有机分子多光子吸收特性和其构型关系研析.pdf

摘要 本文研究了在激光安全防护、高分辨荧光显微术、光动力学治疗等方面有着重要应用价值的多 光子吸收有机材料，测量了具有不同构型结构分子的多光子吸收特性，分析了其分子构型与多光子 吸收非线性光学性质之间的关系。 论文的主要工作如下： 首先设计了分别针对纳秒激光和飞秒激光的多光子吸收实验装置，为后续测量参数的比较提供 了依据。并且在多光子吸收的实验研究过程中，我们推导出了适合高斯光束的非线性透过率法三光 子吸收系数拟合公式。 然后采用非线性光学实验方法，以多个系列的一维直链型分子内电荷转移有机化合物为研究对 象，分析了这类有机分子多光子吸收特性与其构型的关系。实验结果表明，直链型推拉结构D-Ⅱ-A 分子、或对称结构D-兀-D(A-Ⅱ-A)分子，其多光子吸收性能受推(拉)电子基团强度、共轭链长 度、分子平面性、分子内电荷转移程度、溶剂效应等因素影响，其中多个新型结构的直链分子具有 较大的多光子吸收截面。在一维直链型分子的基础上，对多枝有机分子的多光子吸收特性进行了研 究。给出了一系列以N原子为中心的三分枝分子和一系列以1，3，5一三嗪环为中心的三分枝分子的 双光子吸收特性及构型关系。比较了不同结构对双光子吸收截面的影响：包括核——枝结构；单枝、 双枝、三枝结构的非线性吸收贡献比例和协同增强效应． 最后通过二氧化硅微球包裹CSPI染料，比较其前后的双光子荧光，初步研究并展示了利用CSPI 实现生物细胞荧光标记的实验及其效应。 本论文以实验为主，研究了23个有机化合物分子的多光子吸收特性及在光限幅、荧光显微等方 面的应用，利用各类化合物对应的二能级、三能级等模型研究了有机分子的多光子吸收性质与其分 子构型的关系。研究结果可以有助于今后的多光子吸收有机分子结构设计，提高目标物多光子吸收 性能，促进有机多光子吸收材料的实际应用。 关键词：非线性光学、双光子吸收、三光子吸收、飞秒激光、光限幅、细胞荧光显微 Abstract Thematerialswith be couldusedinthe highmulti-photonabsorption fieldof Power properties Optical this Limiting，MPE-_nasedMicroscopy,Dynamic dis∞rtat；，m，wpanalizedthe Therapy,etc．In for inthese molecules． structure-propertyrelationshipsmulti—photonabsorptionorganic introducedthe for Firstly,we the nonlinear experimentaltechniquesmeasuring coefficientsof optical moleculesandthe resultsoffitted organic coefficientformulawe optimized three—photonabsorption used intheresearch． linearandnonlinear ofaseriesofnew Secondly,the opticalpropertie