DCM和罗丹明590激光染料的发光动力学研究

论文摘要

染料激光器是应用最多的而且也是目前已知的最成功的可调谐激光光源之一,它们对于基础物理、化学、生物学和其他领域做出了显著的贡献。相比于其它的激光介质,染料除了可调谐范围宽以外,还能实现高功率、短脉宽的输出,吸收和增益的可控性也高。随着可调谐激光技术的进一步发展,如何进一步的提高染料的发光效率就显得很有意义。在本文中,主要采用稳态荧光谱和时间分辨光谱技术对多种染料的发光动力学进行研究。发光动力学就是指影响发光过程的基本载流子的转移和弛豫过程。通过稳态荧谱可以对发光动力学过程进行一定的推断,但是无法直接对具体的瞬态过程进行研究,这就要借助时间分辨光谱技术。基于超短脉冲的时间分辨光谱技术的不断发展,为人们实时跟踪普通光谱手段无法研究的瞬态现象和超快弛豫过程提供了可能,比如能级寿命测量、化学反应动力学研究、生物过程研究等等。而泵浦——探测技术作为最常用的时间分辨光谱技术之一,在物理学,特别是分子、原子物理学和凝聚态物理学研究中都有广泛的应用。目前,已有关于液体染料的超快光物理过程研究的相关报道,这些研究表明,染料分子间及染料分子与溶剂分子间的超快能量弛豫过程直接影响其发光性能。但是目前还少有关于共掺染料和固体染料在该方面的研究报道。本文的实验主要分为两部分,一方面测量了非共掺、共掺的固、液体染料的稳态荧光谱,对共掺染料和固体染料的荧光特性有初步的了解,主要讨论了溶液极性和再吸收作用对染料的光学特性的影响,这对我们后面的研究有很大的参考价值。另一方面,本课题的核心内容是采用基于飞秒激光的时间分辨泵浦——探测技术测量染料的瞬态透射光谱,根据瞬态谱分析了染料分子被激发后不同阶段的能量弛豫,并得到了与荧光发射相关的能级的能级寿命等信息。希望通过我们对染料发光动力学过程的研究,可以深入了解染料分子激发后的具体电荷转移途径,为今后继续深入研究、改进染料的发光性能提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 超短脉冲激光技术简介
• 1.2 泵浦——探测技术简介
• 1.3 激光染料简介
• 1.4 染料的超快光动力学研究简介
• 1.5 本论文的主要结构
• 第2章 实验系统与实验方案
• 2.1 实验系统
• 2.1.1 Ti:sapphire飞秒激光系统
• 2.1.2 光学延迟线控制系统
• 2.1.3 信号探测系统
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 染料的稳态荧光谱探测
• 2.2.2 时间分辨泵浦——探测系统
• 2.3 提高实验信噪比的方案探索
• 2.3.1 光学克尔效应（OKE）实验
• 2.3.2 降低背景噪声
• 2.3.4 对光电探测器的改良探索
• 2.4 本章小结
• 第3章 激光染料的稳态荧光谱测量及分析
• 3.1 染料分子特性简介
• 3.2 DCM染料的稳态荧光谱测量及分析
• 3.3 罗丹明590 染料的稳态荧光谱测量及分析
• 3.4 共掺染料的稳态荧光谱测量及分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 液体染料的瞬态透射谱测量及分析
• 4.1 染料溶液中相关的超快弛豫过程
• 4.2 非共掺液体染料的瞬态透射谱研究
• 4.3 共掺液体染料的瞬态透射谱研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢