦探测结果的影响
• 1吸收截面σ₂ 对泵浦探测结果的影响'>3.3.5 三重态T₁吸收截面σ₂对泵浦探测结果的影响
• 1的寿命τ_T1 对泵浦探测结果的影响'>3.3.6 三重态T₁的寿命τ_T1对泵浦探测结果的影响
• 2 对泵浦探测结果的影响'>3.3.7 三重态T₂对泵浦探测结果的影响
• 小结
• 3IWS₄（4-BPY）₃]N 的激发态吸收动力学'>第四章 金属团簇聚合物[CU₃IWS₄（4-BPY）₃]N 的激发态吸收动力学
• 引言
• 4.1 实验样品
• 4.2 实验装置及实验条件
• 4.2.1 Z-Scan 实验
• 4.2.2 皮秒泵浦探测的实验
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 Z-Scan 实验结果
• 4.3.2 泵浦探测的实验结果
• 4.4 理论模型的验证
• 4.5 金属团簇泵浦探测实验结果的讨论
• 3IWS₄（4-BPY）₃]N 重要光物理参数的确定'>4.6 金属团簇聚合物[CU₃IWS₄（4-BPY）₃]N 重要光物理参数的确定
• 1寿命τ_S1及吸收截面σ₁ 的确定.'>4.6.1 第一单重激发态S₁寿命τ_S1及吸收截面σ₁的确定.
• ISC和三重激发态吸收截面σ_T1 的确定'>4.6.2 系间跃迁的时间τ_ISC和三重激发态吸收截面σ_T1的确定
• 2寿命τ_s2 的确定'>4.6.3 第二激发单重态S₂寿命τ_s2的确定
• 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢
• 详细摘要